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鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第5节 激光与全息照相教学设计
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这是一份鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第5节 激光与全息照相教学设计，共5页。教案主要包含了激光及其特性，激光的应用，全息照相等内容，欢迎下载使用。
(1)结合演示实验和生活中的相关实例，了解激光的特性。
(2)结合激光的特性了解激光的应用。
教学重难点
教学重点
激光的特点和应用
教学难点
激光的特点和应用
教学准备
激光笔、手电筒、衍射光栅、光屏
教学过程
新课引入
教师活动：播放航空发动机的视频，播放激光切割的视频。
教师口述：一架飞机的航空发动机从进气道到尾喷口的上百种零部件需要用到激光切割技术进行加工，以精密、高效著称的激光切割技术亦不负众望，解决了零件加工的难题。
教师口述：除了飞机，在火车，汽车等交通工具上，也有激光切割技术的应用。在应用过程中，激光也被一次次地证明了它的可靠性，超高的加工速度和加工精度，而且几乎没有热量输入到周围材料，因此形变也能被降到最低。其实，激光技术的应用远不止交通工具的制造。
教师口述：让激光技术改变生活，这是无数激光人内心崇高的理想和追求，如今的现实也印证了这句话，我们的生活品质已经被激光技术彻底改变，你可能从未了解过激光，但是激光却始终在你身边。下面我们就来研究激光的特点与应用。
讲授新课
一、激光及其特性
教师演示：分别用激光笔和手电筒照射墙壁。
教师口述：观看老师的演示，留意两个光源在墙上产生的光斑，大家讨论一下激光与普通源产生的光与什么区别。
学生活动：观看老师演示，并集体讨论老师所提问题。
教师演示：分别用手电筒和激光笔产生的光透过衍射光栅射向光屏。
教师活动：观看老师演示，并讨论激光笔、手电筒两个光源在光屏上产生的图样。
学生活动：观看老师演示的实验，并集体讨论老师所提问题。
师生活动：教师引导学生手机查询激光的特点和应用，然后让一名学生到讲台讲解，然后其他同学作补充，最后教师理答。
激光的特点：
单色性好
相干性好
平行度好
亮度高
师生活动：引导学生手机查询使用激光的注意事项，然后让一个学生到讲台上讲解。
学生活动：手机查询使用激光的注意事项。
教师活动：理答。
按：使用激光的注意事项教师根据实际情况斟酌详略程度。至少要包含使用激光笔的注意事项，如不能让激光射入自己或他人的眼睛，也不能使激光通过平面镜射入自己或他人的眼睛。激光的能量特别集中,如果射入眼睛有可能导致视网膜的脱落和脱离。
二、激光的应用
师生活动：教师组织学生手机查询激光的应用，然后让一个学生讲解激光的应用。
教师活动：结合激光的特性对学生讲解的激光的特性进行总结。
激光的应用非常广泛，大体可归为传递信息和传递能量两大类。
光导纤维中用激光作为信息高速传输的载体。要使射到粗细均匀的圆形光导纤维一个端面上的激光束都能从另一个端面射出，而不会从侧面泄露，必须使携带信号的光都满足全反射条件，传输很长距离后的光还具有足够的亮度。激光的亮度高，能在一定程度上保证携带信号的光在传输很长时间后仍然具有足够的亮度。另一方面，由于激光单色性好，只要选择好光入射到光纤的角度，则所有携带信号的光都满足全反射条件。
良好的平行度使激光在雷达上用于测量距离和跟踪目标。雷达对准目标发出一个极短的激光脉冲，通过测量从发射脉冲到接收回波的时间，即可算出目标的距离。同时根据多普勒效应，还可以测出目标的运动速度和运动方位，从而对目标进行跟踪。
