第四章 第六节&第七节 光的衍射和偏振 激光-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册同步全程学习全书word（粤教版）

第六节　光的衍射和偏振 第七节　激光 [课标引领] 建构核心素养 物理观念 知道光的衍射现象,认识衍射条纹的特点;知道产生明显衍射现象的条件;知道自然光和偏振光的区别;能说出激光技术在生产、生活中的应用 科学思维 能将光的衍射与光波模型联系起来,能分析与光的衍射和偏振相关的光的波动性问题 科学探究 通过学习,结合衍射的成因分析,进一步探究光的偏振机理,进一步培养探究推理能力和科学质疑能力 科学态度 与责任 通过了解生产、生活中的衍射和偏振现象,加深对科学本质的认识,增强社会责任感,进一步感受物理知识实际应用,激发学习热情和积极性 一、光的衍射 我们知道,波能够绕过障碍物发生衍射.例如,声音能够绕过障碍物传播.既然光也是一种波,为什么我们观察不到光的衍射,而且常常说“光沿直线传播”呢? 答案:波发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸与波长差不多或小于波长;光的波长很小,所以生活中很难看到光的衍射现象,而是光沿直线传播. 1.光的狭缝衍射现象 光通过很窄的狭缝时,观察屏上出现中央亮且宽、两边对称分布、明暗相间的光带,整个图样远大于光通过狭缝时按照直线传播所能照亮的区域.这表明光绕过了狭缝边缘传播,而不是沿直线传播. 2.光的圆孔衍射现象 光通过大小可调的小圆孔,圆孔足够小时,观察到中央为明显的亮斑、周围是明暗相间的圆形光环.圆形光环的图样远大于通过圆孔时按照直线传播所能照亮的区域. 3.发生明显光的衍射现象的条件 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. 4.光的衍射的应用 (1)借助光的衍射图样确定DNA的复杂双螺旋结构. (2)利用原子晶格被特有射线穿透后形成一定特征的衍射图样的原理,推断出原子的排列特征. 二、光的偏振 在观看立体电影时,观众需要戴上特制的眼镜,这副眼镜是一对透振方向相互垂直的偏振片.如果不戴这副眼镜,银幕上的图像就模糊不清了,这是为什么? 答案:立体电影产生的光是偏振光,只有与偏振片透振方向一致的光才能通过. 1.偏振光 具有特定振动方向的光.光具有偏振性,说明光是一种横波. 2.光的偏振的应用 (1)偏振眼镜:登山运动员在攀登雪峰时,佩戴偏振眼镜,保护眼睛免受雪地强反射光的伤害;夜间行车时,戴上偏振眼镜,避免对面行驶过来的车辆的车灯强光刺眼. (2)摄影爱好者在拍摄水下或玻璃后的景物时,为了消除反射光的影响,在镜头前安装一片偏振滤光片,让它的透射方向与反射光的偏振方向垂直,就可以减弱反射光进入镜头使景象清晰. 三、激光的特性和应用 1.激光的特性 (1)单色性好:激光发射的光谱宽度很窄,是单色产生很好的光源. (2)相干性好:激光是相干光束,能提供很好的相干光源. (3)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. (4)亮度高:激光的亮度比普通光源高出1012～1019倍,是目前最亮的光源. 2.激光的应用 (1)光导纤维中用激光作为信息高速传输的载体. (2)良好的平行度使激光在雷达上用于测量距离和跟踪目标. (3)激光高亮度的特点被广泛应用在工业、医学和美容等方面.例如,工业上的激光切割、激光焊接技术,医学上切割肿瘤的“光刀”,用于矫正视力的准分子激光技术,美容上的“激光祛斑”,军事上的激光武器等. (4)激光还用来测量大气中的水蒸气的饱和程度,可以准确预告降雨量,从而预报洪涝灾害,以便采用应对措施. (5)全息照相也是激光的一个重要应用.全息照相利用了激光的相干性、平行度好和亮度高的特点. 1.判断正误. (1)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,会看到彩色的衍射条纹.(　√　) (2)点光源照射一个障碍物,在屏幕上所成的阴影的边缘是模糊的,这种现象是光的衍射现象.(　√　) (3)自然光能产生干涉和衍射现象,而偏振光却不能.(　×　) (4)激光可以进行光纤通信是利用了相干性好的特点.(　√　) 2.在城市交通中,为什么用红灯表示禁止通行? 答案:红光在可见光中的波长最长,容易发生衍射,在雾天、雨天、沙尘暴等恶劣天气里,使司机和行人都能看到红灯,避免交通事故的发生;同时红光也容易引起人们的视觉反应. 3.举例说一下偏振和激光在身边的应用. 答案:司机戴的防强光偏振片眼镜,晚上一些商家在门口地面上用激光打出字幕广告来吸引顾客等(合理即可). 探究点一　衍射图样的比较 (1)尽量眯着眼对着不太亮的普通白炽灯光看,你能观察到什么现象? 答案:会看到彩色的条纹. (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? 答案:会观察到中央为亮圆,周围为彩色的圆环. 1.单缝衍射图样 (1)中央条纹最亮、越向两边越暗,条纹间距不等.越靠外,条纹间距越窄. (2)缝变窄通过