第四章 第5节 第6节 光的偏振 激光-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册同步核心辅导与测评（人教版）

第5节　光的衍射 第6节　光的偏振　激光 [学习目标要求]　1.知道产生明显衍射现象的条件，掌握单缝衍射图样的特点。2.知道衍射现象在生活中的应用，能用衍射知识对生活中的有关现象进行解释和分析。3.了解光的偏振现象，知道光是横波。知道偏振现象在生产、生活中的应用。4.了解激光的特性，能举例说明激光技术在生产、生活中的应用。 　光的衍射 1．光的衍射现象：光通过很窄的狭缝时，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。 2．常见衍射现象 (1)单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现中央亮条纹较宽；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹。 (2)圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时在屏幕上会出现明暗相间的条纹。 (3)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．产生明显衍射现象的条件 在障碍物的尺寸与光的波长相当，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显。 4．衍射光栅 (1)结构：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。 (2)衍射光栅的种类：反射光栅和透射光栅。 [判一判] (1)使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄。(×) (2)吃饭时，观察到菜汤上的油花呈现彩色，这是光的折射现象。(×) (3)换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽。(√) (4)所有光都能发生衍射现象。(√) 　光的偏振 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。 2．光的偏振 (1)自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在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，这样的光叫作自然光。 (2)偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动，这样的光称为偏振光。自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面的反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也有所变化。 (3)光的偏振现象表明，光是一种横波。 3．偏振现象在摄影中应用：为了消除反射光的影响，在镜头前安装一片偏振片，让它的透射方向与反射光的偏振方向垂直，减弱了反射光进入镜头。 [判一判] (1)凡是波都有偏振现象。(×) (2)反射可以引起自然光的偏振。(√) (3)光的偏振现象说明光是一种纵波。(×) (4)如果偏振片的透振方向与偏振光的振动方向垂直，偏振光不能透过振片。(√) 　激光的特点及其应用 1．激光：频率相同、相位差恒定、振动方向一致的光波。 2．激光的特点及应用 (1)相干性：激光具有频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的特点，具有高度的相干性。 (2)平行度：激光的平行度非常好，传播很远的距离仍能保持一定的强度。 (3)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。 [判一判] (1)激光是人工产生的相干光，其单色性好、相干性好。(√) (2)激光可以进行光纤通信是利用了相干性好的特点。(√) (3)激光可用做“光刀”来切开皮肤是利用激光的相干性好的特点。(×) (4)探照灯的光束就是激光。(×) 学习任务一　对光的衍射的理解 [导学探究] 取一个不透光的屏，在它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝，用平行的单色光照射，在缝后适当距离处放一个像屏。调节缝的宽度，观察以上现象。 (1)在上述现象中发现什么规律？这种现象说明什么？ (2)为什么在日常生活中我们没有观察到光的衍射现象呢？ 提示：(1)狭缝越小，衍射现象越明显；说明能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多。 (2)因为光波波长很短，而平常我们遇到的障碍物或孔的尺寸比较大，所以不易观察到光的衍射现象。 [思维深化] 1．光产生明显衍射的条件 障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相比差不多，甚至比光的波长小。 2．衍射图样的特点 (1)单缝衍射：白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白条纹。单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹。中央条纹最宽最亮，两侧的亮纹逐渐变暗变窄。 (2)圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现明暗相间的圆环。如图所示。 (3)圆板衍射(泊松亮斑) 若在单色光(如激光)传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，圆板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，这就是著名的泊松亮斑。衍射图样如图所示。 　单色光通过四种元件产生的明暗条纹图样如图所示，以下说法正确的是(　　) A．甲、乙图为干涉图样，丙、丁图为衍射图样 B．甲图中条纹间距越大，该色光的波长越长 C．乙图中单缝越宽，中央亮纹越宽 D．丙图中圆孔尺寸越大，图样现象越明显 解析：B　题图甲中，条纹等间距为单色光的双缝干涉图样，题图乙中，条纹不等间距为单色光的单缝衍射图样，题图丙为单色光通过小圆孔的