第四章 第六节&第七节 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（粤教版）

第六节　光的衍射和偏振 第七节　激光 核心素养要求 核心素养呈现 1.观察光的衍射现象，认识衍射条纹的特点. 2.知道产生明显衍射现象的条件. 3.观察光的偏振现象，知道自然光和偏振光的区别及偏振现象的一些应用. 4.了解激光的特点和应用. 一、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，它绕过了狭缝的边缘，传播到了相当宽的地方． 2．狭缝衍射现象：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现中央亮且宽、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．圆孔衍射现象：光通过小孔(孔足够小)时，在屏上中央出现明显的亮斑、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． 4．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，甚至比光的波长还要小的时候，衍射现象十分明显． (1)衍射现象明显就是衍射条纹更亮吗？ 提示：衍射现象明显是指光绕到阴影区域的范围更大，随着缝、孔的减小，衍射条纹的宽度增大，但条纹亮度减弱． (2)光遇到小孔、单缝或障碍物时，衍射现象可能发生，也可能不发生，这种说法对吗？ 提示：不对．光遇到小孔、单缝或障碍物时，衍射现象只有明显与不明显之分，无发生与不发生之别． 二、光的偏振 1．横波的偏振性 (1)当机械波中的横波的质点振动方向与夹缝的方向平行时，横波能通过夹缝，这种现象叫作横波的偏振性 (2)纵波由于振动沿着波的传播方向，不具有偏振性． 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：①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，沿着某一特定方向振动，这样的光称为偏振光． ②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)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． (1)凡是波都有偏振现象．(×) (2)反射可以引起自然光的偏振．(√) (3)拍摄水中游鱼时，在镜前装一偏振片是利用光的偏振现象．(√) 三、激光的特性及其应用 1．激光：频率相同、相位差恒定、振动方向一致的光波． 2．激光的特性及应用 性质 应用 单色性好：激光发射的光谱宽度很窄 单色光源 相干性好：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 光纤通信 平行度好：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 激光测距 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”；科学上以激光为光源研究物质结构、分子运动和化学反应过程等 (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．(×) (4)探照灯的光束就是激光．(×) 　对光的衍射的理解 [思 考 探 究] (1)让一束激光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，逐渐减小两个卡脚之间的距离，使缝越来越小，观察照在屏幕上光斑现象的变化．缝宽大约多大时屏幕上出现条纹？缝间距变小时，条纹有什么变化？ 提示：大约0.4 mm时会出现条纹，当缝间距变小时，屏幕上条纹间距逐渐变宽，但亮度逐渐减弱． (2)用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔，用眼睛通过小孔观察太阳光，会观察到什么现象？ 提示：会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环． [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． 3．单缝衍射与双缝干涉的比较 名称 单缝衍射 双缝干涉 不 同 点 产生条件 只要狭缝足够小，任何光都能发生 频率相同的两列光波相遇叠加 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度 中央条纹最亮，两边变暗