高中物理粵教版4第四章光第07節(jié)激光 2023版第4章第7節(jié)激光

第七節(jié)激光(10分)分析以下現(xiàn)象產生的原因：(1)通過盛水的玻璃杯，在適當?shù)慕嵌?，可看到彩色光?2)菜湯上的油花呈彩色．(3)隔著帳幔看遠處的燈，見到燈周圍輻射彩色的光芒．(4)光線照在花布上，可以看見花布上的圖樣．【解析】(1)白光通過盛水的玻璃杯發(fā)生折射產生色散，在適當?shù)慕嵌取⒏魃夥蛛x較大，可看到彩色光．(2)光經過菜湯上油膜的前后兩個表面發(fā)生反射，兩列反射光符合光的干涉條件，相互疊加產生干涉條紋，因此，菜湯上的油花呈彩色．(3)遠處的燈光發(fā)出的光經過帳幔的縫隙，產生衍射而出現(xiàn)彩色的光芒．(4)光照在花布上看見花布的圖樣，是由于光的反射與吸收的結果．比如：當白光照在紅色圖案上的時候，紅色的光被反射出去，而其他顏色的光被吸收．【答案】見解析課標導思1．了解激光的特點及其應用．2．了解用激光進行全息照相的原理.學生P58一、激光的特點及應用性質應用相干性：激光具有頻率相同、相位差恒定、偏振方向一致的特點，具有高度的相干性光纖通信平行度：激光的平行度非常好，傳播很遠的距離仍能保持一定的強度激光測距，讀取光盤上記錄的信息等亮度高：它可以在很小的空間和很短的時間內集中很大的能量用激光束切割、焊接、醫(yī)學上可以用激光做“光刀”激發(fā)核反應等二、全息照相1．與普通照相技術的比較普通照相技術所記錄的只是光波的強弱信息，而全息照相技術還記錄了光波的相位信息2．原理全息照片的拍攝利用了光的干涉原理．學生P58一、激光的產生、特點及其應用1．產生①激光；激光是人工產生的在自然界不存在的光．②激光的產生當原子獲得能量處于不穩(wěn)定的狀態(tài)時，如果恰好有某一能量的光子從附近通過，在入射光子的電磁場的影響下，原子受到激發(fā)會輻射出一個頻率、發(fā)射方向和振動方向等與入射光子完全相同的光子．這樣一個入射光子變成了兩個相同的光子．如果這兩個光子在媒質中傳播時再引起其他原子再發(fā)出越來越多的相同的光子，使光得到加強，就形成激光．激光是一種特殊的光，自然界中的發(fā)光體不能發(fā)出激光.1958年，人類在實驗室里首次發(fā)射出了激光．2．激光的特點(1)頻率單一(2)相干性好(3)平行度好(方向性好)(4)亮度高(能在很小的空間、很短的時間內集中很大的能量)3．激光的應用(1)激光是人工產生的相干光激光的頻率單一，相干性非常好，顏色特別純．用激光做衍射、干涉實驗，效果特別好，激光可以像無線電波那樣進行調制，用來傳遞信息，光纖通信就是激光和光導纖維相結合的產物，還可用于全息照相，全息照相的拍攝利用了光的干涉原理．(2)激光束的平行度和方向性非常好利用激光的這一特點，可以根據發(fā)射與返回的時間間隔，測量超遠距離．還可以利用激光平行度好的特點刻制光盤，這種光盤所記錄的信息密度高．(3)激光的強度大，亮度高激光可以在很小的空間和很短的時間內集中很大的能量，可使被照射物體在不到千分之一秒的時間內產生幾千萬度的高溫．在機械加工方面，可以切割、焊接、打孔、劃片、整形、熱處理等．激光在醫(yī)療上可以充當手術刀切除腫瘤，“焊接”剝落的視網膜；還可以充當武器給對方致命一擊．二、對全息照相的理解1．原理圖4－7－1圖4－7－1是拍攝某種全息照片的示意圖，從激光器S發(fā)出的一束激光，經過透鏡L擴束和準直后，投射在分束板SP上，其中一束光經反射鏡M1反射后，照射在物體O上，被物體O反射的光束直接投射在照相底片H上，這一束光叫做“物光”．另一束光經反射鏡M2反射后，也照射在同一底片上，這一束光叫做“參考光”．由于物光和參考光都是從同一束激光分離出來的，所以它們是相干的．在照相底片上，兩束光發(fā)生干涉，在空間的不同位置發(fā)生干涉相長或干涉相消，底片H上就把這樣的干涉花樣記錄下來，經過顯影和定影處理以后，即成為一張全息照片．照片上的干涉花樣的形狀反映了物光和參考光束的相位關系，而其明暗對比程度即可見度反映了光束的強度關系，因此物體反射光中的全部信息，都以不同明暗程度和不同疏密分布的干涉條紋被記錄下來．2．全息照片的觀看若用激光照射全息照片，當照射的激光對底片的相對位置和拍攝時的參考光相同時，我們從底片的另一側可以看到原物的虛像．全息照片就相當于一個窗口，當人們移動眼睛從不同角度觀察時，就好像對原物觀察一樣，可以看到它的不同側面，這就是全息照相的再現(xiàn)．激光通過后，同時還形成一個實像，這一實像可以用屏觀察，如圖4－7－2所示．4－7－2【特別提醒】觀看全息照片時，改變視角和底片的遠近，到達眼睛的物光就不一樣，因而會看到全息照片的不同側面一、激光的產生及特點下列說法中正確的是()A．激光是自然光被放大而產生的B．激光是原子受激發(fā)輻射而得到的加強光C．