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第一节走进激光的世界在线视频

下一节:第二节激光与医学美容

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第一节走进激光的世界课程教案、知识点、字幕

大家好

今天我们来学习信息与智能控制

新的一个篇章

神奇的激光

随着科技的发展和时代的进步

一种神奇的光源正在从一个

遥不可及的高科技产品

慢慢步入人们的日常生活

这种享有“神奇之光”美誉的光源

被称为最快的刀

最准的尺

最亮的光

那么它到底是什么呢

在开始学习之前

我们先来看一段小视频

看了视频

大家可能会惊叹

这是一种怎样的神秘武器

为什么会拥有如此巨大的威力

是的

这就是我们今天的主题-激光

下面让我们一起走进激光的世界

共同探秘这种神奇之光

我们知道物体被阳光照射后

表层材料都会吸收光的能量而被加热

能量高到一定程度

物体表面就会软化、熔融

如果光线能量再高

并且汇聚于一点

物体表面就会气化

甚至电离产生所谓的等离子体

如果从微观的角度进行分析

原子吸收能量之后

就可以实现从低能级

向高能级的跃迁

之后又可以从高能级

向低能进行回落

回落的时候就会释放能量

这种能量会以光子的形式发射

就会产生光

那么什么又是激光

当上述能量以光子的形式释放时

如果光子的光学特性

和步调极其一致

就会产生高度汇聚

而且不发散的强光

这就是激光

对于激光具体的产生机理

后续章节会逐渐为大家揭晓

大家可能会问这种神秘的光源

是怎么被发现的呢

下面就让我们共同了解一下

激光的发展历史

1917年爱因斯坦在研究的基础上

对于“光与物质相互作用”的理论

重新进行了阐述

也就是后续章节会为大家揭晓的

激光产生的三大机理

受激吸收、受激辐射和自发辐射

1951年美国物理学家

查尔斯·哈德·汤斯进行了大胆设想

他提出如果用分子代替电子线路

是否可以得到一种波长

足够小的无线电波

在后续试验中

他发现由于分子的振动形式各不相同

恰好部分分子的振动

和微波波段范围的辐射相同

1958年

汤斯和阿瑟·肖洛在实验时

发现氖光灯泡所发射的光

对稀土晶体进行照射时

晶体的分子就会产生高汇聚

并且颜色鲜红的强光

在此基础上他们提出“激光原理”

预示着激光的产生

根据实验的数据

他们发表了关于激光的重要论文

并获得1964年的诺贝尔物理学奖

1960年7月

梅曼设计了一个实验方案

采用高强度的闪光灯管

在一块表面镀上反光镜的

红宝石的表面钻一个孔

来照射激发红宝石

当红宝石受激发之后

就会产生一种高汇聚的强照射红光

产生的红光可以从孔中溢出

形成一条高汇聚的纤细红色光柱

这个实验标志着世界上第一台

激光器的诞生

随后激光理论快速发展

经历了50多年的发展历史

激光技术发展迅速

不仅研制出多种多样的激光器

其应用领域也在不断拓展

激光已经广泛应用于科技

医学、工业、通信等领域

我们熟知的有

光纤通信、激光光谱、激光切割

激光焊接、激光打标、激光绣花

激光测距、激光雷达、激光武器

激光唱片、激光美容等等

激光之所以有这么广泛的应用领域

主要是因为激光具有普通光源

不具备的四大特性

即高单色性高相干性

高方向性高亮度性

首先是激光具有高单色性

大家知道太阳光并不具有单色性

因为它对应了红橙黄绿青蓝紫7种颜色

而激光呢

从视频中我们看到

激光的颜色确是高度单一的

比如纯净的红色、绿色、黄色等

其次是激光具有高相干性

普通光的相干长度约为10-3-10-1m

而激光的相干长度可达几十千米

基于激光具有高方向性

和高单色性的特性

它必然相干性极好

再次是激光具有高方向性

生活中的普通光源所发射的光

是朝四面八方进行发射

但是激光器所发射出来的激光

却不用添加任何聚光装置

就可以使光朝一个方向传播

并且光束只具有约0.001弧度的发散度

已经接近于平行

激光可以在长距离进行有效传播

并进行聚焦

这是激光加工的重要条件

最后激光具有高亮度性

激光的亮度极高

可以将远距离的物体照亮

并且激光束经透镜聚焦之后

可以在焦点附近产生高温

温度可达数千度乃至上万度

这种高温几乎可以加工所有材料

当然对于激光的应用我们也会

在后续章节给大家做以具体介绍

通过本次课程的学习

大家有没有对激光

有一个初步的了解呢

今天我们就学习到这里

谢谢大家

自然科学概论课程列表：

第一篇非线性科学与数学

-第一章非线性科学

--第一节初识迭代

--第二节复杂混沌

--第三节分形之美

--第四节隐藏数学

--小测验：非线性科学

--讨论：围棋棋盘为什么是十九路？

--讨论：Fibonacci 数列的性质

--讨论：构造三阶递推公式，并分析其性质

-第二章数学与艺术

--第一节数字的艺术——幻方

--第二节数与形的前世今生——矩阵与图像

--第三节艺术创作的利器——黄金分割

--小测验：数学与艺术

--讨论：5阶幻方的填充有没有快速、简单的方法？

--讨论：思考线性方程组中的包含的方程个数小于未知量的个数时如何求解？

--讨论：一个矩阵能否生成一幅数字图像？

-第三章概率与生活

--第一节古典概型及其应用—双色球中奖的概率

--第二节数学期望与方差及其应用—“老王的选择”

