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第四章 光
4.5 激光
了解激光的特点和应用.
【学习目标】
导入新课
在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么？
1960年，美国物理学家梅曼率先在实验室中制造出了频率相同、相位差恒定、振动方向一致的光波，这就是激光。
1.激光的产生
激光是原子受激辐射产生的光，发光的方向、频率、偏振方向均相同，两列相同激光相遇可以发生干涉.激光是人工产生的相干光.
2.激光的特点
(1)激光是人工产生的相干光，其单色性好、相干性好.用激光做衍射、干涉实验，效果很好.
(2)激光的平行度好，从激光器发出的激光具有极好的平行性，几乎是一束方向不变、发散角很小的平行光.传播几千米后，激光斑扩展范围不过几厘米，而探照灯的光束能扩展到几十米范围.
(3)亮度高.激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量.
归纳总结
特点 应用
相干性强：激光具有频率　　、相位差恒定、振动方向一致的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性 光纤通信
平行度好：激光的　　　非常好，传播很远的距离后仍能保持一定的强度 激光测距，为枪械、火炮、导弹等武器提供目标指引
亮度高：它可以在很小的　　和很短的　　内集中很大的_____ 用激光束切割、焊接，医学上可以用激光做“光刀”以及激发核聚变等
相同
平行度
空间
时间
能量
3.激光在科学研究上的应用
（1）以激光为光源，科学家们可以深入研究原子、分子和固体材料的光谱，从而了解这些物质的结构。
（2）利用激光，可以研究分子的运动和化学反应的过程。
（3）利用激光制作的高精度光钟，可以实现对频率和时间的超高精度测量，这是人类能完成的最准确的测量之一。
例1　关于激光的应用，下列说法正确的是
A.光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制，使其在光
　导纤维中传递信息的
B.计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用激光有相干性的特点
C.医学中用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
D.“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高
　的特点
√
解析　由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用了激光的相干性，A错误；
计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好，B错误；
医疗中用激光做“光刀”利用了激光的亮度高的特点，C正确；
激光测距利用的是激光的平行度好的特点，D错误.
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例2 （多选）关于应用激光的事例中，下列说法正确的是( )
A. 激光平行度好可以用于测距
B. 激光能量十分集中，为治疗近视眼而研制的“激光刀”就利用了这个特点，优点是有效地减少了细菌的感染
C. 激光的亮度高，可以用于城市广场照明
D. 激光的相干性好，可用于双缝干涉实验
解析 激光平行度好，即使传播了很远的距离之后，它仍保持一定的强度，此特点可用于激光测距，A正确；激光的亮度高，能量十分集中，可应用于金属的加工、激光医疗、激光美容、激光武器等，B正确；激光具有很好的相干性，可应用于双缝干涉实验、全息照相等，D正确；一般照明的灯光是辐射状的，而激光凝聚程度高，亮度高，容易烧坏物体，因此不能用于广场照明，所以C错误。
激光相关问题解题关键
（1）熟记激光的主要特点及应用。
（2）激光作为一种光，具有光的一切性质，能发生衍射、干涉、反射、折射等，遵从反射定律、折射定律等。
例3 科学家利用激光干涉方法探测到由于引力波引起的干涉条纹的变化，这是引力波存在的直接证据。关于激光，下列说法中正确的是( )
A. 激光是自然界中某种物质直接发光产生的，不是偏振光
B. 激光相干性好，任何两束激光都能发生干涉
C. 用激光照射不透明挡板上的小圆孔时，光屏上能观测到等间距的光环
D. 激光全息照片是利用光的干涉记录物体三维图像的信息
解析 激光是人造光，也是偏振光，A错误；激光相干性好，只有频率相同、相位相同、偏振方向相同的两束激光才会发生干涉，B错误；用激光照射不透明挡板上的小圆孔时，光屏上能观测到衍射条纹，间距不等，C错误；激光全息照片是利用光的干涉记录物体三维图像的信息，D正确。
例4 关于激光的应用问题，下列说法中正确的是( )
A. 光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中传递信息的
B. 计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用激光有相干性的特点
C. 医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
D. “激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点
解析 由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用了激光的相干性，A错误；计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好，B错误；医疗中的激光“光刀”利用了激光的亮度高的特点，C正确；激光测距利用的是激光平行度好的特点，D错误。
4. （多选）以下说法中正确的是( )
A. 激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性
B. 由于激光的方向性好，所以激光不能产生衍射现象
C. 光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物
D. 科学家可以利用激光研究化学反应的过程
ACD
[解析] 激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性，故A正确；激光相干性好，可以发生干涉、衍射现象，故B错误；光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，故C正确；科学家可以利用激光研究化学反应的过程，故D正确。
课堂练习
1.(激光的应用)激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船，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，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
①单色性好 ②平行度好
③高能量 ④相干性好
A.①② B.②③ C.①③ D.②④
1
2
3
4
解析　由于激光站与火箭相距较远，为了减少能量损失，必须要求激光具有很好的平行度，同时利用激光的高能量特点，故选B.
√
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2. 下列说法正确的是( )
A. 激光是自然光被放大而产生的
B. 激光是原子受激辐射而得到的加强光
C. 激光的能量一定大于其他光的能量
D. 激光的传播速度比普通光的大
解析 激光是由人工产生的光，它是由原子受激辐射而产生的加强光，它具有平行度好、相干性强和亮度高的特点，其传播速度等于光速，其能量不一定大于其他光的能量，B正确，A、、D错误。
√
3. （多选）以下说法中正确的是( )
A. 激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性
B. 由于激光的方向性好，所以激光不能产生衍射现象
C. 光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物
D. 科学家可以利用激光研究化学反应的过程
解析 激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性，故A正确；激光相干性好，可以发生干涉、衍射现象，故B错误；光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，故C正确；科学家可以利用激光研究化学反应的过程，故D正确。
√
√
√
4. （多选）将激光束的宽度聚焦到纳米级范围内，可修复人体已损坏的器官，可对分子进行超微型基因修复，把至今尚令人无奈的癌症、遗传疾病彻底根除，以上功能是利用了激光的( )
[解析] 激光的平行度好，故可聚焦到很小的范围；激光的亮度高、能量大，故可修复器官。
单色性好
B. 平行度好
C. 粒子性
D. 能量高
√
√
仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而
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