第四章 6.光的衍射与偏振　7.激光-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

6.光的衍射与偏振　7.激光 物理观念 了解光的衍射现象、光的偏振现象和激光。 科学思维 理解光产生明显衍射现象的条件及衍射条纹的特点；知道自然光和偏振光的区别，知道偏振现象的一些应用。了解激光的特点和应用。 科学探究 通过观察实验，得到光产生明显衍射的条件。 科学态度与责任 通过衍射图样的观察，引导学生在学习中体会物理知识之美；能列举偏振、激光在生活中的应用实例。 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宽度相当的亮线或(亮斑)。 (2)把单缝调窄些，可以看到屏上亮线也随之变细。 (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，在屏上出现的不再是一条很窄的亮线，而是扩展到了相当宽的地方，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 按照直线传播的规律应该属于阴影的区域也会出现亮条纹；反之，应该属于亮区的地方也会出暗的区域。这种现象叫作光的衍射。 3．衍射图样 衍射时产生的明暗相间的图样叫作衍射图样。 二、光的偏振 1．偏振：当狭缝的方向与绳的振动方向相同时，绳上横波可以传过去；狭缝的方向与绳的振动方向垂直时，绳上的横波就不能通过了，这种现象叫作偏振。 2．线偏振光：光振动的方向限在一个平面内的光。 3．自然光：通常光源发出的光(包括太阳光)是由大量的、振动方向不同的线偏振光组成，称为自然光。 4．如果在自然光(如灯光、太阳光)传播的方向上放一偏振片，其中只有那些振动方向与偏振片透光方向平行的成分可以通过偏振片，于是就得到了线偏振光。 5．光的偏振现象证明光是横波。 三、激光 特性 应用 强度大、方向性好、单色性好 激光加工、激光医学 相干性好、覆盖波段宽而且可调谐 激光检测、激光全息照相、光纤通信、激光照排 1．判断正误 (1)光的衍射和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的。(×) (2)入射光的波长越短，衍射现象越明显。(×) 学生用书↓第125页 (3)横波和纵波都有偏振现象。(×) (4)自然光通过偏振片可以得到偏振光。(√) (5)激光可以进行光纤通信是利用了相干性好的特点。(√) (6)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。(×) 2．链接实景 经典电影《阿凡达》《战狼2》都是立体电影，放映时通过两台放映机，同步放映两组胶片，观众必须戴上特制的“3D”眼镜观看，就会产生立体感，使观众有身临其境的体验，若不戴上述眼镜，则看到银幕上的画面就会出现重影而模糊不清。 请思考：“3D”眼镜应用了什么原理？ 提示：应用了光的偏振现象。 知识点一　 光的衍射现象的理解 取一块不透光的板，在板的中间开一个直径大小可调的圆孔。装置如图甲所示，用点光源照射圆孔，开始圆孔的直径较大时，在屏上会出现一个如图乙所示的明亮圆形光斑；继续调小圆孔的直径，在屏上会出现如图丙所示较小的明亮圆形光斑；继续调小圆孔的直径约为1 mm，在屏上会出现如图丁所示的明暗相间的条纹。 请思考： (1)图乙、丙中的情景是什么现象造成的？ (2)图丁中的情景是什么现象造成的？ 提示：(1)图乙、丙中的情景是光的直线传播现象。 (2)图丁中的情景是光的衍射现象。 1．光的衍射与光的直线传播的关系 (1)光的直线传播只是一个近似的规律，当障碍物或狭缝的尺寸很大时，衍射现象不明显，光可以看成沿直线传播。 (2)在障碍物或狭缝的尺寸足够小时，光会发生明显的衍射现象。 2．单缝衍射图样的特点 (1)单色光的单缝衍射图样：(如图所示) 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。 学生用书↓第126页 (2)白光的单缝衍射图样：中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹最宽、最亮。 3．圆孔衍射图样的特点 (1)单色光的圆孔衍射图样：(如图所示) 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)。 (2)白光的圆孔衍射图样：中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环。 4．圆盘衍射图样(又叫泊松亮斑)的特点