激光高亮度的特点也被应用在工业、医学和美容等方面例如，工业上的激光切割、激光焊接技术，医学上切割肿瘤的“光刀”，用于矫正视力的准分子激光技术，美容上的“激光祛斑”军事上的激光武器等。
激光的应用包含但不限于上述内容。激光的应用还包括全息照相。
三、全息照相
教师活动：讲解全息照相的发展概要。
1948年，英国物理学家伽柏提出了全息照相的设想：利用两束光的干涉条纹记录被摄物体，记录干涉条纹的底板经过适当处理后，会再现一个逼真的像。由于当时没有足够强的单色光源，实验结果不甚理想。
激光的发明和普及，使全息照相获得了很大的发展，伽柏也因对全息照相的研究获得了1971年诺贝尔物理学奖。
教师活动：讲解全息照相的原理。
激光经过半透分光镜分为两束，一束照向物体，另一束直接照射作为底片用的全息干板。经物体反射的光到达全息干板后与经过半透分光镜直接射向全息干板的光相干涉。于是便在全息干板上出现干涉条纹。将这些条纹记录下来，便会形成光栅。这就完成的像的记录。
用激光照射光栅，由于光的衍射便会形成原来物体的像。这就是全息显像。
普通照相仅记录了光强度的信息，而全息照相得用光的干涉还记录了光的相位信息。全息的全字代表既有强度信息，又有相位信息。
全息照相与普通照相相比有如下几个突出特点：观察再现的图像时，看到的三维立体图像和原来的物体几乎一模一样；如果发现一个物体部分被遮挡了，你只要改变一下角度，便能观察到被遮挡的部分；如果一张全息照片的大部分被损坏或丢失，只留下一小部分，从这一小部分照片仍可再现原物的全貌；在同一张底片上记录多张图像，再现时可在不同的角度分别观察到多个不同的像而不互相干扰。
典题剖析
例1 将激光束的宽度聚焦到纳米级(10－9 m)范围内，可修复人体已损坏的器官，可对DNA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( )
A．单色性好B．平行度好
C．粒子性D．高能量
答案：BD
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。
课堂小结
(1)结合演示实验和生活中的相关实例，了解激光的特性。
(2)结合激光的特性了解激光的应用。
教学重难点
教学重点
激光的特点和应用
教学难点
激光的特点和应用
教学准备
激光笔、手电筒、衍射光栅、光屏
教学过程
新课引入
教师活动：播放航空发动机的视频，播放激光切割的视频。
教师口述：一架飞机的航空发动机从进气道到尾喷口的上百种零部件需要用到激光切割技术进行加工，以精密、高效著称的激光切割技术亦不负众望，解决了零件加工的难题。
教师口述：除了飞机，在火车，汽车等交通工具上，也有激光切割技术的应用。在应用过程中，激光也被一次次地证明了它的可靠性，超高的加工速度和加工精度，而且几乎没有热量输入到周围材料，因此形变也能被降到最低。其实，激光技术的应用远不止交通工具的制造。
教师口述：让激光技术改变生活，这是无数激光人内心崇高的理想和追求，如今的现实也印证了这句话，我们的生活品质已经被激光技术彻底改变，你可能从未了解过激光，但是激光却始终在你身边。下面我们就来研究激光的特点与应用。
讲授新课
一、激光及其特性
教师演示：分别用激光笔和手电筒照射墙壁。
教师口述：观看老师的演示，留意两个光源在墙上产生的光斑，大家讨论一下激光与普通源产生的光与什么区别。
学生活动：观看老师演示，并集体讨论老师所提问题。
教师演示：分别用手电筒和激光笔产生的光透过衍射光栅射向光屏。
教师活动：观看老师演示，并讨论激光笔、手电筒两个光源在光屏上产生的图样。
学生活动：观看老师演示的实验，并集体讨论老师所提问题。
师生活动：教师引导学生手机查询激光的特点和应用，然后让一名学生到讲台讲解，然后其他同学作补充，最后教师理答。
激光的特点：
单色性好
相干性好
平行度好
亮度高
师生活动：引导学生手机查询使用激光的注意事项，然后让一个学生到讲台上讲解。
学生活动：手机查询使用激光的注意事项。
