第4章 第6节 光的衍射和偏振 第7节 激光(WORD教参)-【优化探究】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册同步导学案（粤教版2019）

第六节　 光的衍射和偏振 第七节　 激光 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.观察光的衍射现象，认识衍射条纹的特点。 2．知道产生明显衍射现象的条件。 3．观察光的偏振现象，知道自然光和偏振光的区别。 4．了解激光的特点和应用。 1.物理观念：光的衍射、明显衍射的条件、光的偏振。 2．科学思维：比较法理解单缝衍射和双缝干涉。 3．科学探究：探究产生明显衍射的条件。 一 光的衍射 1．光的衍射现象 光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，会偏离原有直线传播的途径而绕到障碍物的后面的现象。 2．常见的衍射现象 (1)狭缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上会出现的中央亮且宽、两边对称分布、明暗相间的光带。 (2)圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时在屏幕上会出现中央为明显的亮斑、周围是明暗相间的圆形光环的图样。 3．产生明显衍射现象的条件 当障碍物的尺寸与光的波长相当，甚至小于光的波长时，衍射现象十分明显。 二 光的偏振 1．偏振现象 (1)只有沿偏振片的透振方向振动的光波才能通过偏振片的现象。 (2)偏振现象表明光是一种横波。 2．光的偏振 (1)自然光：太阳以及日光灯、发光二极管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，而且沿任何方向上振动的强度都相同，这种光是自然光。 (2)偏振光：具有特定振动方向的光叫作偏振光。 注意：自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面的反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也有变化。 3．偏振现象的应用 登山运动员在攀登雪峰时，常会戴上一副偏振光眼镜，保护眼睛免受雪地强反射光的伤害；夜间行车时，对面行驶过来的车辆刺眼的车灯有可能导致驾驶员短暂失明而引发交通事故，如果戴上偏振光眼镜，就可以有效地衰减进入眼睛的光强，避免意外发生； 摄影爱好者常备的偏振滤光片，在拍摄水下景物或玻璃门窗里的图景时，会起到有效减弱水面、玻璃面反射光的作用，从而获得清晰的照片。 三 激光的特性及其应用 1．激光的特点 单色性好：激光发射的光谱宽度很窄，因此激光是单色产生很好的光源。 相干性好：激光是相干光束，它为我们提供了很好的相干光源。 平行度好：激光束的发散角很小，方向性很强，激光光束的能量在空间高度集中，不容易发散。 亮度高：激光的亮度可比普通光源高出1012～1019倍，是目前最亮的光源，强激光甚至可产生上亿度的高温。 2．激光的应用 激光在现代生活和生产中有广泛的作用，并形成了很多与激光相关的产业，比如激光通信、激光武器、激光加工、激光医学、激光成像等。 3．全息照相 如果能够把物体各点发出的光波的振幅与相位同时记录下来(全息记录)，并使之再现(全息再现)，则当这些光波被人眼接收时，眼中的图像将和直接观看物体一样是三维的。这种能同时记录振幅与相位的照相叫作全息照相。全息照相利用了激光的相干性、平行度好和亮度高的特点。 自主评价——————————————————— 1．判断正误 (1)白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现象。(×) (2)菜汤上的油花呈现彩色，是光的折射现象。(×) (3)用两支圆柱形铅笔并在一起，形成一个狭缝，使狭缝平行于日光灯，透过狭缝看日光灯时会看到彩色的衍射条纹。(√) (4)凡是波都有偏振现象。(×) (5)激光可用作“光刀”来切开皮肤是利用激光的相干性好的特点。(×) 2．情景思考 (1)让一束激光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，屏幕上出现条纹。缝间距变小时，条纹有什么变化？ (2)看过3D电影的人都会知道，看3D电影时需要戴一副特制的眼镜。你知道这是为什么吗？特制的眼镜又有什么特点呢？ 提示：(1)当缝间距变小时，屏幕上条纹间距逐渐变宽，但亮度逐渐减弱。 (2)这一切都跟偏振光有关，3D电影拍摄时利用的是偏振光，放映时利用的也是偏振光，戴的眼镜是偏振片。 　光的衍射 　使太阳光垂直照射到一块遮光板上，板上有可以自由收缩的正方形孔，孔的后面放置一个光屏，在正方形孔逐渐变小直到闭合的过程中，猜一猜光屏上依次可以看到的不同现象。 提示：正方形孔较大时看到正方形光斑，孔逐渐减小时看到屏上的正方形光斑由大到小，孔再减小时看到圆形光斑，孔小到一定程度时看到明暗相间的彩色条纹，孔闭合后在屏上什么也看不到。 1．产生明显衍射的条件 障碍物的尺寸跟光的波长相近或比光的波长还要小时能产生明显的衍射。对同样的障碍物，波长越长的光，衍射现象越明显；对某种波长的光，障碍物越小，衍射现象越明显。由于波长越长，衍射性越好，所以观察到声波的衍射现象就比观察到光波的衍射现象容易得多。 2．三种不同的衍射现象及特点 (1)单缝衍射 ①现象：如图所示，点光源S发出的光经过单缝后照射到光屏上，若缝较宽，则光沿直线传播，传播到光屏上的AB区域；若缝足够窄，则光不再沿直线传