4.5 光的衍射&4.6 光的偏振 激光（课件PPT）-【金榜题名】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册高中同步学案（人教版）

该高中物理课件聚焦光的衍射、偏振及激光，通过游标卡尺狭缝变窄观察光斑变化、针尖小孔观察太阳光等实验导入，衔接光的直线传播与衍射的关系，搭建从现象到本质的学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过偏振片旋转观察亮度变化等实验培养探究能力，结合单缝衍射与双缝干涉的对比分析，运用Δx=lλ/d公式体现科学思维中的模型建构与推理，联系激光通信、医疗等应用渗透科学态度与责任。学生能深化光的波动性观念，教师可提升教学效率。

第四章　光 4．5　光的衍射　4．6　光的偏振　激光 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 目录 contents Part 01 课前预习·梳理教材 Part 02 课堂探究·核心突破 Part 04 课时作业(二十五) Part 03 课堂达标·素养提升 第四章 光 返回导航 1 课前预习·梳理教材 返回导航 第四章 光 返回导航 1 宽 相当 第四章 光 返回导航 1 等宽 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 一切方向振动 强度 偏振 第四章 光 返回导航 1 垂直 相同 恒定 一致 第四章 光 返回导航 1 平行度 汇聚一点 空间 时间 能量 第四章 光 返回导航 1 × × × √ √ √ 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 课堂探究·核心突破 返回导航 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法 (1)根据条纹的宽度区分：双缝干涉的条纹是等宽的，条纹间的距离也是相等的；而单缝衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的条纹变窄． (2)根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮度变化很小；而单缝衍射条纹中央亮纹最亮，两侧的亮纹逐渐变暗．　　 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 课堂达标·素养提升 返回导航 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 课时作业（二十五） 点击进入 word 第四章 光 返回导航 1 谢谢观看 第四章 光 返回导航 1 学习 目标 1．了解光的衍射概念及产生明显衍射现象的条件． 2．知道衍射、衍射光栅在生产生活及科学技术中的应用，了解科学、技术和社会的关系． 3．通过光的衍射的学习，对光的直线传播现象提出质疑，会从不同角度思考物理问题． 4．通过观察光的偏振现象，知道光是横波． 5．知道偏振光和自然光的区别，能运用偏振知识解释生活中的一些光学现象． 6．了解激光的特性，能举例说明激光技术在生产生活中的应用． 一、光的衍射 1．光的衍射现象：单色平行光照射狭缝，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到相当宽的地方的现象． 2．衍射图样特点 (1)用单色光照射狭缝，屏上出现明暗相间的条纹，且中央亮条纹较__． (2)用白光照射狭缝，屏上出现彩色条纹． 3．明显衍射的条件：在障碍物的尺寸与光的波长____，甚至比光的波长还小． 4．衍射光栅 (1)定义：由许多____的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件． (2)分类 ①透射光栅；②反射光栅． 5．泊松亮斑：用平行单色光照射不透光的小圆盘，在圆盘后边阴影中心有一个亮斑，这就是泊松亮斑． 二、光的偏振 1．偏振 (1)不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能不同的现象，称为偏振现象． (2)横波的振动方向称为偏振方向． (3)偏振现象是横波的特有现象，纵波没有偏振现象． 2．光的偏振 (1)偏振片由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，沿这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，这个偏振方向叫做透振方向． (2)自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向上沿____________的光，而且沿各个方向振动的光波的____都相同． (3)偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，沿着某一特定方向振动的光．自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面的反射光和折射光都是____光，入射角变化时偏振的程度也有所变化． 3．偏振现象的应用 摄影中应用偏振光：为了消除反射光的影响，在镜头前安装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向____，减弱了反射光进入镜头． 三、激光的特点及其应用 1．相干性：激光具有频率____、相位差____、偏振方向____的特点，具有高度的相干性． 应用：光纤通信． 2．平行度：激光的______非常好，传播很远的距离仍能保持一定的强度． 应用：激光________，读取光盘上记录的信息等． 3．亮度高：它可以在很小的____和很短的____内集中很大的____． 应用：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． [自我诊断] 1．判断下列说法的正误． (1)衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的．( ) (2)只有波长长的光才发生衍射现象．( ) (3)横波和纵波都能产生偏振现象．( ) (4)自然光通过偏振片可以获得偏振光．( ) (5)用激光做双缝干涉实验是应用了激光具有高度的相干性的特点．( ) (6)利用激光的平行度好的特点，可以利用激光进行距离测量．( ) 2．如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)．在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是(　　 ) A．红黄蓝紫　　　　　 B．红紫蓝黄 C．蓝紫红黄 D．蓝黄红紫 解析：选B　双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹．相邻亮条纹间距Δx＝eq \f(l,d)λ，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3分别对应于红光和蓝光．而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，黄光波长比紫光波长长，即2、4分别对应于紫光和黄光．综上所述，1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B正确． 一、光的衍射 [问题探究] (1)让一束红光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，逐渐减小两个卡脚之间的距离，使缝越来越小，观察照在屏幕上光斑现象的变化．缝宽大约多大时屏幕上出现条纹？缝间距变小时，条纹有什么变化？ (2)用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔，用眼睛通过小孔观察太阳光，会观察到什么现象？ 答案：(1)大约0．4 mm时会出现条纹，当缝间距变小时，屏幕上条纹间距逐渐变宽，但亮度逐渐减弱． (2)会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环． [知识深化] 1．光的衍射现象和光的直线传播的关系 光的直线传播只是一个近似的规律，当光的波长比障碍物或小孔尺寸小得多时，光可以看成沿直线传播；在小孔或障碍物尺寸跟波长相当，甚至比波长还要小时，衍射现象就十分明显． 2．三种衍射图样的比较 三种衍射图样如图所示： (1)单缝衍射图样 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，入射光波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大． ④用白光做单缝衍射实验时，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． (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． 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)圆屏衍射图样(泊松亮斑) ①中央是亮斑． ②形成泊松亮斑时，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． ③周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小． (多选)对光的衍射现象的定性分析，正确的是(　　) A．