第4章 5.光的衍射6.光的偏振 激光-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理选择性必修1（人教版2019）

5.光的衍射 6.光的偏振　激光 学习目标 情境导入 1.知道光的衍射现象,知道产生明显衍射现象的条件。 2.知道衍射条纹的特点。 3.观察光的偏振现象,了解自然光与偏振光的区别。(难点) 4.了解激光的特点及其应用,知道激光和自然光的区别。 　　 1.你有没有认真观察过你在阳光下的影子呢?认真观察就会发现你的影子的边缘部分并不是刀切的一般齐,而是模模糊糊的。 同学们,你知道这是为什么吗?其实这是光的衍射造成的。 2.很多人都看过立体电影,但你知道它的原理吗?在观看立体电影时,观众需要戴上特制的眼镜,该眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片。如果不配戴眼镜,看到的银幕图像就会模糊不清。 同学们,你想知道这是为什么吗? 课前新知初探 知|识|梳|理 一、光的衍射 1.单缝衍射现象。 (1)当单缝较宽时,光沿着直线方向通过单缝,在光屏上可以看到一条跟单缝(或圆孔)宽度相当的亮条纹。 (2)把单缝调窄些,可以看到屏上亮纹也随之减小。 (3)当单缝调到很窄时,光通过单缝后就明显地偏离了直线传播方向,到达屏上以后,不再是一条很窄的亮纹,而是照到了相当宽的地方,并且出现了明暗相间的条纹;再调小单缝,条纹也随之变得清晰、细小。 2.光的衍射。 光在传播过程中遇到障碍物或小孔(狭缝)时,绕过障碍物或通过小孔、狭缝传播到阴影区域的现象。 3.衍射图像。 衍射时产生明暗条纹或光环。 4.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。 二、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、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。 4.偏振现象的应用。 照相机镜头前的偏振滤光片、电子表的液晶显示、立体电影、车灯眩光的消除等。 三、激光 激光的特点及应用。 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 激光会聚一点,读取光盘上记录的信息,激光测距等 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”,激发核聚变等 预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”) (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,会看到彩色的衍射条纹。 (√) (4)凡是波都有偏振现象。 (×) (5)反射可以引起自然光的偏振。 (√) (6)拍摄水中游鱼时,在镜前装一偏振片是利用光的偏振现象。 (√) (7)激光可以进行光纤通信是利用了相干性好的特点。 (√) (8)激光可用做“光刀”来切开皮肤是利用激光的相干性好。 (×) 2.(多选)在单缝衍射实验中,下列说法正确的是 (　　) A.将入射光由黄光换成绿光,衍射条纹间距变窄 B.使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄 C.换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽 D.增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽 解析　当单缝宽度一定时,波长越长,衍射现象越明显,即光偏离直线传播的路径越远,条纹间距也越大,A、C两项正确;当光的波长一定时,单缝宽度越小,衍射现象越明显,条纹间距越大,B项错误;光的波长一定、单缝宽度也一定时,增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距也会变宽,D项正确。 答案　ACD 课堂合作探究 　 探究一　光的衍射 三种衍射图样的特点比较 1.单缝衍射图样。 (1)缝变窄,通过的光变少,而光分布的范围更宽,所以亮纹的亮度降低。 (2)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。 (3)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。 2.圆孔衍射图样。 (1)中央是大且亮的圆形亮斑,周围分布着明暗相间的同心圆环,且越靠外,圆形亮条纹的亮度越弱,宽度越小。如图所示。 (2)只有圆孔足够小时,才能得到明显的衍射图样。在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中,光屏上依次得到几种不同现象——圆形亮