人教版選修34 激光 第1課時(shí) 教案.doc

13.8激光教學(xué)目標(biāo) （一）物理觀念1.了解激光的特點(diǎn)；了解激光的應(yīng)用。2.通過閱讀，收集整理相關(guān)資料，認(rèn)識(shí)激光的特點(diǎn)和應(yīng)用.（二）科學(xué)思維、科學(xué)探究1.通過課外閱讀，收集整理有關(guān)激光應(yīng)用的資料，培養(yǎng)加工處理信息的能力.2.通過對(duì)激光的特點(diǎn)及應(yīng)用的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力.（三）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過對(duì)激光應(yīng)用的學(xué)習(xí)，使學(xué)生感受到科學(xué)知識(shí)的無(wú)究力量，培養(yǎng)熱愛科學(xué)的品質(zhì).重點(diǎn)：激光的特點(diǎn)以及激光的應(yīng)用 難點(diǎn)：激光和自然光的區(qū)別,全息照相的原理。教學(xué)方法1.通過對(duì)自然光的分析，提出激光的相干性.2.通過學(xué)生課前閱讀，初步了解激光的特點(diǎn)及廣泛應(yīng)用.3.通過收集激光方面的材料，討論交流，進(jìn)一步掌握激光的特點(diǎn)及應(yīng)用知識(shí).4.通過觀看錄像，進(jìn)一步加深對(duì)激光知識(shí)的了解.新課教學(xué)：導(dǎo)入新課:激光最初的中文名叫作“鐳射”“萊塞”,是它的英文名稱laser的音譯,是英文light amplification by stimulated emission of radiation的各單詞頭一個(gè)字母組成的縮寫詞。意思是“通過受激輻射光擴(kuò)大”。激光應(yīng)用很廣泛,你知道有哪些應(yīng)用嗎? 1.自然光與激光(1)光是從物質(zhì)的原子中發(fā)射出來的。原子獲得能量后處于不穩(wěn)定狀態(tài) ,它會(huì)以光的形式把能量發(fā)射出去。普通的光源原子在什么時(shí)刻發(fā)光、在哪個(gè)方向偏振,完全是隨機(jī)(填“一定”或“隨機(jī)”)的,所以兩個(gè)獨(dú)立的普通光源發(fā)出的光是非相干光(填“相干光”或“非相干光”)。(2)激光是一種通過人工方法獲得的一種頻率相同、相位差恒定、偏振方向一致的光,所以激光是一種相干光。2.激光的特點(diǎn)(1)相干性:激光是相干光,所以它能像無(wú)線電波那樣被調(diào)制,用來傳遞信息。(2)平行度:激光的平行度好,能傳播相當(dāng)遠(yuǎn)的距離,可以用于精確的測(cè)距。(3)亮度:激光的亮度高,可以在很小的空間和很短的時(shí)間內(nèi)集中很大的能量,可以用于切割、焊接以及在堅(jiān)硬材料上打孔等。3.全息照相(1)普通照相技術(shù)所記錄的只是光波的強(qiáng)弱信息,而全息照相技術(shù)還可以記錄光波的相位信息。(2)拍攝全息照片時(shí)將同一束激光分為兩部分,一部分直接照射到底片上(稱為參考光),另一部分通過被拍攝物反射后再到底片上(稱為物光),參考光和物光在底片上相遇時(shí)發(fā)生干涉,形成復(fù)雜的干涉條紋。(3)全息照相使用的光源是激光(相干光),利用的是光的干涉原理,觀看全息照片時(shí)可以看到原物體的立體像。思考：1.對(duì)于發(fā)光物質(zhì)來說,光是從哪里射出的?解答:是從物質(zhì)的原子中發(fā)射出來的。2.激光是相干光嗎?解答:激光是相干光。3.全息照相技術(shù)記錄光波的哪些信息?解答:記錄光波的強(qiáng)弱信息與相位信息。重難點(diǎn)探究主題1:激光的特點(diǎn)及應(yīng)用問題:(1)激光有哪些特點(diǎn)?(2)結(jié)合教材,上網(wǎng)查一下激光有哪些應(yīng)用?分別利用了激光的什么特點(diǎn)?解答:(1)相干性好:容易產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,且易于調(diào)制。平行度好:傳播過程激光的擴(kuò)散程度小,可以精確測(cè)距。亮度高:可以在很小的空間和很短的時(shí)間內(nèi)集中很大的能量。單色性好:頻率范圍極窄,顏色幾乎是完全一致的。(2)光纖通信,利用了激光相干性好、易調(diào)制的特點(diǎn);激光雷達(dá),利用了激光的平行度好;激光讀、寫,利用了激光的平行度好;激光加工,包括切割、焊接、打孔、劃片、整形、熱處理和表面處理,利用了激光亮度高的特點(diǎn);醫(yī)用激光刀,利用了激光的亮度高、平行度好的特點(diǎn);引起核聚變,利用了激光亮度高的特點(diǎn)。