1、优质文档优质文档高中物理第十八章 原子结构人教版选修 35新课标要求1内容标准 （1）了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验。 例 1 用录像片或计算机模拟，演示 粒子散射实验。 （2）通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。 例 2 了解光谱分析在科学技术中的应用。 2活动建议 观看有关原子结构的科普影片。新课程学习185 激光新课标要求（一）知识与技能1了解激光产生的机理.2通过阅读，收集整理相关资料，认识激光器的构成和常见激光器（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.（
2、三）情感、态度与价值观通过对激光应用的学习，使学生感受到科学知识的无究力量，培养热爱科学的品质教学重点激光产生的机理教学难点激光产生的机理。教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。优质文档优质文档教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备课时安排1 课时教学过程（一）引入新课教师：我们已经学习了氢原子光谱，了解了有关物质发光的知识。对于普通的光源，如白炽灯，灯丝原子吸收了电流做功产生的热被激发到高能级，即处于激发态，处于高能级的原子是不稳定的，会自发地向更低能级跃迁，同时放出光子，这就是自发发射。经过一个或多个这样的过程，原子最终回到基态。在原子自发发射过程中，包含了各种频率的光，因此，这种普通光源
3、发出的光不是相干光。今天我们就来学习一种不同于自发发射的光，这种光被称为激光。英文缩写为 Laser，中文也常音译为“镭射” 。 （二）进行新课1激光的产生机理（1）概念：激光准确内涵是“来自受激辐射的放大、增强的光” 。 英文全称为 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 缩写为 Laser，中文也常音译为“镭射” 。 （2）产生机理： 激光的产生原理是利用了物质原子受激辐射后发生跃迁的特性。 激光的产生包括以下三个步骤：a、设置工作物质（发光物质可以是气体、液体或固体） ；b、泵浦（补充能量）实现粒子数反转受激辐射；c
4、、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。（课件展示）优质文档优质文档2激光器（1）激光器的组成引导学生阅读教材，然后学生回答。（2）激光器的种类引导学生阅读教材，然后学生回答。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） ；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） ；c、固体激光器（红宝石激光器、钇铝石榴石激光器） 。优质文档优质文档（课件展示。 ）3激光的特性和应用激光的特点：a、单色性；b、方向性；c、相干性；d、高亮度（能量）（1）天文领域：激光望远镜测天体距离。（2
5、）工业材料的加工：激光雕刻、切割、焊接。（3）医学领域：激光手术。（4）信息技术领域：a、信息传输（激光光纤） ；b、信息存储（激光刻录 CD、DVD、软件） 。（5）军事领域：a、激光制导炸弹；b、激光热武器。（课件展示。 ）（三）课堂小结教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。优质文档优质文档教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们
6、自己的知识框架。 （四）作业：课本 P72 问题与练习。阅读 71 页“STS ”教学体会思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。附：【阅读材料】1关于激光的概念LASER：Light（光） Amplification（放大） by Stimulated（增强） Emission（发射）of Radiation（辐射&发光） 。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
7、质多用放电法） 。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） 。2各种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。化学激光器：是用化学反应来产生激光的，如氟原子和氢原子发生化学反应时，能生成处于激发状态的氟化氢分子。当两种气体迅速混合后，就能直接从化学反应中获得很强大的光能。这类激光器比较适合于野外工作，
8、或用于军事目的，令人畏惧的死光武器就是应用化学激光器的一项成果。“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。“变色”激光器：工作物质就是染料，如碳花青、若丹明和香豆素等等。气体产生的激优质文档优质文档光有明确的波长，而染料产生的激光，波长范围较广，或者说有多种色彩。染料激光器
9、的光学谐振腔中装有一个称为光栅的光学元件。通过它可以根据需要选择激光的色彩，就像从收音机里选听不同频率的无线电台广播一样。这种激光器主要用于光谱学研究。3关于激光的应用上海天文台 60 厘米卫星激光望远镜：上海天文台的第三代卫星激光测距系统建立于1986 年，主要由 60 厘米口径的望远镜、自滤波锁模激光器、高精度时间间隔计数器和时频系统等部分组成。由于采用了先进的单光子雪崩二极管接收器，以及卫星跟踪和测量过程由计算机自动控制，使测量精度大大提高。目前这台仪器可测量的最大距离是二万公里，精确度为 1.52 厘米。经过多年努力，1998 年上海天文台的 SLR 系统在国内第一个实现了白天激光测距
10、，达到了世界先进水平，从而不仅使观测数量增加一倍，还能保证所有卫星轨道都能取得观测资料，对提高定轨精度及应用研究极为重要。上海天文台 SLR 站是中国 SLR 联测网的负责单位，也是国家大科学工程“地壳运动观测网络”的重要观测基地之一，同时与国外 SLR 站有着密切的合作关系，是国际激光测距服务（ILRS ）和西太平洋激光跟踪网的重要组成单位。信息存储：激光在贮存信息方面有全息照相、光学计算机、光盘等。以往的光学图象只能记录光的强度，利用激光既可以记录光的强度又可以记录光的相位，即可以记录光的全部信息，因此称为全息照相。照出的图象是立体的。利用激光的相干性，人们正在研究光学计算机。光学计算机与
11、电子计算机相比，具有运算速度快、信息容量大的优点。它的信息处理过程接近于人眼和大脑的观察与识别外界事物的过程。光盘即激光视盘，是利用激光贮存信息的“唱片” 。它是由两片透明塑料组成，塑料片上涂有一层反射膜。光盘的厚度约 1 毫米，直径为 2030 厘米，两面都可使用。用光盘播放时，首先由半导体激光器发出激光，一台小型计算机控制激光来扫描，得到以数字形式输入的脉冲信号，再由计算机转换成电视信号传给电视机。用光盘播放的音像质量高，使用寿命长，而且光盘中记录的每幅图象都有编号，可以任意选取，非常方便。激光武器：激光武器分为激光制导炸弹和激光热武器两种。激光制导炸弹在攻击目标时，由目标指示飞机发射激光
12、，照射目标，由运载机投弹，制导炸弹（即导弹）则根据从目标反射回来的激光飞向目标。这种炸弹偏离目标不大于 10 米，而普通炸弹则通常平均偏离目标在100 米左右。激光热武器是利用激光的热效应来破坏目标的。轻型的激光热武器可称为激光枪，可用来杀伤人员，重型的称为激光炮，可烧毁装甲车、飞机、导弹和卫星等。激光热武器的优点是速度快，命中率高。缺点是不能大面积摧毁目标。制造激光热武器要求有大功率优质文档优质文档的激光器，目前有一些技术难题尚未完全解决，还处于研制阶段。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。
