激光

【教学目的】

1、了解激光的特点

2、了解激光的应用

【教学重点】

激光的应用

【教学难点】

为什么激光具有特殊的性质

【课时安排】

1课时

【教学过程】

○、引入

从偏振的介绍我们发现，光波作为一种电磁波，比起机械横波有它的复杂性。本节课，我们将介绍一种特殊的光波，以及它的应用——

一、激光

1、概念：激光准确内涵是“来自受激辐射的放大、增强的光”。由于它的英文全称为Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ，可以被缩写为Laser ，中文也常常音译为“镭射”。

2、产生机理：

a、设置工作物质（发光物质——可以是气体、液体或固体）；

b、泵浦——*能把大量的处于基态能级的电子激发到高能级上去的装置。常见的泵浦有光源、化学能源（固体工作物质多用光照射法，气体工作物质多用放电法）（补充能量）实现粒子数反转——*属于高能态的电子比属于低能态的电子数多（所谓“反转”，是因为这种状况突破了“正常”的玻耳兹曼分布规律）→受激辐射；

c、谐振腔（内连续来回反射、振荡）诱发同性质的跃迁→使同频率、同相位的受激辐射得以放大。

3、激光的特点：a、单色性；b、方向性；c、相干性；d、高亮度（能量）。

4、发展大事记：

a、1916年，爱因斯坦提出“受激辐射”（和“自发辐射”对立）理论；

b、1928年，德国的光谱学家拉登堡（R.W.Ladenburg）发现“负色散现象”；

c、1947年，兰姆（W.E.Lamb ，jr.）和雷瑟福（R.C.Retherford）指出，通过粒子数反转可以期望实现感应辐射（即受激辐射）；

d、1953年，美国的汤斯小组制成“微波激射器”；

e、1958年，肖洛和汤斯的论文《红外区和光学激射器》论证了将微波激射技术扩展到红外区和可见光区的可能性；

f、1960年，美国的梅曼制成第一台红宝石激光器；

g、1961年，我国第一台红宝石激光器在长春光机所诞生。

5、激光器的分类：

a、气体激光器（氦氖激光器、氩离子激光器、“隐形杀手”二氧化碳激光器）；

*氩离子激光器：它可以发出鲜艳的蓝绿色光，可连续工作，输出功率达100多瓦。因为人眼对蓝绿色的反应很灵敏，眼底视网膜上的血红素、叶黄素能吸收绿光，所以在眼科上用得最多。氩离子激光器发出的蓝绿色激光还能深入海水层，而不被海水吸收，因而可广泛用于水下勘测作业。

* “隐身”激光器：二氧化碳激光器可称“隐身人”，因为它发出的激光波长为10.6微米，“身”处红外区，肉眼不能觉察，它的工作方式有连续、脉冲两种。连接方式产生的激光功率可达20千瓦以上。脉冲方式产生的波长10.6微米激光也是最强大的一种激光。人们已用它来“打”出原子核中的中子。二氧化碳激光器的出现是激光发展中的重大进展，也是光武器和核聚变研究中的重大成果。

b、液体、化学和半导体激光器（“变色龙”染料激光器、“死光”氟化氢激光器、砷化镓激光器）；