高中物理新课标版人教版选修3-5精品课件：18.5《激光》.ppt

18.5激光,教学目标,1、知识与技能（1）了解激光产生的机理；（2）通过阅读，收集整理相关资料，认识激光器的构成和常见激光器。2、过程与方法（1）通过课外阅读，收集整理有关激光应用的资料，培养加工处理信息的能力；（2）通过对激光的特点及应用的学习，培养应用物理知识解决实际问题的能力。3、情感、态度与价值观：通过对激光应用的学习，使学生感受到科学知识的无究力量，培养热爱科学的品质。教学重点：激光产生的机理。教学难点：激光产生的机理。教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。,（一）自发辐射,自发辐射、受激吸收和受激辐射,1916年爱因斯坦在玻尔能及理论基础上提出辐射的量子理论，是产生激光的基本原理。,普通光源（白炽灯、日光灯、高压水银灯）的发光过程为自发辐射。各原子自发辐射发出的光彼此独立，频率、振动方向、相位不一定相同为非相干光。,光子的频率为,（二）受激吸收,激光原理,（三）受激辐射,当外来光子的频率满足 时，使原子中处于高能级的电子在外来光子的激发下向低能级跃迁而发光。,激光原理,特点：受激辐射产生的光子与外来光子具有相同的特征：它们的频率、相位、振动方向均相同。,激光原理,一、激光,1、概念：激光准确内涵是“辐射的受激发射的光放大、”。,英文全称为Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,缩写为Laser，中文也常音译为“镭射”。,2、产生机理：,激光的产生原理是利用了物质原子受激辐射后发生跃迁的特性。,（一）粒子数的正常分布和反转分布,受激辐射：光子数受激吸收：光子数,激光原理,粒子数正常分布：受激吸收占优势，发生其他两种过程的几率很小。,粒子数反转分布：受激辐射占优势，光通过工作物质后得到加强，获得光放大。,（二）产生激光的必要条件,激光原理,（1）激活介质一般情况：大量原子处于基态，而处激发态的时间很短，约为，不稳定。,亚稳态：不如基态稳定，但比激发态要稳定得多，如,具有亚稳态的工作物质，就能实现粒子数反转。,激光原理,（2）抽运装置：它是使激活介质产生粒子数反转的装置。,从外界输入能量（如光照、放电等）。,（3）光学共振腔,要获得具有一定寿命和强度的激光，必须加光学谐振腔。,激光原理,例：红宝石：在人工制造的刚玉（）中，掺入少量的铬离子（）而构成晶体。起发光作用的是铬离子。,红宝石中铬离子能级图,激光原理,激光原理,激光工作物质,全反射镜,半反射镜,激光工作原理：,out,光放大原理,激光器有两个反射镜，它们构成一个光学谐振腔。,激励能源,全反射镜,部分反射镜,激光,（谐振腔有选频作用）,答案：（3）,答案：（3）,答案：（2）,相位，频率，偏振态，传播方向,