5.5激光与全息照相 课件-2026-2027学年高二上学期物理鲁科版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦激光的特性及全息照相原理，通过对比普通光源与激光的光束特点（传播方向集中、更亮、颜色单一）导入，引出激光“四个一致”的本质，衔接光的干涉知识，为全息照相原理学习搭建支架。 其亮点在于以科学思维（对比归纳激光与普通光源差异）和科学探究（观察任务、问题链）为核心，通过表格对比、原理图示分析、练习题巩固，帮助学生构建物理观念。学生能深化对激光应用的理解，教师可利用结构化内容提升教学效率。

第五章 光的干涉、衍射和偏振 5.5 激光与全息照相 从普通光源到现代新光源 普通光源发出的光，频率、相位、偏振方向和传播方向往往并不完全一致。 20 世纪初以后，人们制造出更“纯净”的人造光源，激光就是代表。 观察任务：图中的光束与普通灯光相比，有什么更明显的特点？ 传播方向更集中，光束更细、更亮，颜色也更单一。 一、激光及其特性 1. 第一束红宝石激光 1960 年 5 月 15 日，梅曼的红宝石激光器射出一束深红色亮光。教材把它称为“完全新型的光”。 思考：为什么教材说自然界中并不存在这种光？ 它不是普通热光源发出的杂乱光，而是原子受激辐射产生、性质高度一致的光。 一、激光及其特性 2. 激光的定义与共同特征 激光是原子受激辐射产生的光。 激光光束中所有光子的频率一致、相位一致、偏振方向一致、传播方向一致。 由“四个一致”可以归纳出哪些光学特点？ 频率一致对应单色性好；相位一致对应相干性好；传播方向一致对应方向性强；能量集中表现为亮度高。 一、激光及其特性 3. 受激辐射产生相同光子 教材指出：在外来光子的作用下，处在高能态的原子向低能态跃迁，并同时发射出能量相同的光子。 观察图 5-34：新产生光子的哪些性质与诱导光子相同？ 频率、相位、传播方向、偏振方向都相同。 一、激光及其特性 4. 与普通光源比较 比较对象 普通光源 激光 频率 往往不单一 各光子频率相同 相位 杂乱 相位一致 传播方向 发散明显 发散角很小 能量集中 不易集中 可在很小空间、很短时间内集中大量能量 归纳：教材把激光的主要特点概括为单色性好、相干性好、方向性好、亮度高。 一、激光及其特性 5. 从特点判断应用 单色性好 → 光盘信息轨道可做得很密 相干性好 → 全息照相需要稳定干涉条纹 方向性好 → 激光测距、扫描条形码 亮度高 → 切割、焊接、医疗等能量集中应用 判断任务：全息照相首先依赖激光的哪一特点？ 相干性好。全息照相需要两束光形成稳定干涉记录。 二、激光的应用 1. 生活中的激光服务 教材列举：DVD 播放、激光音乐喷泉、舞台灯光、通信系统、超级市场条形码扫描、医院治疗等。 思考：条形码扫描为什么适合使用激光？ 激光方向性好、光束细，能较准确地扫描密集条纹。 二、激光的应用 2. 激光测距 教材将“测量距离”列为军事与科学技术中的重要应用。激光束发散角小，传播很远仍能保持较小光斑。 观察任务：测距应用主要突出激光的哪一特点？ 方向性好。 二、激光的应用 3. 强激光与能量集中 强激光甚至可产生上亿摄氏度的高温；用激光切割、焊接和研究热核聚变，依赖的是能量高度集中。 判断：激光切割金属主要应用了什么特点？ 亮度高，能在小区域、短时间集中大量能量。 二、激光的应用 4. 科学研究中的激光 用激光实现热核聚变、研究引力波、夹住和移动细胞、显示电子流动轨迹等。 问题链： （1）这些应用都说明激光只能用来“照明”吗？ （2）激光为什么能成为科学研究工具？ 因为它的单色性、相干性、方向性和亮度高使实验条件更可控。 不是。激光还能传递信息、集中能量、实现精密测量和操控。 三、全息照相 1. 为什么全息照相需要激光 1948 年，伽柏提出全息照相设想：利用两束光的干涉条纹记录被摄物体。由于当时没有足够强的单色光源，实验结果不甚理想。 思考：激光的发明为什么推动了全息照相的发展？ 激光单色性和相干性好，能形成稳定、清晰的干涉条纹。 三、全息照相 2. 观察全息照相原理图 观察任务：图中激光被分成哪两束？它们最后在哪里相遇？ 分成参考光束和射向物体后反射到胶片的物光束；二者在胶片上相遇并发生干涉。 三、全息照相 3. 参考光束的作用 一部分激光通过凹透镜发散后射到胶片上。 思考：这束光为什么叫“参考光束”？ 它直接到达胶片，为物体反射来的光提供发生干涉的参考波。 三、全息照相 4. 物光束携带物体信息 另一部分激光射向平面镜，经反射后通过凹透镜发散，射向被拍摄物体。物体把光反射到胶片上。 思考：胶片记录的是物体的普通轮廓，还是两束光干涉后的结果？ 记录的是参考光束与物体反射光发生干涉后的条纹结果，即三维图像信息。 三、全息照相 5. 全息照片与普通照片的不同 （1)观察再现图像时，看到三维立体图像。 (2)改变观察角度，可看到原来被遮挡的部分。 (3)只留下一小部分照片，仍可再现原物的全貌。 (4)同一张底片可记录多张图像。 归纳：全息照片记录的不只是平面明暗，而是物体更完整的三维图像信息。 1.（多选）关于激光及其应用，下列说法正确的是（　　 ） A. 激光的相干性好，常用于全息照相 B. 激光的方向性强，常用于激光测距 C. 激光的亮度高，可用于切割、焊接 D. 激光不能用于通信 E. 激光的单色性较好 ABCE 2.（单选）关于全息照相，下列说法正确的是（　　） A. 全息照相只记录物体的平面图像 B. 全息照片的局部损坏后就无法再现原物信息 C. 全息照相利用激光干涉记录物体的三维信息 D. 全息照片和普通照片没有区别 C 3.（多选）关于激光特点与应用的对应关系，下列说法正确的是（　　） A. 条形码扫描主要利用激光方向性好的特点 B. 光盘记录信息轨道很密，与激光单色性好、可精细聚焦有关 C. 激光测距主要利用激光亮度高，与方向性无关 D. 激光切割主要利用激光能量集中、亮度高的特点 ABD $