教师活动：理答。
按：使用激光的注意事项教师根据实际情况斟酌详略程度。至少要包含使用激光笔的注意事项，如不能让激光射入自己或他人的眼睛，也不能使激光通过平面镜射入自己或他人的眼睛。激光的能量特别集中,如果射入眼睛有可能导致视网膜的脱落和脱离。
二、激光的应用
师生活动：教师组织学生手机查询激光的应用，然后让一个学生讲解激光的应用。
教师活动：结合激光的特性对学生讲解的激光的特性进行总结。
激光的应用非常广泛，大体可归为传递信息和传递能量两大类。
光导纤维中用激光作为信息高速传输的载体。要使射到粗细均匀的圆形光导纤维一个端面上的激光束都能从另一个端面射出，而不会从侧面泄露，必须使携带信号的光都满足全反射条件，传输很长距离后的光还具有足够的亮度。激光的亮度高，能在一定程度上保证携带信号的光在传输很长时间后仍然具有足够的亮度。另一方面，由于激光单色性好，只要选择好光入射到光纤的角度，则所有携带信号的光都满足全反射条件。
良好的平行度使激光在雷达上用于测量距离和跟踪目标。雷达对准目标发出一个极短的激光脉冲，通过测量从发射脉冲到接收回波的时间，即可算出目标的距离。同时根据多普勒效应，还可以测出目标的运动速度和运动方位，从而对目标进行跟踪。
激光高亮度的特点也被应用在工业、医学和美容等方面例如，工业上的激光切割、激光焊接技术，医学上切割肿瘤的“光刀”，用于矫正视力的准分子激光技术，美容上的“激光祛斑”军事上的激光武器等。
激光的应用包含但不限于上述内容。激光的应用还包括全息照相。
三、全息照相
教师活动：讲解全息照相的发展概要。
1948年，英国物理学家伽柏提出了全息照相的设想：利用两束光的干涉条纹记录被摄物体，记录干涉条纹的底板经过适当处理后，会再现一个逼真的像。由于当时没有足够强的单色光源，实验结果不甚理想。
激光的发明和普及，使全息照相获得了很大的发展，伽柏也因对全息照相的研究获得了1971年诺贝尔物理学奖。
教师活动：讲解全息照相的原理。
激光经过半透分光镜分为两束，一束照向物体，另一束直接照射作为底片用的全息干板。经物体反射的光到达全息干板后与经过半透分光镜直接射向全息干板的光相干涉。于是便在全息干板上出现干涉条纹。将这些条纹记录下来，便会形成光栅。这就完成的像的记录。
用激光照射光栅，由于光的衍射便会形成原来物体的像。这就是全息显像。
普通照相仅记录了光强度的信息，而全息照相得用光的干涉还记录了光的相位信息。全息的全字代表既有强度信息，又有相位信息。
全息照相与普通照相相比有如下几个突出特点：观察再现的图像时，看到的三维立体图像和原来的物体几乎一模一样；如果发现一个物体部分被遮挡了，你只要改变一下角度，便能观察到被遮挡的部分；如果一张全息照片的大部分被损坏或丢失，只留下一小部分，从这一小部分照片仍可再现原物的全貌；在同一张底片上记录多张图像，再现时可在不同的角度分别观察到多个不同的像而不互相干扰。
典题剖析
例1 将激光束的宽度聚焦到纳米级(10－9 m)范围内，可修复人体已损坏的器官，可对DNA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( )
A．单色性好B．平行度好
C．粒子性D．高能量
答案：BD
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。
课堂小结
相关教案
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高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第3节 光的衍射教案： 这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第3节 光的衍射教案，共4页。教案主要包含了衍射现象，衍射对分辨本领的影响等内容，欢迎下载使用。
