高中物理 第十三章 光 8 激光名师导航学案 新人教版选修3-4-新人教版高二选修3-4物理学案VIP免费

8激光名师导航知识梳理激光的主要特点及应用(1)主要特点：___________、___________、___________.(2)应用：①由于其___________，可以用它来精确测距，还可以用激光读DVD机、CD唱片或计算机光盘上的信息.②由于频率相同，激光是一种人工产生的___________，所以它能像无线电波那样进行调制，用来传递信息.光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物.③由于其___________，可以切割物质，医学上作“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤等.知识导学学习本节内容，首先要理解激光的特征及其应用，并与自然光加以区别.由于激光的相干性好、平行性好、能量高而具有广泛的应用，对于具体的应用应当理解并加以具体的分析，做到学以致用，举一反三.疑难突破分析激光与自然光的区别自然光激光原子发光方向、时刻不确定原子的发光方向及时刻相同频率不一样不能发生干涉非相干光频率单一能发生干涉(双缝干涉实验)人工产生的相干光传播中扩束严重平行度好，传播中几乎不扩束亮度远远小于激光亮度高典题精讲【例题】纳米科技是跨世纪新科技，将激光束宽度聚焦到纳米范围，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除.(1)这是利用了激光的（)A.单色性B.方向性C.高能量D.粒子性(2)纳米科技是人类认识自然的一个新层次，1nm等于（)A.10-6mB.10-9mC.10-10mD.10-12m(3)对DNA进行修复，属于（)A.基因突变B.基因重组C.基因互换D.染色体变异思路解析：(1)激光由于能把巨大能量高度集中地辐射出来，所以在医学上做“光刀”切开皮肤、切除肿瘤或做其他外科手术.(2)纳米是长度单位，波长经常用纳米作单位，1nm=10-9m.(3)激光对生物DNA修复的实质是生物体基因突变.答案：(1)C(2)B(3)A绿色通道：激光因为相干性好、平行性好、能量高而具有广泛应用，由于激光高能度的特点，可以用来切割各种物质，焊接金属以及在硬质难熔材料上打孔.利用相干性进行信息的传递，例如光导纤维，利用平行性好，进行精确的测量.变式训练：激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重要的卫星或飞船，激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，1使推进剂受热而急剧膨胀，于是形成一股高温高压的燃气流，以极高的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空，激光火箭利用了激光的（)A.单色性好B.平行度高C.高能量D.相干性好答案：BC问题探究问题：由于激光是亮度高、平行度好、单色性好的相干光，所以光导纤维中用激光作高速传输信息的载体.要使射到粗细均匀的圆形光导纤维的一个端面上的激光束都能从另一个端面射出，而不会从侧壁“泄漏”出来，那么光导纤维所用的材料的折射率至少应是多少呢？导思：激光是一种特殊的光，是通过外界激发促使物质的原子有规律地辐射产生的，频率单一.激光的特殊性质，决定其应用非常广泛.光导纤维中应用激光作为高速传输信息的载体只是一个方面.由于激光具有光的特点，所以激光在传播过程中也会有折射和反射现象.光导纤维是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，光从一端进入，当入射角小于临界角时，在两层界面处发生多次反射，从而不会从侧壁“泄漏”出来.探究：假设激光束在光导纤维前端的入射角为θ1，折射角为θ2，折射光线射向侧面时的入射角为θ3，如图13-8-1所示.图13-8-1由折射定律有n=21sinsin由几何关系θ2+θ3=90°，则sinθ2=cosθ3.又由全反射临界角公式得sinθ3=n1，故cosθ3=.112n要保证从端面射入的光线都能发生全反射，应有θ1=90°时，射到光导纤维侧壁上的光线也会发生全反射.故n=21sinsin=31cossin=111122nnn得n=2.探究结果：只要当θ=90°时，保证射到光导纤维侧壁上的光线也会发生全反射.则进入光导纤维的光线不会“泄漏”.2