--第三节 37%法则在生活中的应用

--小测验：概率与生活

--讨论：“三门问题”

--讨论：同花、顺子的概率

--讨论：5局3胜制还是7局4胜制对甲更有利？

-思政德育讨论题

第二篇物理学

-第一章无处不在的电磁波

--第一节最早应用的电磁波——无线电波

--第二节雷达与通信——微波

--第三节人眼看不见的光 ——红外线和紫外线

--第四节高能量辐射线——x射线和γ射线

--小测验：无处不在的电磁波

--讨论：人可以长期暴露在紫外线中吗？为什么？

--讨论：孕妇和儿童可以做X射线检查吗？

--讨论：微波炉、手机等产生电磁波辐射，危害人体健康，我们该不该使用这些产品呢？

--【新知分享】中国第55颗北斗导航卫星发射成功北斗，那颗最亮的“星”

--【新知分享】疫情期间北京部分地区启用北斗导航无人车送菜

-第二章双刃剑之核辐射

--第一节核辐射的危害

--第二节现代化农业小帮手

--第三节肿瘤和癌症患者的福音

--第四节环境污染的核辐射治理

--第五节破解基础科学难题的能手

--小测验：双刃剑之核辐射

--讨论：辐照食品可以吃吗？

--讨论：核辐射技术还有哪些应用呢？

--讨论：核辐射真的很可怕吗？

-第三章万能的超声波

--第一节自然界的超声现象

--第二节临床医生的神奇助手——医学超声

--第三节工业产品的无损检测——超声探伤

--第四节小气泡大能量——超声空化的应用

--小测验：万能的超声波

--讨论：你还知道哪些超声波的应用呢？

--讨论：高强度聚焦超声是如何治疗肿瘤的？

--讨论：你还知道哪些零件探伤的无损检测方法呢？

--【新知分享】高强度聚焦超声波治疗肿瘤

-思政德育讨论题（一）

-思政德育讨论题（二）

第三篇化学与生活

-第一章神奇的纳米材料

--第一节走进纳米材料与纳米科技

--第二节纳米材料的应用——光学性能

--第三节纳米材料的应用——热学性能

--第四节纳米材料的应用——磁学性能

--第五节纳米材料的应用——力学性能

--小测验: 神奇的纳米材料

--讨论：纳米材料的具体应用

--讨论：纳米材料的性能

-第二章化学与健康

--第一节生命的源泉——水

--第二节细胞和组织的建筑材料——蛋白质

--第三节人体的能量储存仓库——脂类

--第四节人体的必须元素——无机盐

--第五节人体的快速能源——糖类

--第六节新陈代谢的辅助催化剂——维生素

--第七节人体内的清道夫——纤维素

--小测验：化学与健康

--讨论：如何正确的饮用水？

--讨论：蛋白质的摄入

-第三章药物与生活

--第一节药物与生活

--第二节中华医药

--第三节新药之路

--第四节药物的“型”

--第五节如何合理用药

--小测验：药物与生活

--讨论：如何合理用药

--讨论：药物剂型

-第四章环境科学

--第一节环境科学的诞生

--第二节蓝天保卫战——控制大气环境问题

--第三节碧水保卫战——水污染控制

--第四节打造生态技术生产力

--第五节环境与可持续发展

--小测验：环境科学与化学

--讨论：十面霾伏，如何解决？

--讨论：可持续发展道路

--新知分享-2019年《中国生态环境状况公报》

-第五章生物学与化学

--第一节什么是生命？

--第二节生物大分子

--第三节探索基因的奥秘

--小测验：生物学与化学

--讨论：基因编译技术

--讨论：生态平衡

--科技新闻—用基因编辑干细胞治疗艾滋病和白血病

-思政德育讨论题（一）

-思政德育讨论题（二）

第四篇信息与智能科学

-第一章互联网+生活

--第一节互联网的秘密

--第二节互联网改变生活

--第三节物联网来了

--第四节物联网的应用前景

--第五节 5G来了

--小测验：互联网+生活

--讨论：移动互联网给我们带来哪些变化？

--讨论：物联网有哪些行业应用？举例说明。

-第二章机器人

--第一节机器人的前世与今生

--第二节排忧解难好帮手—服务机器人

--第三节生产线的好伙伴—工业机器人

--第四节机器人家族中的“特种兵”—特种机器人

--小测验：机器人

--讨论：我国工业机器人的发展前景

--讨论：医疗机器人在医疗行业中的应用

--讨论：机器人的发展会使哪些人失业？

-第三章人工智能

--第一节人工智能概述

--第二节人工智能热潮

--第三节人工智能对人类的影响

--第四节人工智能时代的智慧生活

--小测验：人工智能

--讨论：人工智能与计算机程序的区别

--讨论：人工智能对于人类生活都带来哪些影响？

--讨论：人工智能时代的到来，哪些工作会被人工智能所替代呢？

-第四章神奇的激光技术

--第一节走进激光的世界

--第二节激光与医学美容

--第三节激光加工技术

--第四节威力巨大的激光武器

--小测验：神奇的激光

--讨论：在生活中你还知道激光的哪些应用？

--讨论：应不应该为了美而选择激光美容？

--讨论：激光武器对未来世界和未来战争的影响

-思政德育讨论题（一）

-思政德育讨论题（二）

期末考试

-期末考试—客观题

-期末考试—主观题

第一节走进激光的世界笔记与讨论

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