除此以外,還有激光育種、激光保鮮、激光武器和激光光源等方面的應(yīng)用。知識(shí)鏈接:激光最初的中文名叫作“鐳射”“萊塞”,是英文名稱laser的音譯,1964年按照我國(guó)著名科學(xué)家錢學(xué)森的建議改稱“激光”。主題2:全息照相問題:(1)全息照相的原理是什么?與普通照相相比,它多了哪些光信息?(2)激光防偽是利用了全息照相技術(shù)嗎?解答:(1)全息照相利用了光的干涉原理。全息照相不但記錄了普通照相技術(shù)所記錄的光的強(qiáng)弱信息,還記錄了光波的相位信息。(2)激光防偽技術(shù)是全息照相的一方面的應(yīng)用。知識(shí)鏈接:觀察全息照片時(shí),要用激光照射照片,從另一側(cè)觀察。課堂練習(xí)1.(考查對(duì)激光的認(rèn)識(shí))對(duì)于激光的認(rèn)識(shí),以下說法正確的是()。a.普通光源發(fā)出的光都是激光b.激光是自然界普遍存在的一種光c.激光是一種人工產(chǎn)生的相干光d.激光已經(jīng)深入到我們生活中的各個(gè)方面【解析】普通光源發(fā)出的光是自然光,是非相干光。激光是人工產(chǎn)生的光,具有很好的相干性,激光已得到廣泛的應(yīng)用。所以選項(xiàng)c、d正確?！敬鸢浮縞d【點(diǎn)評(píng)】 激光是人工產(chǎn)生的相干光,現(xiàn)在已經(jīng)有很廣泛的應(yīng)用。 2.(考查激光的相干性)在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),常用激光光源,這主要是應(yīng)用激光的()。a.平行性好b.反射性好 c.亮度高的特性d.相干性好【解析】激光具有相干性好的特點(diǎn)。【答案】d【點(diǎn)評(píng)】 利用激光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是利用了激光的相干性。3.(考查激光的性質(zhì)與應(yīng)用)下列所述應(yīng)用激光的事例中,說法正確的是()。a.激光平行度好可以用于測(cè)距b.激光能量十分集中,醫(yī)療中外科研制的“激光刀”就利用了這個(gè)特點(diǎn),而且有效地減少了細(xì)菌的感染c.激光的亮度高,可以用于室內(nèi)照明d.激光的相干性好,可用于全息照相【解析】激光平行度好,即使傳播了很遠(yuǎn)的距離之后,它仍保持一定的強(qiáng)度,此特點(diǎn)可用于激光測(cè)距,選項(xiàng)a正確。激光的亮度高,能量十分集中,可應(yīng)用于金屬的加工、激光醫(yī)療、激光美容、激光武器等,選項(xiàng)b正確。激光具有很好的相干性,可應(yīng)用于全息照相,由于它記錄了光的相位信息,所以看起來跟真的一樣,立體感較強(qiáng),選項(xiàng)d正確。激光亮度高,但是單色的,因此不能用于室內(nèi)照明,所以選項(xiàng)c錯(cuò)誤?！敬鸢浮縜bd【點(diǎn)評(píng)】要了解激光的性質(zhì)與各種用途的對(duì)應(yīng)性。4.(考查全息照相)關(guān)于全息照相,下列說法中正確的是()。a.普通照相技術(shù)所記錄的只是光波的強(qiáng)弱信息,而全息照相技術(shù)還可以記錄光波的相位信息b.全息照片的拍攝利用了光的衍射現(xiàn)象c.激光的出現(xiàn)使全息技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展d.立體電影的拍攝利用的是全息照相技術(shù)【解析】由全息照相的原理可知a對(duì),b錯(cuò);立體電影的拍攝是利用了光的偏振,故d錯(cuò)?！敬鸢浮縜c【點(diǎn)評(píng)】全息照相利用了激光的相干性。5.讓激光照射到vcd機(jī)、cd機(jī)、dvd機(jī)或計(jì)算機(jī)的光盤上,就可以讀取光盤上記錄的信息,經(jīng)過處理后還原成聲音和圖像,這是利用了激光的()。a.平行度好,可以會(huì)聚到很小的一點(diǎn)上b.相干性好,可以很容易形成干涉圖樣c.亮度高,可以在很短的時(shí)間內(nèi)集中很大的能量d.波長(zhǎng)短,很容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象【分析】對(duì)激光的相干性好、平行度好、亮度高等特點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的應(yīng)用應(yīng)有所了解?！窘馕觥考す獾钠叫卸群?