2019-2020年高三物理 第二十章 光的波動性 五、激光(備課資料).doc

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●備課資料 2019-2020年高三物理 第二十章 光的波動性 五、激光(備課資料) 1.工業(yè)材料的加工 激光通過透鏡聚焦后，可形成直徑幾微米的激光束，達(dá)到很高的能量密度，與被加工的材料相遇會產(chǎn)生極強(qiáng)的熱效應(yīng)，因而可對材料進(jìn)行打孔、切割和焊接等.激光加工屬于無接觸加工，工件不會變形和磨損，加工時間短、質(zhì)量高.如進(jìn)行鐘表寶石軸承的打孔，每秒鐘可打孔10余個，成品率可達(dá)95%以上，而機(jī)械打孔的工藝復(fù)雜，速度慢，成品率只有80%左右.激光既可以切割硬度很大的合金鋼，又可以切割很脆易碎的石英、陶瓷，還可以切割柔軟的塑料、布匹.用激光來切割，縫隙窄，切割邊緣整齊，熱影響區(qū)域小.目前對半導(dǎo)體硅片的切割常采用激光.激光可用來焊接高熔點(diǎn)和易氧化的金屬，還能將不同的材料（如金屬和非金屬）焊接在一起.激光焊接還有一特殊優(yōu)點(diǎn)，即可透過玻璃對密封的工件進(jìn)行焊接加工，成為制造電真空器件的優(yōu)良手段.激光還可對金屬表面進(jìn)行熱處理，比傳統(tǒng)的熱處理方法優(yōu)越得多.這種方法速度快，變形小，硬度均勻，硬化深度可精確控制.被處理過的金屬表面產(chǎn)生一層類似玻璃狀的保護(hù)層，起到很好的防腐蝕性. 2.激光通信 激光通信和無線電通信相比，具有以下一些優(yōu)點(diǎn)；第一，頻帶寬，通信容量大.光波的頻率是1013~1015Hz，比無線電波高105倍，比微波也高近104倍.理論上計算，光通信容量可以傳輸100億路電話或1000萬套電視節(jié)目.因技術(shù)上的種種原因，目前實(shí)際一對光纖可以通幾千路電話.由于一根光纖很細(xì)，可以由幾十根或更多根光纖組成光纜，因此可以達(dá)到很大容量.第二，抗干擾性強(qiáng).外界的電磁波因與光波頻率范圍不同，所以不會干擾光通信.第三，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，投資少，使用壽命長.第四，采用光導(dǎo)纖維傳輸激光信號比用有色金屬導(dǎo)線傳輸電信號成本低30%，可以節(jié)約大量金屬材料.正因?yàn)榧す馔ㄐ啪哂幸陨弦恍﹥?yōu)點(diǎn)，所以在通信領(lǐng)域起著越來越重要的作用，加快了人類進(jìn)入信息時代的步伐. 3.信息處理 激光除了可以傳輸信息外，在貯存信息方面也具有重要作用，如全息照相、光學(xué)計算機(jī)、光盤等.以往的光學(xué)圖像只能記錄光的強(qiáng)度，利用激光既可以記錄光的強(qiáng)度又可以記錄光的相位，即可以記錄光的全部信息，因此稱為全息照相.照出的圖像是立體的.利用激光的相干性，人們正在研究光學(xué)計算機(jī).光學(xué)計算機(jī)與電子計算機(jī)相比，具有運(yùn)算速度快、信息容量大的優(yōu)點(diǎn).它的信息處理過程接近于人眼和大腦的觀察與識別外界事物的過程.光盤即激光視盤，是利用激光貯存信息的“唱片”.它是由兩片透明塑料組成，塑料片上涂有一層反射膜.光盤的厚度約1 mm，直徑為20~30 cm，兩面都可使用.用光盤播放時，首先由半導(dǎo)體激光器發(fā)出激光，一臺小型計算機(jī)控制激光來掃描，得到以數(shù)字形式輸入的脈沖信號，再由計算機(jī)轉(zhuǎn)換成電視信號傳給電視機(jī).用光盤播放的音像質(zhì)量高，使用壽命長，而且光盤中記錄的每幅圖像都有編號，可以任意選取，非常方便. 4.醫(yī)療 用激光可以治療眼疾，如視網(wǎng)膜焊接，虹膜切除，角膜移植，治療青光眼等.激光在皮膚科、五官科、婦科、腫瘤科、外科等方面也得到了應(yīng)用.可治療黑色素皮膚癌、血管腫瘤、焊接骨骼.外科用激光作為手術(shù)刀來切割組織，其優(yōu)點(diǎn)是可以自動止血、傷口基本無菌、傷口愈合快.利用光導(dǎo)纖維傳輸激光，制成激光內(nèi)窺鏡來檢查腸胃的病變. 5.激光武器 激光武器分為激光制導(dǎo)炸彈和激光熱武器兩種.激光制導(dǎo)炸彈在攻擊目標(biāo)時，由目標(biāo)指示飛機(jī)發(fā)射激光，照射目標(biāo)，由運(yùn)載機(jī)投彈，制導(dǎo)炸彈（即導(dǎo)彈）則根據(jù)從目標(biāo)反射回來的激光飛向目標(biāo).這種炸彈偏離目標(biāo)不大于10 m，而普通炸彈則通常平均偏離目標(biāo)在100 m左右.激光熱武器是利用激光的熱效應(yīng)來破壞目標(biāo)的.輕型的激光熱武器可稱為激光槍，可用來殺傷人員，重型的稱為激光炮，可燒毀裝甲車、飛機(jī)、導(dǎo)彈和衛(wèi)星等.激光熱武器的優(yōu)點(diǎn)是速度快，命中率高.缺點(diǎn)是不能大面積摧毀目標(biāo).制造激光熱武器要求有大功率的激光器，目前有一些技術(shù)難題尚未完全解決，還處于研制階段.