高考物理激光知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)

2019年高考物理激光知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)

定向發(fā)光

普通光源是向四面八方發(fā)光。要讓發(fā)射的光朝一個(gè)方向傳播，需要給光源

裝上一定的聚光裝置，如汽車的車前燈和探照燈都是安裝有聚光作用的

反光鏡，使輻射光聚集起來向一個(gè)方向射出。激光器發(fā)射的激光，天生就

是朝一個(gè)方向射出，光束的發(fā)散度極小，大約只有0.001弧度，接近平行。

1962年，人類第一次使用激光照射月球，地球離月球的距離約38萬公里，

但激光在月球外表的光斑不到兩公里。假設(shè)以聚光效果很好，看似平行的

探照燈光柱射向月球，按照其光斑直徑將覆蓋整個(gè)月球。天文學(xué)家相信，

外星人或許正使用閃爍的激光作為一種宇宙燈塔來嘗試與地球進(jìn)行聯(lián)系C

亮度極高

在激光創(chuàng)造前，人工光源中高壓脈沖氤燈的亮度最高，與太陽的亮度不

相上下，而紅寶石激光器的激光亮度，能超過筑燈的幾百億倍。因?yàn)榧す?/p>

的亮度極高，所以能夠照亮遠(yuǎn)距離的物體。紅寶石激光器發(fā)射的光束在月

球上產(chǎn)生的照度約為0.02勒克斯（光照度的單位），顏色鮮紅，激光光斑

肉眼可見。假設(shè)用功率最強(qiáng)的探照燈照射月球，產(chǎn)生的照度只有約一萬億

分之一勒克斯，人眼根本無法發(fā)覺。激光亮度極高的主要原因是定向發(fā)光。

大量光子集中在一個(gè)極小的空間范圍內(nèi)射出，能量密度自然極高。

激光的亮度與陽光之間的比值是百萬級(jí)的，而且它是人類創(chuàng)造的。

激光的顏色

激光的顏色取決于激光的波長，而波長取決于發(fā)出激光的活性物質(zhì)，即

被刺激后能產(chǎn)生激光的那種材料。刺激紅寶石就能產(chǎn)生深玫瑰色的激光

束，它應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，比方用于皮膚病的治療和外科手術(shù)。公認(rèn)最貴重

的氣體之一的氧氣能夠產(chǎn)生藍(lán)綠色的激光束，它有諸多用途，如激光印

刷術(shù)，在顯微眼科手術(shù)中也是不可缺少的。半導(dǎo)體產(chǎn)生的激光能發(fā)出紅外

光，因此我們的眼睛看不見，但它的能量恰好能“解讀"激光唱片，并能

用于光纖通訊。但有的激光器可調(diào)節(jié)輸出激光的波長。

激光別離技術(shù)

激光別離技術(shù)主要指激光切割技術(shù)和激光打孔技術(shù)。激光別離技術(shù)是將能

量聚焦到微小的空間，可獲得105?1015W/cm2極高的輻照功率密度，利用

這一高密度的能量進(jìn)行非接觸、高速度、高精度的加工方法。在如此高的

光功率密度照射下，幾乎可以對任何材料實(shí)現(xiàn)激光切割和打孔。激光切割

技術(shù)是一種擺脫傳統(tǒng)的機(jī)械切割、熱處理切割之類的全新切割法，具有更

高的切割精度、更低的粗糙度、更靈活的切割方法和更高的生產(chǎn)效率等特

點(diǎn)。激光打孔方法作為在固體材料上加工孔方法之一，已成為一項(xiàng)擁有特

定應(yīng)用的加工技術(shù)，主要運(yùn)用在航空、航天與微電子行業(yè)中。

顏色極純

光的顏色由光的波長（或頻率）決定。一定的波長對應(yīng)一定的顏色。太陽輻

射出的可見光段的波長分布范圍約在0.76微米至0.4微米之間，對應(yīng)的

顏色從紅色到紫色共7種顏色，所以太陽光談不上單色性。發(fā)射單種顏色

光的光源稱為單色光源，它發(fā)射的光波波長單一。比方氮燈、氨燈、翻燈、

氫燈等都是單色光源，只發(fā)射某一種顏色的光。單色光源的光波波長雖然

單一，但仍有一定的分布范圍。如翻燈只發(fā)射紅光，單色性很好，被譽(yù)為

單色性之冠，波長分布的范圍仍有0.00001納米，因此氛燈發(fā)出的紅光，

假設(shè)仔細(xì)識(shí)別仍包含有幾十種紅色。由此可見，光輻射的波長分布區(qū)間越

窄，單色性越好。

激光器輸出的光，波長分布范圍非常窄，因此顏色極純。以輸出紅光的氮

氛激光器為例，其光的波長分布范圍可以窄到um級(jí)別，是氮燈發(fā)射的紅

光波長分布范圍的萬分之二。由此可見，激光器的單色性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何一

種單色光源。

能量極大

光子的能量是用E二hv來計(jì)算的，其中h為普朗克常量一為頻率。由此

可知，頻率越高，能量越高。激光頻率范圍3.846Xl(f(14)Hz到

7.895X10714)Hzo

電穆波譜可大致分為：

(1)無線電波一一波長從幾千米到0.3米左右，一般的電視和無線電播送

的波段就是用這種波；

(2)微波一一波長從0.3米到10、3米，這些波多用在雷達(dá)或其它通訊系

統(tǒng)；

(3)紅外線——波長從10^-3米到7.8X10=7米；

(4)可見光一一這是人們所能感光的極狹窄的一個(gè)波段。波長從

780—380nmo光是原子或分子內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)所發(fā)出的電磁波。

由于它是我們能夠直接感受而發(fā)覺的電磁波極少的那一局部；

(5)紫外線一一波長從3Xl(r-7米到6X1CT-10米。這些波產(chǎn)生的原因

和光波類似，常常在放電時(shí)發(fā)出。由于它的能量和一般化學(xué)反響所牽涉的

能量大小相當(dāng)，因此紫外光的化學(xué)效應(yīng)最強(qiáng)；

(6)倫琴射線(X射線)一一這局部電磁波譜，

激光

波長從2義10<9米到6X10、12米。倫琴射線(X射線)是電原子的內(nèi)層

電子由一個(gè)能態(tài)跳至另一個(gè)能態(tài)時(shí)或電子在原子核電場內(nèi)減速時(shí)所發(fā)出

的；

伽馬射線——是波長從10^-10-10^-14米的電磁波。這種不可見的電磁

波是從原子核內(nèi)發(fā)出來的，放射性物質(zhì)或原子核反響中常有這種輻射伴

隨著發(fā)出。Y射線的穿透力很強(qiáng)，對生物的破壞力很大。由此看來，激光

能量并不算很大，但是它的能量密度很大（因?yàn)樗淖饔梅秶苄。话?/p>

只有一個(gè)點(diǎn)），短時(shí)間里聚集起大量的能量，用做武器也就可以理解了。

其他特性

激光有很多特性：首先，激光是單色的，或者說是單頻的。有一些激光器

可