2021人教版選修《激光》word教案

2021人教版選修《激光》word教案江蘇省華羅庚中學戴建華一、教學目標1、知識與技能（1）明白得自發(fā)發(fā)射、受激吸取和受激發(fā)射。（2）了解激光產生的機理。（3）了解激光器的構造和工作原理。2、過程與方法（1）通過對自發(fā)發(fā)射、受激吸取、受激發(fā)射的學習，了解原子發(fā)光的原理及特點，進一步明白得原子能級理論。（2）對激光產生的機理、激光器的結構和工作原理的學習和分析，認識科學探究并把握科學探究的方法。3、情感、態(tài)度與價值觀（1）通過學生對激光產生氣理及激光器的學習和分析，進展學生對科學的好奇心和求知欲，體驗探究自然規(guī)律的艱辛與歡樂。（2）通過對學習過程的調控、對物理問題的解決，培養(yǎng)學生信息收集和處理能力和分析解決問題的能力。二、設計思路 本節(jié)內容在科課程標準中的要求不高，要緊是讓學生了解激光的產生氣理以及一些常用激光器的構造和工作原理。然而通過本節(jié)課的學習，能使學生更進一步了解原子的結構和明白得原子的能級理論。 本節(jié)課的設計思路是在向學生介紹激光產生氣理和激光器的構造、工作原理的同時，設計一些問題，讓學生在解決這些問題的過程中，對原子的結構和原子的能級理論加深經歷和明白得，達到對知識的復習與鞏固，培養(yǎng)學生應用知識及進行科學探究和創(chuàng)新的能力。三、重點與難點 激光的產生氣理是本節(jié)的重點，需要在教學過程中加深學生對原子結構和原子能級理論的明白得。 激光器的工作原理是本節(jié)課的難點，在教學過程中應使學生了解抽運裝置的作用，明白得如何產生粒子數(shù)反轉。四、教學資源演示原子躍遷過程吸取和開釋光子的課件，多媒體教學設備，紅寶石激光器、氦氖激光器的結構示意圖。五、教學設計教師活動學生活動點評課題的引入提出問題：我們在選修3-4中學習過激光的特點及應用，請大伙兒回憶一下激光的特點及相關應用。我們明白，激光是一種人造光，那么激光是如何產生的呢？在教師的引導下回憶前面學過的知識，回答教師的提問：激光的特點及應用：相干性好、平行度高、亮度高。在全息、測距、信息儲存、醫(yī)療等方面都有廣泛的應用。提出問題的形式引入，能夠引發(fā)學生的摸索，帶領學生進入主題。一、激光產生的機理前面我們學習了原子的能級理論，原子是如何在能級之間進行躍遷的呢？1、自發(fā)發(fā)射提出問題，引導學生摸索和分析：關于一般的光源，如我們熟悉的白熾燈，它們是如何發(fā)光的呢？對學生的回答進行點評，并給出概念：對，這確實是自發(fā)發(fā)射。課件演示自發(fā)發(fā)射過程。教師活動原子吸取能量后，從較低能級躍遷到較高能級，所吸取的能量等于兩能級之差；處于較高能級狀態(tài)的原子是不穩(wěn)固的，會自發(fā)地躍遷到較低的能量態(tài)，同時放出光子，該光子的能量也等于能級之差。學生討論：燈絲原子吸取了電流做功產生的熱而被激發(fā)到能量較高的狀態(tài)；能量較高狀態(tài)的原子是不穩(wěn)固的，會自發(fā)地躍遷到較低的能量態(tài)，同時放出光子。學生活動復習前面所學的知識，為后面解決問題作鋪墊。學生對現(xiàn)象分析并進行歸納總結能夠對相關的知識及規(guī)律加深明白得，并能培養(yǎng)歸納推理的能力。點評在自發(fā)發(fā)射中，原子以隨機的方式回到基態(tài)，也確實是說，每個原子發(fā)光的時刻、方向、初相位差不多上不確定的，發(fā)光的頻率一樣也不一樣。