(讲义)第4章 第6节 光的衍射和偏振 第7节 激光-【提分教练】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 1．知道光的衍射现象、光的偏振现象和激光的特点． 2．能分析单缝衍射现象和光的偏振现象． 3．能探究光的衍射现象的特点和光的偏振现象的规律． 4．了解偏振光和激光的应用． 知识点一　光的衍射 1．定义 光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，会偏离原有直线传播的途径而绕到障碍物后面的现象． 2．常见的衍射现象 (1)狭缝衍射现象：光通过狭缝时，在屏上出现明暗相间的条纹． (2)圆孔衍射现象：光通过小孔时，在屏上出现明暗相间的圆环． 3．光的明显衍射的条件 当障碍物或孔的尺寸与光的波长相当，甚至小于光的波长时，衍射现象将十分明显． 知识点二　光的偏振 1．偏振片和透振方向． 偏振片是一种由特殊材料制成的元件，它有一个特殊的方向，叫作透振方向．当光的振动方向与透振方向平行时，光能完全通过偏振片；当光的振动方向与透振方向垂直时，光不能通过偏振片，当处于两者之间时，光只能部分通过． 2．只有横波才具有偏振性，光的偏振现象验证了光是横波． 3．偏振现象在生活中的应用： (1)保护眼睛的偏振光眼镜． (2)摄影爱好者常备的偏振滤光片． 知识点三　激光 1．激光的特性 (1)单色性好：光谱宽度很窄． (2)相干性好：具有频率相同，相位差恒定，偏振方向一致的特点． (3)平行度好：能量在空间高度集中，不容易发散． (4)亮度高：可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量． 2．激光的应用 (1)光导纤维中用激光作为信息高速传输的载体． (2)激光在雷达上用于测量距离和跟踪目标． (3)工业上的激光切割、激光焊接技术，医学上切割肿瘤的“光刀”等． (4)全息照相． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)． (1)衍射和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的． (×) (2)所有光都能发生衍射现象． (√) (3)激光是人工产生的相干光，其单色性好、相干性好． (√) (4)光的偏振现象说明光是横波． (√) 2．(多选)关于衍射，下列说法正确的是(　　) A．衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果 B．双缝干涉中也存在衍射现象 C．一切波都很容易发生明显的衍射现象 D．影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实 AB　[衍射花纹图样是光波相互叠加的结果，故A正确；双缝干涉中缝的宽度与波长差不多，光通过缝时，也发生了衍射现象，故B正确；衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射，但只有波长大于或相当于障碍物或小孔的尺寸时，才能发生明显的衍射，故C错误；当波长比障碍物或小孔的尺寸小得多时，不能发生明显的衍射，这是表现出直线传播的特征，出现了影，影的存在与衍射现象并不是相互矛盾的，故D错误．] 3．(多选)一束自然光通过起偏器照射到光屏上，则图中光屏上发亮的有(起偏器上用箭头表示其透射方向)(　　) A　　　　　B　　　　C　　　　D ABD　[自然光通过起偏器后成为偏振光，当偏振光的振动方向与起偏器的透振方向平行时能够通过，否则不能通过，所以A、B、D正确．] 取3块不透光的板，在每块板的中间各开1个圆孔，3块板所开的圆孔大小不一．先用点光源照射圆孔最大的那块板，在屏上会出现一个明亮的圆形光斑图a；再换上圆孔中等的那块板，在屏上会出现图b；最后用圆孔最小(直径约为1 mm)的那块板，在屏上会出现图c. (1)屏上图b产生了什么现象？ (2)比较屏上图b和图c，说明了什么？ 提示：(1)衍射现象． (2)孔越小，衍射现象越明显． 　光的衍射 1．单缝衍射图样 (1)单色光通过狭缝时，在屏上出现明暗相间的条纹，中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色光纹，中央为白色条纹． (2)波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，条纹间距大；单缝一定时，光波波长大的中央条纹宽，条纹间距大． 2．圆孔衍射图样 (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，如图所示． (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)白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环． (5)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)． 3．不透明的小圆板衍射图样(泊松亮斑) (1)中央是亮斑．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． (2)周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小． 【典例1】　对于单缝衍射现象，下列说法正确的是(　　) A．缝的宽度d越小，衍射条纹越亮 B．缝的宽度d越