激光的能量一定大于其他光的能量D．激光的傳播速度比普通光大【導析】根據激光的產生和特性去分析．【解析】激光是人工產生的光，它是由原子受到激發(fā)而產生的，具有相干性強、平行度好和亮度高的特點，其能量不一定大于其他光的能量，傳播速度仍為光速，故B正確．【答案】B激光盡管有自己的特性，如相干性強、平行度好等，但它仍是一種光，本質還是電磁波．所以對激光的認識，不要因為它的特性而忽視了與其他光的共性.1．對于激光的認識，以下說法中正確的是()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．激光的頻率、偏振方向幾乎相同D．激光是橫波【解析】激光是人工產生的光，與普通光不同，它相干性強，頻率和偏振方向幾乎相同；但激光仍具有光的共性，激光是一種橫波．故本題正確選項為C、D.【答案】CD二、激光的應用利用激光遇到物體發(fā)生反射，可以測定物體的有關參量．如圖4－7－3(a)所示，B為固定的激光發(fā)生器和接收器于一體的裝置，C為一輛在水平地面上做勻速直線運動的小車，現(xiàn)使B對準勻速行駛的小車C，使B每隔固定時間T0發(fā)射一激光脈沖，如圖4－7－3(b)所示幅度大的波形，而B接收到的由小車C返回的激光脈沖為如圖(b)所示幅度較小的波形，發(fā)射、接收激光脈沖的時間間隔如圖(b)所示，T0、T、ΔT均為已知，則根據所給信息判斷小車的運動方向為________(填“向左”或“向右”)，速度大小為________(光速為c)．圖4－7－3【導析】結合光的反射特點及勻速直線運動知識，畫出圖象，找出v、s、t之間的關系，不難分析求解．【解析】若小車不動，發(fā)射激光脈沖后到接收返回脈沖的時間應恒定，而從圖形上看，從發(fā)射到接收的時間間隔逐漸增大，故可知小車C速度方向與激光發(fā)射方向一致，即小車向右運動．要求小車的速度，關鍵是要求出小車通過的某段位移和所用時間，可用運動學中處理追及問題的方法求解，作出運動示意圖如圖所示．s＝eq\x\to(OD)－eq\x\to(OA)＝c·eq\f(T＋ΔT,2)－c·eq\f(T,2)＝eq\f(1,2)c·ΔT，由圖(b)可知在s這段位移內小車運動的時間t＝T0＋eq\f(ΔT,2).故小車的速度大小為v＝eq\f(s,t)＝eq\f(c·ΔT,2T0＋ΔT).【答案】向右eq\f(c·ΔT,2T0＋ΔT)①準確讀取圖中信息，如高脈沖代表發(fā)射脈沖；低脈沖代表接收脈沖；發(fā)射脈沖與接收脈沖的中間時刻為激光遇到小車時的反射時刻．②準確想出或畫出運動過程圖，這對尋求物理量的聯(lián)系有很大幫助.2．關于激光的應用問題，下列說法中正確的是()A．光纖通信是應用激光平行度非常好的特點對信號進行調制，使其在光導纖維中進行傳遞信息B．計算機內“磁頭”讀出光盤上記錄的信息是應用了激光有相干性的特點來進行的C．醫(yī)學中用激光作“光刀”來切除腫瘤是應用了激光亮度高的特點D．“激光測距雷達”利用激光測量很遠目標的距離是應用了激光亮度高的特點【解析】由激光的特點及應用可知光纖通信主要利用激光的相干性，A錯誤，計算機內的“磁頭”讀出光盤上的信息主要應用了激光的平行性好，選項B錯誤．醫(yī)療中的激光“光刀”利用了激光的高亮度的特點，C正確．激光測距利用的是激光的平行性，D錯誤．【答案】C1．將激光束的寬度聚集到納米級(10－9mA．平行性好的特性B．單色性好的特性C．亮度高的特性D．粒子性好的特性【解析】激光的平行性好，且亮度高，正是由于這樣，才能使激光集中于一極小區(qū)域中，且具有很高的能量，這正是激光手術刀所必需的．【答案】AC2．在演示雙縫干涉的實驗時，常用激光做光源，這主要是應用激光的()A．亮度高 B．平行性好C．單色性好 D．波動性好【解析】頻率相同的兩束光相遇才能發(fā)生干涉，激光的單色性好，頻率單一，通過雙縫時能夠得到兩束相干光．故本題的正確答案是C.【答案】C3．2003年3月1日，美軍空投傳單，向伊軍宣傳說，美國利用衛(wèi)星可以將地面狀況看得一清二楚．而伊方稱，已在首都布滿了對空機關炮．(《華盛頓郵報》3月2日報道)試問：在戰(zhàn)爭爆發(fā)時，伊方欲用激光器擊毀位于地平線上方的空間站，則應將激光器()A．瞄高些B．瞄低些C．沿視線直接瞄準D．若激光束是紅色，而空間站是藍色的，則應瞄高些【解析】空間站反射太陽的光射向地球，通過地球大氣層要發(fā)生折射，而激光器發(fā)出的光通過大氣層射向空間站也要發(fā)生折射，根據光路可逆，兩者的光路相同．因此，A、B錯，C對．D選項中空間站是藍色的，反射光也是藍色的，比紅色激光束的折射率大，由折射定律知應瞄低些方能射中，故D錯．【答案】C4．下列說法中正確的是()A．如果地球表面沒有大氣層，太陽照亮地球的范圍要比有大氣