第十三章光 修3-4* C-II 3 光
激光 选修 3 — 4 8
☆.物体发光的微观机理 光是从物质的原子中发射出来的。 物质中的原子受到激发以后,原子能量增加, 处于不稳定状态,要向低能态跃迁。在向低能态 跃迁的过程中,会发出光。 普通光源(白炽灯、日光灯、高压水银灯) 的发光过程为自发辐射。各原子自发辐射发出的 光彼此独立,频率、振动方向、相位不一定相 同—为非相千光
☆．物体发光的微观机理 物质中的原子受到激发以后，原子能量增加， 处于不稳定状态，要向低能态跃迁。在向低能态 跃迁的过程中，会发出光。 普通光源（白炽灯、日光灯、高压水银灯） 的发光过程为自发辐射。各原子自发辐射发出的 光彼此独立，频率、振动方向、相位不一定相 同——为非相干光。 光是从物质的原子中发射出来的
激光的产生 某些物质的原子中的粒子受光或电刺激,使低 能级的原子变成高能级原子,在向低能态跃迁时辐 射出相位、频率、方向等完全相同的光,把这种光 叫激光。 1960年,美国物理学家梅曼 正在进行一项重要的实验。实验 装置里有一根人造红宝石棒。突 然,一束深红色的亮光从装置中 射出,它的亮度是太阳表面的4 倍!这是一种完全新型的光,科 学家渴望多年而自然界中并不存世界上第一台 在的光,它被命名为 Laser 红宝石激光器
一．激光的产生 某些物质的原子中的粒子受光或电刺激，使低 能级的原子变成高能级原子，在向低能态跃迁时辐 射出相位、频率、方向等完全相同的光，把这种光 叫激光。 世界上第一台 红宝石激光器 1960年，美国物理学家梅曼 正在进行一项重要的实验。实验 装置里有一根人造红宝石棒。突 然，一束深红色的亮光从装置中 射出，它的亮度是太阳表面的4 倍！这是一种完全新型的光，科 学家渴望多年而自然界中并不存 在的光，它被命名为Laser
激光的特点及其应用 1、相干性:激光是一种人工产生的相干光. (相干光的条件:频率相同,相位差恒定,偏振 方向一致。) 相干性应用:光纤通讯、激光全息技术 没有光纤和激光器发明就不会有现在的如此 发达的互联网
二．激光的特点及其应用 1、相干性：激光是一种人工产生的相干光. （相干光的条件：频率相同，相位差恒定，偏振 方向一致。） 相干性应用：光纤通讯、激光全息技术 没有光纤和激光器发明就不会有现在的如此 发达的互联网
激光的特点及其应用 2、平行度非常好:从地面上发射的一束极细 的激光束,到达月球表面时,也只发散成直径lm 多的光斑,因此激光在地面上传播时,可以看成是 不发散的。 应用:测距、测速、信息存储和阅读 手持式雷达 手提激光测距仪 测速仪
二．激光的特点及其应用 应用：测距、测速、信息存储和阅读 2、平行度非常好：从地面上发射的一束极细 的激光束，到达月球表面时，也只发散成直径lm 多的光斑，因此激光在地面上传播时，可以看成是 不发散的。 手持式雷达 手提激光测距仪 测速仪
激光的特点及其应用 3、亮度高:所谓亮度,是指垂直于光线平面 内单位面积上的发光功率,自然光源亮度最高的是 太阳,而目前的高功率激光器,亮度可达太阳的1 万倍 应用:工业切割、焊接;医学“光刀”;利 用强激光产生的高压引发核聚变
二．激光的特点及其应用 3、亮度高：所谓亮度，是指垂直于光线平面 内单位面积上的发光功率，自然光源亮度最高的是 太阳，而目前的高功率激光器，亮度可达太阳的1 万倍． 应用：工业切割、焊接；医学“光刀”；利 用强激光产生的高压引发核聚变。 氧化熔化激光切割 激发核聚变
☆.激光的特点及其应用 特点作用 应用实例 相干可进行调制、传递信息光纤通信 光 传播很远距离能保持一定激光雷达 平行强度,可精确测距测速 度非可会聚于很小的一点,记DVD、CD、VCD 常好录信息密度高 机,计算机光驱 可在很小空间短时间内集激光切割、焊接、 亮度中很大能量 打孔、医疗手术 高产生高压引起核聚变人工控制聚变反应
特点 作用 应用实例 相干 光 可进行调制、传递信息 光纤通信 平行 度非 常好 传播很远距离能保持一定 强度，可精确测距测速 激光雷达 可会聚于很小的一点，记 录信息密度高 DVD、CD、VCD 机，计算机光驱 亮度 高 可在很小空间短时间内集 中很大能量 激光切割、焊接、 打孔、医疗手术 产生高压引起核聚变 人工控制聚变反应 ☆．激光的特点及其应用
三.全息照相 “全息”的意思为“全部信息”,即相对于只 记录物体的明暗变化的普通摄影来说,激光全息摄 影还能记录物体的空间变化 全息摄影:记录被摄物体反射(透射)光波 中全部信息(振幅、相位)的摄影。 被拍摄的物体:小鸡拍摄得到的全息图
三．全息照相 “全息”的意思为“全部信息”，即相对于只 记录物体的明暗变化的普通摄影来说，激光全息摄 影还能记录物体的空间变化。 被拍摄的物体：小鸡 拍摄得到的全息图 全息摄影：记录被摄物体反射（透射）光波 中全部信息（振幅、相位）的摄影
三.全息照相 拍摄全息照片的基本光路 参考光 照相底片 物光 反射光 物 同一激光束被分成两束,参考光直接照到底 片上,物光也到达底片。两者干涉,在底片上形 成复杂的干涉条纹,各点的明暗程度反映了叠加 的加强和减弱的情形
三．全息照相 拍摄全息照片的基本光路 参考光 照相底片 反射光 物光 物 同一激光束被分成两束，参考光直接照到底 片上，物光也到达底片。两者干涉，在底片上形 成复杂的干涉条纹，各点的明暗程度反映了叠加 的加强和减弱的情形
三.全息照相 全息照片的观看: 全息照片 照明光 全息照片的观看: 用激光照射全息照片,在照片的另一侧观看 原物体的立体的像
三．全息照相 全息照片的观看： 照明光 全息照片 人眼 全息照片的观看： 用激光照射全息照片，在照片的另一侧观看 原物体的立体的像