第四章 第六节 光的衍射和偏振&第七节 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（粤教版2019）

第六节　光的衍射和偏振 第七节　激光 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道光的衍射现象和偏振现象，知道光发生明显衍射的条件． 2．认识衍射条纹的特征，能区分干涉、衍射现象． 3．了解激光的特点及应用. 1.物理观念：光的衍射、偏振、激光． 2．科学思维：对比法了解干涉、衍射条纹的区别． 3．科学探究：(1)实验观察单色光、白光的单缝衍射． (2)观察光的偏振现象，通过实验认识偏振现象． 4．科学态度与责任：了解科学技术的发展对社会发展的意义．认识科学知识和科学技术的重要作用. 一、光的衍射 1．单缝衍射 (1)缝比较宽时，光沿直线通过． (2)当缝很窄时，出现明暗相间的条纹． (3)用白光做实验，得到彩色的条纹． 2．发生明显衍射的条件：缝、小孔及障碍物的尺寸与光的波长相当，甚至比光的波长还小． [判断] (1)只有在缝很宽时，光通过缝才能形成衍射条纹．(×) (2)单缝衍射的衍射条纹中央亮条纹比较宽．(√) (3)白光通过单缝衍射形成的条纹是白色的．(×) 二、光的偏振 1．横波与纵波的特点 横波中各点的振动方向总与波的传播方向垂直．纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上．横波有偏振现象． 2．光的偏振 偏振现象 只有沿偏振片的“透射方向”振动的光波才能通过偏振片 结论 偏振现象表明，光是一种横波 偏振光的形成 ①自然光通过偏振片后，得到偏振光 ②自然光在介质表面反射时，反射光和折射光都是偏振光 偏振现象的应用 ①把偏振片装在照相机镜头前 ②电子表的液晶显示 [思考] 如图所示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，请问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． 三、激光的特性及应用 特性 性质 应用 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，是人工产生的相干光，具有高度的相干性 光纤通信 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 精确的测距；读取光盘上记录的信息等 高亮度 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”；激发核反应等 探究点一　发生明显衍射现象的条件 如图所示是通过游标卡尺两测量脚间的狭缝观察白炽灯线光源时所拍下的四张照片． (1)试通过图样分析四张照片对应的两测量脚间的宽度大小关系； (2)试说明照片丁中中央条纹的颜色及成因． 提示　(1)从四张照片的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，说明两测量脚间的狭缝越来越小，因此由图甲到图丁四张照片对应的两测量脚间的宽度越来越小． (2)图丁中中央条纹的颜色为白色，因为各种色光在屏中央均为亮条纹，七色光叠加后，中央条纹即为白色． 1．单缝、多缝、圆孔、障碍物等都可能发生衍射现象． 2．单色光衍射形成明、暗条纹，白光衍射形成彩色条纹． 3．入射光波长越大，障碍物、小孔和狭缝的尺寸越小，衍射现象越明显． 4．小孔和狭缝的尺寸越小，衍射条纹的亮度越小． 在学习了光的衍射现象后，徐飞回家后自己设置了一个小实验．在一个发光的小电珠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，他在屏上看到的现象是(　　) A．先是圆形亮区，最后完全黑暗 B．先是圆形亮区，再是圆形亮环，最后完全黑暗 C．先是圆形亮环，最后完全黑暗 D．先是圆环亮环，然后圆形亮区，最后完全黑暗 B　[在圆孔由大到小调节过程中，当孔较大时，光沿直线传播，在屏上得到圆形亮斑；当孔的直径减小到与光波的波长相近时，产生光的衍射现象，屏上将出现明、暗相间的亮环，当孔继续减小到完全闭合，没有光到达屏上时，屏上完全黑暗．] [训练1]　观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm，看到的现象是(　　) A．衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显 B．衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显 C．衍射条纹的间距不变，只是亮度增强 D．以上现象都不会发生 A　[由单缝衍射实验的调整与观察可知，狭缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽，条纹间距也越大，本题的调整是将缝调宽，现象向相反的方向发展，故选项A正确．] 探究点二　干涉、衍射图样的特点比较 如图所示是几种常见的光的衍射现象，请问：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　单色光的双缝干涉图样条纹间距和条纹宽度均相等，而单色光的衍射图样条纹间距和条纹宽度均不相等． 单缝衍射与双缝干涉的比较 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