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第四章 光及其應用
第7節 激光
1960年，第一臺紅寶石激光器誕生
絢麗多彩的激光舞臺
激光的原理早在1916年被愛因斯坦提出，但直到1960年，激光才被首次成功制造。
1.了解激光的產生
2.了解激光的特性與應用
一、激光的產生
1.普通光源
物質中的原子受到激發以后，原子能量增加，處于不穩定狀態，要向低能量狀態躍遷。在向低能量狀態躍遷的過程中，會發出光子。
普通光源，例如白熾燈、日光燈、高壓水銀燈的發光過程為自發輻射。
Em
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普通光源產生的光是非相干光。
2.激光
由人工的方法獲得的頻率相同、相位差恒定、偏振方向一致的相干光。
產生原理：受激輻射發出的光。
工作物質——發光材料。
激勵源——提供能量。
原子從穩定的低能量狀態激發到不穩定的較高能量狀態。處于不穩定的較高能量狀態的原子在返回低能量穩定態時，就會放出光子。
二、激光的特性
1.單色性好
普通光源發射的光，通常包含各種不同頻率的光，因而包含有各種顏色。
激光發射的光譜寬度很窄，因此激光是單色性產生很好的光源。
產生的激光頻率相同，光的顏色是由頻率決定的，因此激光的第一個特性就是單色性好。
2.相干性好
激光中所有光子的頻率相同，振動情況也完全相同，因此激光的第二個特性是相干性好。
激光產生衍射圖樣
激光產生干涉圖樣
激光傳遞信息
3.平行度好
激光束的發散角度很小，方向性很強，因此激光的第三個特征是平行度好，激光光束的能量在空間高度集中，不容易發散。
從地面上發射的一束極細的激光束，到達月球表面時，也只發散成直徑約1km的光斑，同時仍能保持很大的強度。
4.亮度高
激光打孔
激光切割
亮度高:激光的亮度可比普通光源高出 10”~10"倍，是目前最亮的光源，強激光甚至可產生上億度的高溫.
三、激光的應用
傳輸信息
激光武器
全息照相
激光加工
激光具有單色性好、相干性好、平行度好和亮度高的特點。在生產和生活中具有廣泛的應用。
1.激光測距
對準目標發出一個極短時間的激光脈沖，測出激光從發射脈沖到接收回波的時間，即可算出被測目標的距離。
2.激光加工
激光焊接
激光切割
激光的亮度高，它可以在很小的空間和很短的時間內集中很大的能量。可以利用激光束來切割、焊接以及在很硬的材料上打孔，還能應用在醫學和美容等方面。
激光祛斑
3.激光武器
利用激光能量高度集中的特點可以做成激光武器，激光武器利用激光束來直接攻擊敵方目標。其優點主要是：速度快、射束直、射擊精確度高、摧堅能力強。
4.全息照相
參考光
照相底片
反射光
物光
物
原理：
1.全息記錄
照相的光源是激光束，把激光束分成兩束：直接照射到底片上的叫參考光；另一部分經物體表面散射的光也照射到照相底片，稱為物光。
參考光和物光在底片上各處相遇時將發生干涉，底片上記錄兩束光疊加后明暗相間的干涉圖像。
2.全息再現
若用肉眼去看全息照片，那么只能看到一些干涉的條紋。
要用與參考光頻率相同的激光照射全息照片，這束光叫做再現光。用再現光照射全息照片，人眼透過照片就可以在另一側看到原來被拍攝物體完全相同的三維立體像。
再現光
全息照片
人眼
1.關于激光的應用問題，下列說法中正確的是（ ）
A．在光導纖維束內傳送圖像是利用光的衍射現象
B．激光切割金屬利用了激光相干性好的特點
C．醫學上可用激光做“光刀”切除腫瘤是利用激光亮度低的特點
D．“激光測距雷達”利用激光測量很遠目標的距離是利用了激光平行度好的特點
D
2.下列選項中不是激光的應用的是(　　)
A.全息照相 B.光纖通信
C.偏振片 D.醫用“光刀”
C
3.(多選)關于激光,下列說法正確的是(　　)
A.激光是用人工方法激發出的一種特殊的光
B.普通光源就可以發出激光
C.激光可以像刀子一樣切除腫瘤
D.激光的方向性好,所以激光不能發生衍射現象
AC
1、激光：人工產生的相干光。
2、激光的特性：單色性好、相干性好、平行度好、亮度高。
3、激光的應用
特性 應用
單色性好、相干性好 激光通信、全息照相
平行度好 激光測距，激光雷達
亮度高 激光加工、醫學、武器

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