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高中物理激光教案設計
13.8 激光
【教學目標】
（一）知識目標
1.了解激光和自然光的區別.
2.通過閱讀，收集整理相關資料，認識激光的特點和應用.
（二）能力目標
1.通過課外閱讀，收集整理有關激光應用的資料，培養加工處理信息的能力.
2.通過對激光的特點及應用的學習，培養應用物理知識解決實際問題的能力.
（三）德育目標
通過對激光應用的學習，使學生感受到科學知識的無究力量，培養熱愛科學的品質.
【教學重點】激光與自然光的區別以及激光特點和應用.
【教學難點】激光與自然光的區別.
【教學方法】
1.通過對自然光的分析，提出激光的相干性.
2.通過學生課前閱讀，初步了解激光的特點及廣泛應用.
3.通過收集激光方面的材料，討論交流，進一步掌握激光的特點及應用知識.
4.通過觀看錄像，進一步加深對激光知識的了解.
【教學用具】激光手電筒、投影儀、三段有關激光的錄像材料.
【教學過程】
一、引入新課
［師］課前大家已經閱讀了課文，了解了激光是自然界沒有的光，首先我們來看看它與自然光有什么不同.
二、新課教學
（一）自然光和激光（投影）
自然光（例如白熾燈） 激光
原子發光方向，時刻不確定
頻率不一樣
不能發生干涉
非相干光
頻率一樣
能發生干涉（雙縫干涉實驗）
人工產生的相干光
都是原子受激發處于不穩定狀態發射出來的
［師］通過上表的比較，同學們可以看到，激光的第一個特點就是它是一種人工相干光.激光還有許多與自然光不同的特點，下面請同學們將自己閱讀課文整理的表格展示出來.
（教師巡視，大部分同學整理得很好，選出比較全面的一組投影（如表20—2）老師簡單講解）
［師］其實，激光的應用遠不止這些，而且還在迅速發展，這方面的介紹很多，下面請大家根據課前收集的材料，開展課堂交流.
（二）激光的應用
（分組介紹，同時教師提煉要點并板書，以調動學生的積極性.）
第一組（投影資料）我們組收集整理了激光在相干性方面的特點，激光是相干光.可用來進行光的干涉、衍射等實驗（科學實驗），由于原子的發光不是無限制持續的，每一次發光與下一次發光總有一個時間間隔，只有同一光源在同一發光時間間隔內發出的光，在空間某點相遇時才會發生干涉，所以原子發光的平均時間間隔稱為相干時間，在相干時間內光的行程稱為相干長度，激光的相干長度可達幾十千米，相干性較好.
第二組（投影資料）我們組整理的信息中，激光的另一特點是激光的亮度特高，近年研制出的強激光的亮度要比太陽亮100億倍以上.激光器發出的激光是集中在沿傳播方向的一個極小的發射角內，亮度就會比同功率的光源高幾億倍，在極短時間內會輻射出巨大的能量，聚集在一點時可產生幾百萬甚至上千萬度的高溫.
第三組除了前面兩組介紹的兩個特點外，還有一個特點就是激光的單色性好，自然界找不到頻率“純凈”的光，各種頻率的光總是混雜在一起的.但由于激光器中光學諧振腔的干涉作用，只有那些滿足諧振腔共振條件的頻率才能形成激光輸出，不滿足共振條件的頻率，都在諧振腔內干涉相消了，因此激光的頻率單一，單色性非常好，拿氦氖氣體激光器來說，它產生的光波長范圍不到一百億分之一微米，完全可以視為單一而沒有偏差的波長，是極純的單色光.
第四組我們組收集的資料中，除了前面三組講的，還有一點，激光的方向性好，一般的手電筒或探照燈聚光雖然很好，看上去它們射出的光束是筆直的，但在一兩公里后，光線就發散成很大一片，亮度明顯減弱.而激光射到這個距離上基本沒有發散，激光是方向最一致、最集中的光.
［師］前面幾組同學從激光的特點角度閱讀收集了很多資料，都比較好，雖然其中有些材料我們不能完全弄懂，但以后我們還有很多學習機會，到時可以更進一步理解.下面我們再來交流激光應用方面的資料.
第五組（閱讀）
激光具有很高的能量，所以它是精密機械加工特別是微電子工業加工不可缺少的工具，用激光對金屬打孔、切割、焊接、淬火，激光代替機械刀具和刻刀直接加工大型和微型元件，具有普通機械加工不可比擬的特點.利用它可以在堅硬的材料上打直徑0.1 mm到幾微米的小孔.激光鉆孔不受加工材料的硬度和脆性的限制，而且鉆孔速度異常快，可以幾千分之一秒甚至幾百萬分之一秒內鉆出表面十分整齊光潔的小孔，激光快速自動成型技術，可以控制激光束將材料逐層“燒結”而形成實體零件或模具、模型.它可快速制成精密復雜或不規則圖案的機械零件.我國已經研制成功激光迅速自動成型機，標志著我國已經掌握了這項新技術，并迅速進入國產化、商品化階段.
第六組（閱讀）
激光在農業生產上也有廣泛應用，用激光照射農作物種子，可誘發遺傳變異，縮短種子發芽時間，育出的秧苗生長比較快，長勢好，粗壯且均勻整齊，改善了農作物生長性能，提高產量.把激光技術引入果樹裁培，能改良水果品質，提高水果產量.用激光照射牲畜家禽魚類，能促進生長發育等.
激光在臨床醫學上的應用相當廣泛，“激光刀”能有效地局部加熱凝固血管，出血少.而且“刀”不與組織接觸，不用消毒，激光刀很鋒利，切割軟組織和硬組織都一樣快捷，還可應用激光對穴位照射，給穴位輸入能量，無痛、滅菌、快速、安全.
第七組（閱讀）
激光在信息產業領域有著重要應用.在光纖通信中，激光作為信息高速傳輸的載體作通信載波.它還是信息高速處理的載體，光學計算機有著普通計算機無法比擬的優點，這種計算機運算速度高，傳輸信息量大，激光應用在信息存儲領域，使大容量、高密度信息存儲成為可能，像課本上介紹的DVD實際上是一種存儲數據的磁性媒體，它可以雙層雙面使用，運行時間高達484 min，儲存量是VCD的幾十倍甚至數十倍，可多達17GB.
第八組（閱讀）
目前，激光已成為重要的戰略武器，在國防軍事領域有著廣泛的應用，例如激光測距、激光雷達、激光制導、激光模擬等技術的應用.激光武器包括激光致盲武器、激光干擾武器、激光防空武器等，這些武器對現代戰爭產生了深遠影響.激光制導能快速準確無誤地擊中目標.
用激光點燃核燃料是目前各國科學家競相研究的重大課題，預計在2010年左右能夠用激光實現核聚變，能源危機問題有望得到根本解決.
［師］同學們課前做了很多準備，閱讀了大量相關資料，一定很有收獲.我也給大家收集了部分與激光相關的錄像資料，請大家看一看.
（師生共同觀看錄像）
三、小結
四、布置作業
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