容易會(huì)聚成一個(gè)很小的光點(diǎn),讓激光照射到vcd機(jī)、cd機(jī)、dvd機(jī)或計(jì)算機(jī)的光盤上,傳感器把光盤反射的光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)行處理,還原出聲音或圖像,只有選項(xiàng)a正確?！敬鸢浮縜【點(diǎn)撥】與自然光相比,激光具有以下幾個(gè)重要特性:激光相干性非常好。激光束的平行度非常好。激光的亮度高。拓展二:激光測(cè)距與測(cè)速6.利用激光遇到物體發(fā)生反射,可以測(cè)定物體的有關(guān)參量。如圖甲所示,b是固定的集激光發(fā)射和接收于一體的裝置,c為一輛在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)的小車。現(xiàn)使b對(duì)準(zhǔn)正在行駛的小車c,每隔一個(gè)固定時(shí)間t0發(fā)射一激光脈沖,如圖乙中幅度大的波形所示;而b接收到的由小車c反射回來的脈沖,如圖乙中幅度小的波形所示。發(fā)射和接收激光脈沖的時(shí)間間隔如圖乙所示,t0、t、t均已知,設(shè)光在空氣中的傳播速度為c。請(qǐng)根據(jù)以上所給信息:(1)判斷小車的運(yùn)動(dòng)方向(“向左”或“向右”)。(2)計(jì)算小車速度的大小?！痉治觥扛鶕?jù)發(fā)射激光脈沖和接收到激光脈沖的時(shí)間間隔逐漸增大可知小車越來越遠(yuǎn),由此可知小車的運(yùn)動(dòng)方向?！窘馕觥?1)由于激光發(fā)射裝置b每隔一個(gè)固定時(shí)間t0發(fā)射一激光脈沖,若小車不動(dòng),發(fā)射激光脈沖后到接收到返回的激光脈沖間的時(shí)間間隔應(yīng)該是恒定的,而從圖的波形看,從發(fā)射到接收的時(shí)間間隔逐漸增大,因此可以判斷小車c的運(yùn)動(dòng)方向與激光發(fā)射的方向相同,即小車向右運(yùn)動(dòng)。(2)要求小車的速度,關(guān)鍵是要求出小車通過的某段位移和在這段位移內(nèi)所用的時(shí)間,這里可以用運(yùn)動(dòng)學(xué)中處理追及問題的方法來求解。畫出運(yùn)動(dòng)示意圖如圖丙所示。丙s=od-oa=c(t2-t1)t2-t1=(t+t)2-小車從a運(yùn)動(dòng)到d所用的時(shí)間為:t=t0-+t+t2=t0+t2s=vt解得v=ct2t0+t。【答案】(1)小車向右運(yùn)動(dòng)(2)ct2t0+t【點(diǎn)撥】(1)激光測(cè)距、測(cè)速是利用了激光平行度好的性質(zhì)。(2)激光測(cè)距的原理是光在同種均勻介質(zhì)中沿直線勻速傳播。(3)激光測(cè)速是在測(cè)距的基礎(chǔ)上,利用了在時(shí)間間隔很小的情況下,平均速度近似為瞬時(shí)速度的原理。作業(yè)：1.將激光束的寬度聚焦到納米級(jí)(10-9m)范圍內(nèi),可修復(fù)人體已損壞的器官,可對(duì)dna分子進(jìn)行超微型基因修復(fù),把至今尚令人無(wú)奈的癌癥、遺傳疾病徹底根除,以上功能是利用了激光的()。a.單色性好b.平行度好c.粒子性d.高能量【解析】激光的平行度好,故可聚焦到很小的范圍;激光的亮度高、能量大,故可修復(fù)器官。【答案】bd2.下列說法正確的是()。a.兩支鉛筆靠在一起,自然光從筆縫中通過后就成了偏振光b.偏振光可以是橫波,也可以是縱波c.因?yàn)榧す獾姆较蛐院?所以激光不能發(fā)生衍射現(xiàn)象d.激光可以像刀子一樣切除腫瘤【解析】?jī)芍胀ㄣU筆靠在一起,中間的縫遠(yuǎn)遠(yuǎn)地大于光的波長(zhǎng),因此,光從中通過時(shí)不會(huì)成為偏振光;光是橫波,偏振光也是橫波;激光也是光,因此激光就具有光波的特性,能夠發(fā)生衍射現(xiàn)象;激光有很多用途,其中可用來做手術(shù),切除腫瘤?！敬鸢浮縟3.激光器發(fā)光功率為p,發(fā)出的激光在折射率為n的介質(zhì)中波長(zhǎng)為,c表示光在真空中的速度,下列說法中正確的是()。a.該光在真空中的波長(zhǎng)為nb.該光在真空中的波長(zhǎng)為c.該光的頻率為d.該光的頻率為cn【解析】注意光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),頻率不會(huì)發(fā)生變化,對(duì)激光也是一樣,由于速度變化,波長(zhǎng)會(huì)相應(yīng)變化,同一頻率的光在真空中的波長(zhǎng)大于在介質(zhì)中的波長(zhǎng)?！敬鸢浮縜d4.應(yīng)用激光平行性好的特點(diǎn),可以精確地測(cè)量距離。對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射一個(gè)極短的激光脈沖,測(cè)量發(fā)射脈沖與收到的