第4章 5.光的衍射 6.光的偏振　激光-【精讲精练】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册人教版（教师用书）

5　光的衍射 6　光的偏振　激光 [学业要求与核心素养] 物理观念 1．观察光的衍射现象，知道什么是光的衍射及产生明显衍射现象的条件；初步了解衍射光栅。 2．观察振动中的偏振现象，知道只有横波才有偏振现象。 3．知道偏振光和自然光的区别，能运用偏振知识来解释生活中一些常见的光学现象。 4．了解激光的特性和应用。 一、光的衍射 阅读教材，并回答： 观察教材图4.5­1单缝衍射的示意图， (1)光的衍射图样有什么特点？衍射图样与干涉图样，条纹特征有什么不同之处？ (2)衍射条纹中央亮条纹与单缝宽是什么关系？ 答　(1)中央亮条纹最宽最亮　(2)单缝越窄，中央亮条纹越宽但亮度变暗 [概念·规律] 1．用单色平行光照射狭缝，当缝比较宽时，光沿着__直线__通过狭缝，当缝很__窄__时，光绕过缝的__边缘__，传播到了__相当宽__的地方，这就是光的衍射。 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：在障碍物的尺寸可以跟光的波长__相比__，甚至比光的波长还__小__的时候，衍射现象十分明显。 二、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__。 三、偏振 1．偏振现象：不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的，这个现象称为偏振现象。 2．偏振方向：横波的振动方向称为偏振方向。 四、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，只有沿着这个方向振动的光波才能顺利通过偏振片，这个方向叫作“__透振__方向”。 2．自然光和偏振光 (1)自然光 太阳、电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。 五、激光 激光的特点及应用 特点 应用 高度的相干性：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__会聚一点__，读取光盘上记录的信息，激光测距等 亮度很高：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，医学上可以用激光作“光刀”，激发核聚变等 探究点一　光的衍射 [交流讨论] 1．将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这一条狭缝去看与狭缝平行的线光源(例如教室里的日光灯管)，你看到了什么现象？ 答　中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹仍然最宽最亮。 2．衍射图样的形状与什么有关？通过衍射图样能不能反过来推知小孔或障碍物形状？ 答　与障碍物的形状有关　能 3．光的衍射现象与光的直线传播矛盾吗？ 答　不矛盾 [归纳总结] 1．中央条纹最亮、越向两边越暗，条纹间距不等。中央条纹最宽，越靠外，条纹间距越窄。 2．缝变窄，通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮条纹的亮度降低。 3．中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关。入射光波长越长，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。 4．用白光做单缝衍射时，中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹仍然最宽最亮。 　对于单缝衍射现象，下列说法正确的是(　　) A．缝的宽度d越小，衍射条纹越亮 B．缝的宽度d越小，衍射现象越明显 C．缝的宽度d越小，光的传播路线越接近直线 D．入射光的波长越短，衍射现象越明显 [解析]　单缝宽度越小，衍射条纹的亮度越小，选项A错；入射光的波长越长，单缝宽度越小，衍射现象越明显，选项B对，选项C、D错。 [答案]　B [名师点拨]　对衍射现象的理解 (1)衍射现象是否明显方面：入射光波长越长，障碍物、小孔和狭缝的尺寸越小，衍射现象越明显。 (2)衍射条纹的亮度方面：小孔和狭缝的尺寸越小，衍射条纹的亮度越小。 1．用单色光分别通过小圆盘与小圆孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射图样，它们的特点是(　　) A．用前者做实验时中央是暗的，用后者做实验时中央是亮的 B．用前者做实验时中央是亮的，用后者做实验时中央是暗的 C．中央均为亮点的同心圆形条纹 D．中央均为暗点的同心圆形条纹 解析　前者为障碍物小圆盘的衍射，障碍物后的阴影中央是一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑，是光绕过盘的边缘后在中央叠加