第四章 第5、6节 光的衍射、光的偏振　激光（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理 选择性必修 第一册（人教版2019）

第5节　光的衍射 第6节　光的偏振　激光 物理观念 科学探究 科学态度与责任 1.了解光的衍射的概念及产生明显衍射现象的条件，知道衍射条纹与干涉条纹的区别。 2．知道光是横波、光的偏振现象和激光。 1.思考光发生衍射现象的本质，知道光的衍射现象与光的干涉现象的异同点。 2．知道自然光和偏振光的区别，知道偏振现象的一些应用。 1.能够将所学的知识应用在生活中，发现生活中的物理现象，并应用所学的物理知识解释生活中的物理现象。 2．通过学习光的偏振现象在生活、生产、技术中的应用，培养运用科学知识服务社会的意识。 [对应学生用书P118] 一、光的衍射 1．用单色平行光照射狭缝，当缝很窄时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方。这就是光的衍射现象。 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：在障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象十分明显。 当波长比障碍物或孔的尺寸小得多时，光可以看成是沿直线传播，此时仍有衍射，只是不明显。 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，这种现象称为“偏振现象”，横波的振动方向称为“偏振方向”。 2．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，沿着这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，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。 四、激光的特点与应用 1．激光是一种频率相同、相位差恒定、振动方向一致的人造(选填“人造”或“自然”)光波，具有高度的相干性。用激光作为光源更容易完成双缝干涉实验和单缝衍射实验。 2．激光的平行度非常好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度，可以用来进行精确的测距。 3．激光的亮度很高，它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，可以用来切割、焊接等。 1.(物理与生活)点光源照在一个剃须刀片上，在屏上形成了它的影子，其边缘较为模糊，原因就是光的衍射。请判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)光的衍射说明光不能沿直线传播。(　　×　　) (2)只有用波长较长的光照射刀片才发生上述衍射现象。(　　×　　) (3)衍射现象中也有干涉的成分。(　　√　　) 2．(物理与生活)偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。请判断下列说法的正误。 (1)光的偏振现象表明光是一种横波。(　　√　　) (2)被测样品前不放偏振片A也可以测样品的含糖量。(　　×　　) (3)自然光通过偏振片A可以获得偏振光。(　　√　　) [对应学生用书P119] 探究点一___光的衍射 1．三种衍射图样的比较 (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，条纹间距越小；中央条纹最宽，两边条纹宽度变窄。 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的宽度有关，入射光的波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。 ④用白光做单缝衍射实验时，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。 ②圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。 ③用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大。 ④白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环。 ⑤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的现象——圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)。 (3)圆盘衍射图样(泊松亮斑) ①中央是亮斑。 ②形成泊松亮斑时，圆盘阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。 ③周围的亮环或暗环的间距随半径的增大而减小。 2．单缝衍射与双缝干涉的比较 单缝衍射 双缝干涉 不同点 产