因此一般光源發(fā)出的光不是相干光。2、受激吸取演示課件并解說：常溫下處于熱平穩(wěn)狀態(tài)的原子系統(tǒng)，多數(shù)原子都處在基態(tài)。假如一個人射光子的能量恰好等于原子基態(tài)與某個激發(fā)態(tài)的能量差，那么原子就專門容易吸取那個光子而躍遷到那個激發(fā)態(tài)上。這種躍遷不是自發(fā)產生的，是在入射光子的刺激下產生的，因此稱為受激吸取。3、受激發(fā)射演示課件并解說：教師活動觀看動畫演示，加深對自發(fā)發(fā)射的明白得。學生回憶光的干涉中相干光的特點，并與一般光源發(fā)出的光相比較，進一步明白得相干光的含義。觀看課件的動畫演示。結合原子的能級理論，明白得原子的這種躍遷過程，比較被吸取的光子的能量核能級差的關系。學生活動動畫演示能夠使抽象的概念形象化，便于明白得和經歷。通過比較，能加深對概念的明白得和經歷。對所學知識進行及時的鞏固，并應用于實際問題的解決，培養(yǎng)學生應用知識及分析問題的能力。點評假如一個入射光子的能量正好等于原子的某一對能級的能量差額E2-E1，那么處于激發(fā)態(tài)E2的原子就可能受到那個光子的刺激而躍遷到能量較低的狀態(tài)E1，同時發(fā)射一個與入射光子完全相同的光子，這確實是受激發(fā)射的過程。教師：對，它們還具有相同的相位、偏振態(tài)，且沿同一方向發(fā)出。教師：對，然而通常狀態(tài)下多數(shù)原子處于基態(tài)，如何辦呢？是的，這種狀態(tài)就叫做粒子數(shù)反轉，是一種非熱平穩(wěn)的狀態(tài)。這時，一個入射光子引起的受激發(fā)射要比它被吸取的概率大得多，能夠形象地說，入射光被“放大”了。大伙兒能夠閱讀書上的內容并加以體會。教師活動學生邊觀看邊摸索：受激發(fā)射的光子與人射光子具有相同的能量（頻率）。學生提問：受激發(fā)射的光子與人射光子具有相同的能量（頻率），那么，其它的規(guī)律是否相同呢？學生提問：假如這種光子能大量產生，這種光不確實是相干光了嗎？學生：假如用一定的手段去激發(fā)原子體系，使得在激發(fā)態(tài)E2上的原子數(shù)多于低能態(tài)E1上的原子數(shù)就能夠了。學生閱讀，明白得激光的含義：激光的英文名字laser是“LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation”的第一個字母的縮寫，意思是：輻射的受激發(fā)射的光放大。學生活動學生依照差不多把握的知識對新的知識和規(guī)律提出自己的方法和疑問，這是培養(yǎng)學生探究能力和創(chuàng)新精神的一種有效的方法。學生提出的設想被確信，會感到有成就感，這能夠培養(yǎng)學生情感、態(tài)度、價值觀。點評二、激光器1、激光器的原理展現(xiàn)激光器的原理圖，并介紹各組成部分及作用。依照激活介質的不同，激光器能夠分為固體、液體、氣體、染料、半導體激光器等。2、紅寶石激光器展現(xiàn)紅寶石激光器的結構示意圖并介紹各部分的用途。3、氦氖激光器展現(xiàn)氦氖激光器的結構示意圖并介紹各部分的用途。依照教師的介紹，認識激光器的各部分的作用。1、激活介質它能通過受激發(fā)射而使人射光放大。2、抽運裝置它是使激活介質產生粒子數(shù)反轉的裝置。3、光學共振腔激活介質放在其中，它能增加放大作用并對發(fā)射頻率進行選擇。在教師的介紹下了解激光