高中物理人教大纲版第三册：20.5 激光（备课资料）.docVIP

●备课资料 激光的应用 1.工业材料的加工 激光通过透镜聚焦后，可形成直径几微米的激光束，达到很高的能量密度，与被加工的材料相遇会产生极强的热效应，因而可对材料进行打孔、切割和焊接等.激光加工属于无接触加工，工件不会变形和磨损，加工时间短、质量高.如进行钟表宝石轴承的打孔，每秒钟可打孔10余个，成品率可达95%以上，而机械打孔的工艺复杂，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钢，又可以切割很脆易碎的石英、陶瓷，还可以切割柔软的塑料、布匹.用激光来切割，缝隙窄，切割边缘整齐，热影响区域小.目前对半导体硅片的切割常采用激光.激光可用来焊接高熔点和易氧化的金属，还能将不同的材料（如金属和非金属）焊接在一起.激光焊接还有一特殊优点，即可透过玻璃对密封的工件进行焊接加工，成为制造电真空器件的优良手段.激光还可对金属表面进行热处理，比传统的热处理方法优越得多.这种方法速度快，变形小，硬度均匀，硬化深度可精确控制.被处理过的金属表面产生一层类似玻璃状的保护层，起到很好的防腐蚀性. 2.激光通信 激光通信和无线电通信相比，具有以下一些优点；第一，频带宽，通信容量大.光波的频率是1013~1015Hz，比无线电波高105倍，比微波也高近104倍.理论上计算，光通信容量可以传输100亿路电话或1000万套电视节目.因技术上的种种原因，目前实际一对光纤可以通几千路电话.由于一根光纤很细，可以由几十根或更多根光纤组成光缆，因此可以达到很大容量.第二，抗干扰性强.外界的电磁波因与光波频率范围不同，所以不会干扰光通信.第三，设备结构简单，投资少，使用寿命长.第四，采用光导纤维传输激光信号比用有色金属导线传输电信号成本低30%，可以节约大量金属材料.正因为激光通信具有以上一些优点，所以在通信领域起着越来越重要的作用，加快了人类进入信息时代的步伐. 3.信息处理 激光除了可以传输信息外，在贮存信息方面也具有重要作用，如全息照相、光学计算机、光盘等.以往的光学图像只能记录光的强度，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.照出的图像是立体的.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 mm，直径为20~30 cm，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像都有编号，可以任意选取，非常方便. 4.医疗 用激光可以治疗眼疾，如视网膜焊接，虹膜切除，角膜移植，治疗青光眼等.激光在皮肤科、五官科、妇科、肿瘤科、外科等方面也得到了应用.可治疗黑色素皮肤癌、血管肿瘤、焊接骨骼.外科用激光作为手术刀来切割组织，其优点是可以自动止血、伤口基本无菌、伤口愈合快.利用光导纤维传输激光，制成激光内窥镜来检查肠胃的病变. 5.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，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 m，而普通炸弹则通常平均偏离目标在100 m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.