第4章 6 光的衍射与偏振&7 激光（Word教参）-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

6　光的衍射与偏振

7　激光

[学业要求与核心素养]

 

一、光的衍射

阅读教材，并回答：

观察教材图4­6­1单缝衍射的示意图

(1)光的衍射图样有什么特点？衍射图样与干涉图样，条纹特征有什么不同之处？

(2)衍射条纹中央亮条纹与单缝宽是什么关系？

答　(1)中央亮条纹最宽最亮　(2)单缝越窄，中央亮条纹越宽但亮度变暗

[概念·规律]

1．用单色平行光照射狭缝，当缝比较宽时，光沿着__直线__通过狭缝，当缝很__窄__时，光偏离了直线传播方向，传播到了__相当宽__的范围，这就是光的衍射。

2．各种不同形状的障碍物都能使光发生__衍射__，致使影的轮廓__模糊不清__，出现__明暗相间__的条纹。

3．发生明显衍射现象的条件：在障碍物的尺寸可以跟光的波长__相比__，甚至比光的波长还__小__的时候，衍射现象十分明显。

二、光的偏振

1．偏振现象：不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的，这个现象称为偏振现象。

2．光的偏振现象说明光是一种__横__波。

3．偏振片

由特定的材料制成，它有一个特殊的方向叫作透光方向。只有振动方向与透光方向平行的成分才能通过偏振片。

4．线偏振光和自然光

(1)线偏振光：如果光振动的方向限在__一个__平面，这种光叫线偏振光。

(2)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。

(3)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。

三、激光

1．特性：强度__大__、方向性__好__、单色性好、相干性好。

2．应用：激光加工、全息照相、激光检测、激光通讯等。

探究点一　光的衍射

[交流讨论]

1．将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这一条狭缝去看与狭缝平行的线光源(例如教室里的日光灯管)，你看到了什么现象？

答　中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹仍然最宽最亮。

2．衍射图样的形状与什么有关？通过衍射图样能不能反过来推知小孔或障碍物形状？

答　与障碍物的形状有关　能

3．光的衍射现象与光的直线传播矛盾吗？

答　不矛盾

[归纳总结]

1．中央条纹最亮、越向两边越暗，条纹间距不等。中央条纹最宽，越靠外，条纹间距越窄。

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。入射光波长越长，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。

4．用白光做单缝衍射时，中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹仍然最宽最亮。

　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越小，衍射现象越明显

C．缝的宽度d越小，光的传播路线越接近直线

D．入射光的波长越短，衍射现象越明显

[解析]　单缝宽度越小，衍射条纹的亮度越小，选项A错；入射光的波长越长，单缝宽度越小，衍射现象越明显，选项B对，选项C、D错。

[答案]　B

[名师点拨]　对衍射现象的理解

(1)衍射现象是否明显方面：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。

(2)衍射条纹的亮度方面：小孔和狭缝的尺寸越小，衍射条纹的亮度越小。

1．用单色光分别通过小圆盘与小圆孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射图样，它们的特点是(　　)

A．用前者做实验时中央是暗的，用后者做实验时中央是亮的

B．用前者做实验时中央是亮的，用后者做实验时中央是暗的

C．中央均为亮点的同心圆形条纹

D．中央均为暗点的同心圆形条纹

解析　前者为障碍物小圆盘的衍射，障碍物后的阴影中央是一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑，是光绕过盘的边缘后在中央叠加后形成的，在亮斑的周围有一个大的影区，在影区的边沿有明暗相间的圆环。圆孔衍射形成的图样是明暗相间的同心圆环，中央是明亮的。

答案　C

探究点二　单缝衍射和双缝干涉的比较

单缝衍射与双缝干涉的比较

　关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是(　　)

A．光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理

B．光的干涉条纹是彩色的，衍射条纹是黑白相间的

C．光的干涉现象说明光具有波动性，光的衍射现象不能说明这一点

D．光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果

[解析]　光的干涉现象和光的衍射现象都是波特有的现象，都是光波叠加的结果，白光的干涉条纹是彩色的，白光的衍射条纹也是彩色的，只是条纹间距特点及亮度特点不同而已。

[答案]　D