第四章 第6节 光的衍射与偏振（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（教科版2019）

第6节　光的衍射与偏振 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道光的衍射现象，知道光能发生明显衍射现象的条件． 2．认识衍射图样的特征．能区分干涉、衍射现象． 3．了解泊松亮斑等． 4．知道光是横波，了解光的偏振现象及其应用． 1.物理观念：光的衍射，光的偏振． 2．科学思维：通过对比法了解干涉、衍射图样的区别，分析光的偏振的应用问题． 3．科学探究：观察单色光、白光的单缝衍射． 1．单缝衍射 (1)光的衍射：光通过很小的狭缝时，明显地偏离了直线传播方向，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现暗的区域．这种现象叫作光的衍射． (2)衍射图样：衍射时产生的明暗相间的图样． ①单色光的单缝衍射图样：中央有一条较宽较亮的条纹，两边是对称而明暗相间的条纹． ②白光的单缝衍射图样：中央是一条白色条纹，两边是很快减弱的彩色条纹． 2．光发生明显衍射的条件：缝、小孔或障碍物的尺寸大小与光的波长相当，或比光的波长小． [判断](对的画“√”，错的画“×”) (1)只有在缝很宽时，光通过缝才能形成衍射条纹．(×) (2)单色光通过单缝的衍射图样中，中央亮条纹比较宽．(√) (3)白光通过单缝衍射形成的条纹是白色的．(×) 1．波的偏振 (1)偏振：横波的振动方向偏向于某些方向的现象，即横波只沿着某一些特定的方向振动． (2)偏振现象是横波特有的现象，纵波不会(选填“会”或“不会”)出现偏振现象． 2．光的偏振 (1)偏振片：它是一个具有透光方向的器件，只有振动方向与透光方向平行的成分才能通过它． (2)光的偏振：灯光依次通过中心在同一直线上的两块偏振片，两块偏振片的透光方向平行时透射光的强度最大，两块偏振片的透光方向垂直时透射光的强度为零．这个现象说明了光是横波(选填“横波”或“纵波”). (3)偏振光与自然光：振动方向限在一个平面上的光叫线偏振光；通常光源发出的光(包括太阳光)是自然光，它由大量的、振动方向一切的线偏振光组成．自然光以一定的角度射在两种介质的界面上时，反射光、折射光会变为偏振光，如图所示． (4)应用举例 ①偏光镜：用相机拍摄玻璃橱窗里的物体时，在镜头前装滤光偏振片，让它的透光方向与玻璃表面反射的光振动方向垂直，可以减弱反射光而使物体清晰． ②立体电影：用左、右镜头拍摄电影画面，放映时，在放映机的左、右镜头上各装上透光方向相互垂直的偏振片，形成的偏振光经银幕反射到观众处，观众使用对应的偏振光眼镜观看，就可以“左眼看左画面，右眼看右画面”. [思考] 下图分别为自然光和偏振光的传播方向与振动方向之间关系的示意图，自然光与偏振光的主要区别是什么？ 提示　在垂直于传播方向的平面内，自然光沿所有方向振动，偏振光沿某一特定方向振动． 探究点一　光的衍射现象及其特点 下图是通过游标卡尺两测量爪间的狭缝观察与狭缝平行的线光源时所拍下的三张照片(黑色部分表示亮条纹). (1)试通过图样分析三张照片对应的两测量爪间的宽度大小关系． (2)试说明照片丙上中央条纹的颜色及成因． 提示　(1)从四幅单缝衍射图样可以看出，由图甲到图丁，衍射现象越来越明显，说明两测量爪间的狭缝越来越小，因此由图甲到图丁四张照片对应的两测量爪间的宽度越来越小． (2)图丁上中央条纹的颜色为白色，成因：各种色光在屏中央均为各自颜色的亮条纹，它们叠加后即为白色． 1．光通过单缝、多缝、圆孔、障碍物等都可能发生衍射现象． 2．单色光的衍射图样中两边是明暗相间的条纹，白光的衍射图样中两边是彩色条纹． 3．入射光的波长越大，障碍物、小孔和狭缝的尺寸越小，衍射现象就越明显． 4．小孔和狭缝的尺寸越小，衍射条纹的亮度越低． 在学习了光的衍射现象后，小徐设计了一个实验：在一个发光的小灯泡和光屏之间放一个大小可以调节的圆形孔屏，在圆孔从较大调至完全闭合的过程中，他在光屏上看到的现象是(　　) A．先是圆形亮区，最后是完全黑暗 B．先是圆形亮区，再是圆形亮环，最后是完全黑暗 C．先是圆形亮环，最后是完全黑暗 D．先是圆环亮环，然后是圆形亮区，最后是完全黑暗 B　[在圆孔由大到小调节过程中，当孔较大时，光沿直线传播，在屏上得到圆形亮区；当孔的直径减小到与光的波长相近时，产生明显的光的衍射现象，屏上将出现明暗相间的亮环，当孔继续减小到完全闭合时，没有光到达屏上，屏上完全黑暗．] [训练1]　如图所示，某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条宽为0.05 mm的窄缝，利用光屏观察光的衍射现象，则他在光屏上看到的条纹是(　　) B　[衍射条纹的特点是中间宽两边窄，且条纹与单缝平行．故B正确，A、C、D错误．] 探究点二　干涉、衍射图样的特点比较 观察下列几种常见的光的衍射图样和干涉图样，单色光的衍射图样与单色光的双缝干涉图样有何不同？ 提示