4.5 光的衍射～4.6 光的偏振 激光-2021-2022学年高二物理教学一体案（人教版2019选择性必修第一册）

§4.5 光的衍射 §4.6 光的偏振 激光 一、学习目标 1.知道光的衍射现象，知道几种衍射现象的图样。 2.理解光产生明显衍射的条件。 3.知道衍射光栅的结构和衍射图样的特点，知道衍射光栅的两种分类。 4.知道偏振现象，知道偏振是横波特有的性质。 5.知道偏振现象的应用。 6.了解激光的特性和应用。 二、学习过程 【问题探究】(1)让一束红光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，逐渐减小两个卡脚之间的距离，使缝越来越小，观察照在屏幕上光斑的变化．缝宽大约多大时屏幕上出现条纹？缝间距变小时，条纹有什么变化？ (2)用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔，用眼睛通过小孔观察太阳光，会观察到什么现象？ 【知识点1】光的衍射 1．用单色平行光照射狭缝，当缝很窄时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方．这就是光的衍射现象． 2．各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹． 3．发生明显衍射现象的条件：在障碍物的尺寸与光的波长相当，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显． 例题1、让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现 A. 由大变小的三角形光斑，直至光斑消失 B. 由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失 C. 由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失 D. 由大变小的三角形光斑、圆形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失 例题2、关于光的衍射，下列说法正确的是 A. 电磁波中频率最高的射线，最容易用它来观察衍射现象 B. 泊松亮斑是光通过小圆盘发生衍射时形成的 C. 单缝衍射形成的条纹宽度相同、亮度相同 D. 光的衍射现象说明光具有粒子性 【知识点2】单缝衍射与双缝干涉的比较 1．不同点 (1)产生条件 (2)图样 2．相同点 (1)都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或减弱的结果． (2)都是波特有的现象，表明光是一种波． 2．衍射光栅 (1)构成：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件． (2)增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加． (3)种类：透射光栅和反射光栅． 例题3、某同学用红光做实验，拍摄到屏上亮条纹的照片如图甲、乙所示，则该同学做的是 A. 单缝衍射实验，甲图中单缝的宽度小 B. 单缝衍射实验，乙图中单缝的宽度小 C. 双缝干涉实验，甲图中双缝到屏的距离大 D. 双缝干涉实验，乙图中双缝到屏的距离大 例题4、如图所示的种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器和同一单缝衍射仪器形成的图样黑色部分表示亮条纹下列说法正确的是 A. 甲图是红光通过单缝衍射仪器形成的图样 B. 乙图是蓝光通过单缝衍射仪器形成的图样 C. 丙图是蓝光通过单缝衍射仪器形成的图样 D. 丁图是红光通过双缝干涉仪器形成的图样 【知识点3】偏振 1．偏振现象：不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能不同，这种现象称为“偏振现象”，横波的振动方向称为“偏振方向”． 2．光的偏振 (1)偏振片 由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，沿着这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，这个方向叫作“透振方向”． (2)自然光和偏振光 ①自然光：太阳、日光灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同．这种光是“自然光”． ②偏振光：在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动，这种光叫作偏振光． (3)光的偏振现象说明光是一种横波． 例题5、小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光，转动镜片时发现光有强弱变化。下列说法能够解释这一现象的是 A. 阳光在水面反射后的反射光是偏振光，镜片起起偏器的作用 B. 阳光在水面反射后的反射光是偏振光，镜片起检偏器的作用 C. 阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起起偏器的作用 D. 阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起检偏器的作用 例题6、如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片和，以光的传播方向为轴旋转偏振片或，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象．这个实验表明 A. 光是电磁波 B. 光是一种横波 C. 光是一种纵波 D. 光是一种概率波 【知识点4】激光的特点及其应用 特点 应用 相干性强：激光具有频率相同、相位差恒定、振动方向一致的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性 光纤通信 平行度好：激光的平行度非常好，传播很远的距离后仍能保持一定的强度 激光测距，为枪械、火炮、导弹等武器提供目标指引 亮度高：它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量 用激光束切割、焊接，医学上可以用激光做“光刀”以及激发核聚变等 例