第四章 第六、七节 光的衍射和偏振 激光(Word教参)-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第一册（粤教版2019）

第六、七节　光的衍射和偏振 激光 核心素养导学 物理观念 (1)知道光的衍射现象，知道光能产生明显衍射现象的条件。 (2)知道光的偏振现象，光是横波。 (3)知道激光的特性和各种应用。 科学思维 (1)能用对比法分析衍射图样和干涉图样的区别。 (2)对比自然光和偏振光的区别，知道偏振现象、激光在科技和生活中的应用。 科学探究 (1)探究光发生明显衍射的条件。 (2)观察光的偏振现象。 科学态度与责任 认识光学知识在现代生活和科技等方面的应用。 一、光的衍射 1．实验探究 (1)实验步骤：用单色平行光照射一狭缝可调的挡板AB，在狭缝后面放置一光屏。 (2)实验现象： ①当狭缝较宽时，在观察屏上是一条亮的光带，光带的宽度符合光的直线传播规律。 ②当狭缝不断变窄时，观察屏上会出现中央亮且宽、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。 (3)将狭缝换成大小可调的圆孔，当圆孔足够小时，同样能观察到中央为明显的亮斑，周围是明暗相间的圆形光环的图样，图样远大于通过圆孔时按照直线传播所能照亮的区域。 2．明显衍射的条件：障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相当，甚至比光的波长还小。 光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的。　　 二、光的偏振 1．光的偏振 (1)偏振片：由特殊的材料制成的元件，每个偏振片都有一个特定的方向，这个方向叫作透振方向。光的振动方向与这个透振方向平行时能完全通过偏振片，垂直时不能通过偏振片。 (2)自然光：垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。 (3)偏振光：自然光透过某一偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，沿着某一特定方向振动的光。 (4)通过偏振光的检测实验可知光是横波。 2．偏振现象的应用 (1)偏振光眼镜可以有效地衰减进入眼睛的光强，保护眼睛，避免意外发生。 (2)照相机镜头前装一片偏振滤光片，会起到有效地减弱水面、玻璃面反射光的作用，从而获得清晰的照片。 三、激光 1．激光的特性 (1)单色性好：激光发射的光谱宽度很窄，是单色性很好的光源。 (2)相干性好：激光是相干光束，为我们提供了很好的相干光源。 (3)平行度好：激光束的发散角很小，方向性很强。 (4)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。 2．激光的应用 (1)用激光作为信息高速传输的载体，进行光导纤维通信。 (2)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用在工业上的激光切割、激光焊接技术，医学上用于切割肿瘤的“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)利用激光测量大气中水蒸气的饱和程度，可以准确预告降雨量。 (5)利用激光可进行全息照相，能拍摄三维照片。 1．用三块不透光的板，在每块板的中间各开一个圆孔，各板所开的圆孔直径依次变小。装置如图甲所示，先用点光源照射圆孔最大的那块板，在屏上会出现一个如图乙所示的明亮圆形光斑；再换上圆孔较小的那块板，在屏上会出现如图丙所示较小的明亮圆形光斑；最后用圆孔最小(直径约为1 mm)的那块板，在屏上会出现如图丁所示的明暗相间的条纹。 (1)图乙中的情境是光的直线传播现象。 (2)图丙中的情境是光的直线传播现象。 (3)图丁中的情境是光的衍射现象。 2．通过一块偏振片观察电灯、蜡烛、月亮、反光的黑板，当以入射光线为轴转动偏振片时，看到的现象有何不同？ 提示：通过一块偏振片去观察电灯、蜡烛时，透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化。因为灯光、烛光都是自然光，沿各个方向振动的光的强度相同，因此当偏振片旋转时，透射出来的光波的振动方向虽然改变了(肉眼对此不能感觉)，但光的强弱没有改变。月亮和黑板反射的光是偏振光，它们通过偏振片透射过来的光线的强弱会随偏振片的旋转发生周期性的变化。 3．激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重要的卫星或飞船，激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，于是形成一股高温高压的燃气流，以极大的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空。激光火箭利用了激光哪些性质？ 提示：由于激光站与卫星相隔距离远，激光具有很好的平行度，同时有高能量的特点，可以减少能量损失。 新知学习(一)|三种常见的衍射 [任务驱动] 三种衍射图样如图所示： 试判断三种衍射的类型。 提示：a为单缝衍射，b为圆孔衍射，c为泊松亮斑。　　　　　 [重点释解] 1．单缝衍射 (1)现象：如图，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，则光不再沿直线传播而是传到几何阴影区，在AA′、BB′区出现亮暗相间