4.7_《_激光》教学设计1(沪科版选修3-4)

【课题】§4.7激光【教学目标】（一）知识与技能1．了解激光的特性及其应用2．了解全息照相的照相原理和和影像再现原理。（二）过程与方法1．通过课外阅读，收集整理有关激光应用的资料，培养加工处理信息的能力.2．通过对激光的特点及应用的学习，培养应用物理知识解决实际问题的能力.（三）情感、态度与价值观通过对激光应用的学习，感受科学技术是第一生产力，培养热爱科学的品质【教学思路】做好演示实验，为学生提供第一学习素材，具体的知识点可通过学生自主学习进行，最后让学生观看相关的视频素材，以增进学生对激光的感性认识，提高本节课的教学效益。对要求学生了解的要点，老师一定要提纲挈领的进行小结归纳，以便全面达到教学目标。【教学重点】了解激光的特性及激光的广泛应用。【教学难点】了解激光与自然光的区别。【教学方法、学习方法】自主学习法：阅读教材、观看相关视频材料、观察演示实验。【教学过程及知识要点】引入新课：生活中的激光超市收银员用的条形码扫描仪，用形码扫描仪发出的激光对着条形码扫一下，由于黑条、空白条对激光的反射能力不同，这一商品条形码所反射的激光就把条形码的信息输入电脑，经过电脑分辨处理，就会把商品的名称、价格显示在收银机的屏幕上。计算机的光驱读取光盘上的信息，我们打长途电话、听CD、看DVD、用全息图像做防伪标志等都用到了激光。本节我们来了解激光的特性及其应用。一、激光的特性实验探究取一支激光笔，和一个手电筒来做实验：（1）观察颜色、亮度、平行度；（2）让激光和手电筒发出的光分别经过三棱镜观察色散的情况；（3）取一个做双缝干涉实验用的双缝，用两种光直接照射双缝观察干涉情况。归纳认识激光的特性（可读书P.98）1、单色性好：单色性好，是指频率单一。我们可以看到激光的颜色很纯。2、相干性好：不仅频率严格单一、且在同一个方向偏振，能产生稳定的干涉现象。因此激光是一种很好的相干光。3、方向性好或者说平行度好：激光在传播很远距离后不会发散得很开，激光的发散角只有0.06°。只向一定的方向发光，可以说是一束平行光，即方向性好。4、亮度高：可以在很小的空间和很短的时间内聚集起很大的能量。如果把强大的激光束会聚起来照在物体上，其功率密度将达到1024W/cm2，是太阳表面功率密度的1014倍。它可以使物体的被照部分在不到10-3s的时间内产生几千万度的高温，可以说，激光是现代最亮的光源。二、激光的应用指导学生读书自学，然后引导归纳：1、利用单色性、相干性：拍频技术（可精密测定各种移动、转动和振动速度）、激光地震仪、精密导航、光纤通信、全息照相、工业探伤，激光全息摄影等。2、利用平行度好：利用激光测距、激光雷达测距与测速、读取VCD机、CD唱机和计算机的光盘、军事上用于反坦克导弹、精确炸弹的制导。3、利用亮度高：生产上用于切割布料、金属，工件的打孔，医疗上的激光手术中用作“光刀”切开皮肤、切除肿瘤等。军事上的激光炮弹。三、全息照相指导学生读书自学，然后精要讲解：1、全息照相原理照相的光源是激光束，先通过分光镜把激光束分成两束：其中一束经透镜扩束后找到物体上，经物体反射后照到感光底片上，这部分光叫物光；另一束光经光路控制直接投射到感光底片上，这部分光叫参考光。物光和参考光在感光底片上叠加时形成干涉条纹。被摄物体反射光中的全部信息便以不同浓淡程度和不同疏密分布的干涉条纹的形式记录了下来，这就是全息照片。显然，全息照片上没有像普通照片上的具体物体的影像2、影像再现原理要看到被摄物体的影像，必须用用与参考光波长、传播方向完全相同的激光照射全息照片，这束光叫做再现光。再现光经全息照片上的条纹衍射，就会再现出原来的物光波。这样就可以在拍摄时放物体的位置(相对全息照片)看到被摄物的影像。3、全息影像的特点看到的影像与原物的形象完全一样，是一个立体的虚像，有视差，有纵深感。从不同的角度看，可以看到不同的侧面，甚至在一个角度看被遮住的东西，在另一角度却能够看到。如果取全息照片的一个碎片，仍然能够再现出原物体的全部形象。全息照相用激光拍摄，用激光再现，无所谓正负片。如果用白光照射全息照片，则会出现彩虹似的模糊光。四、指导学生观看全息照相、激光应用的有关视频材料观看目的在于使学生增强对激光的直观认识，激发学生学习的兴趣。同时也可以提高学习效益。【典例引路】例激光器是发射激光的装置，一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光称为一个光脉冲。若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10-11s，波长为694.2nm，发射功率为1.0×1010W，求：（1）一个光脉冲的长度（2）一个光脉冲所携带的能量解析（1）光脉冲的持续时间即为发射一个光脉冲所需的时间，所以一个光脉冲的长度81133.0101.0103.010lctmm--D=譊=创??。（2）一个光脉冲所携带的能量为：10111.0101.0100.1EPtJJ-D=譊=创?。消除面积为50mm2的酒色斑需要光脉冲数为：221/()6050/(100.1)300nESSEJmmmmJ=鬃D=创=【课堂练习】1、下列说法正确的是【】A．激光可用于测距B．激光能量十分集中，只适用于加工金属材料C．外科研制的“激光刀”可以有效地减少细菌的感染D．激光可用于全息照相，全息照相有其独特的特点2、激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理。用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度v与二次曝光时间间隔t的乘积等于双缝间距。实验中可测得二次曝光时间间隔t、双缝到屏之距离l以及相邻两条亮纹间距x。若所用激光波长为，则该实验确定物体运动速度的表达式是A．tlxvB．txlvC．txlvD．xtlv参考答案：1、解：A选项利用激光平行度非常好，C选项利用激光亮度高，平行度非常好，D选项利用激光高度的相干性。此题选ACD。2、B【课堂小结】1、激光的特点（1）单色性（2）方向性（3）相干性（4）高亮度2、激光的应用：（1）（2）（3）……特点作用应用实例单色性、相干性好可进行调制、传递信息光纤通信、全息照相平行度非常好传播很远距离仍能保持一定强度，可精确测距、测速激光雷达可汇聚于很小的一点，记录信息密度高DVD、VCD、CD机计算机光驱亮度高可在很小空间短时间内集中很大能量激光切割、焊接、打孔、医疗手术产生高压引起核聚变人工控制聚变反应【家庭作业与活动】1、课外练习：P.100〖家庭作业与活动〗1、2、3