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象 B．衍射条纹图样是光波相互叠加的结果 C．光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据 D．光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论 答案：ABC 二、单缝衍射与双缝干涉的比较 名称 项目　　　 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 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相等 名称 项目　　　 单缝衍射 双缝干涉 相同点 成因 都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果 意义 都是波特有的现象，表明光是一种波 　利用图1所示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样．下列关于P处放置的光学元件说法正确的是(　　) A．甲对应单缝，乙对应双缝 B．甲对应双缝，乙对应单缝 C．都是单缝，甲对应的缝宽较大 D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大 解析：选A　单缝衍射图样的中央条纹亮且宽，相邻条纹间距不等；双缝干涉图样中相邻条纹间距相等．根据题目中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，A选项正确． 三、光的偏振 [问题探究] 如图所示，取一个偏振片P，让阳光通过偏振片P，在P的另一侧观察，可以看到偏振片是透明的；在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，会看到什么现象？这说明什么？ 答案：会看到在旋转Q时光的亮度发生变化． 偏振片的作用类似于狭缝，只有振动方向与透振方向一致的光才能通过．当偏振片Q与P的透振方向平行时，穿过Q的光最强；当Q与P的透振方向垂直时，光不能透过Q． [知识深化] 1．偏振片和透振方向：偏振片由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，只有沿着这个方向振动的光波才能顺利通过偏振片，这个方向叫作“透振方向”． 2．光的偏振现象表明光是一种横波． 3．自然光和偏振光的比较 自然光 偏振光 光的来源 直接从光源发出的光 自然光通过起偏振器后的光 光的振动方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所有方向，且沿各个方向振动的光强度都相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某一特定方向(与起偏振器透振方向一致) 举例 太阳、电灯、蜡烛火焰等直接发出的光 自然光在介质表面反射和折射形成的光 4．偏振现象的应用 偏振片 与透振方向 偏振片由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，只有沿着这个方向振动的光波才能通过偏振片，这个方向叫作“透振方向” 两种获得偏振光的方法 (1)让自然光通过偏振片 (2)自然光射到两种介质的交界面，如果光入射的方向合适，使反射光线和折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光．自然光经过反射或折射后会变成偏振光 部分应用 (1)拍摄水下、玻璃橱窗内的物体的像时，在镜头前安装消除反射光的偏振滤光片 (2)立体电影 (3)液晶显示屏 (多选)鉴别奶粉的质量，奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了．如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是(　　 ) A．到达O处的光的强度会明显减弱 B．到达O处的光的强度不会明显减弱 C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光的强度仍为最大，偏振片B转过的角度等于α D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光的强度仍为最大，偏振片A转过的角度等于α 解析：选ACD　自然光通过偏振片后得到振动方向与偏振片的透振方向平行的偏振光，该偏振光经被测样品后，其偏振方向发生了偏转，即相对于光的传播方向向左或向右旋转一个角度α，到达B的光的偏振方向与B的透振方向不完全一致，故O处光的强度会明显减弱，故A正确，B错误；若将A或B转动一个角度，使得O处光的强度仍为最大，说明它们转过的角度等于α，故C、D都正确． [针对训练] (多选)如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则(　　) A．图中a光为偏振光 B．图中b光为偏振光 C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮 D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮 解析：选BD　自然光沿各个方向发散是均匀分布的．通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光．从电灯直接发出的光为自然光，选项A错误；它通过A偏振片后，即变为偏振光，选项B正确；设通过A的光沿竖直方向振动，若B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，则P点无光亮，将B转过180°后，P处仍无光亮，选项C错误；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过沿竖直方向振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，选项D正确． 四、激光 1．激光的产生 激光是原子受激辐射产生的光，发光的方向、频率、偏振方向均相同，两列相同激光相遇可以发生干涉，激光是人工产生的相干光． 2．激光的特点及应用 性质 应用 相干性强：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 平行度好：激光的平行度非常好，传播很远的距离后仍能保持一定的强度 激光会聚一点，读取光盘上记录的信息，激光测距等 亮度高：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 (多选)激光技术是在1958年发明的．激光被誉为神奇的光，关于激光的应用下列说法中正确的是(　　) A．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量就集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度 B．由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息 C．用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响 D．能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光通过地球大气时不会发生折射 解析：选AB　激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量就集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度，故A正确；由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息，故B正确；用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光方向性好、能量高，能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光的平行度好、方向性好，但都会不同程度地受大气影响，故C、D错误． 1．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：选D　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． 2．如图所示的四幅明暗相间的条纹图样，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)．则下面的四幅图从左到右排列，亮条纹的颜色依次是(　　) A．红　黄　蓝　紫　 B．红　紫　蓝　黄 C．蓝　紫　红　黄 D．蓝　黄　红　紫 解析：选B　双缝干涉条纹是等间距的条纹，单缝衍射条纹是中间最宽、两边越来越窄的条纹，因此1、3是干涉条纹，2、4是衍射条纹．干涉条纹中，光的波长越长，条纹越宽，因此1是红光，3是蓝光．同一单缝衍射条纹，波长越长，条纹越宽，因此2是紫光，4是黄光． 3．(多选)如图所示，a是一偏振片a的透振方向为竖直方向．下列四种入射光束哪几种照射a时能在a的另一侧观察到透射光(　　) A．太阳光 B．沿竖直方向振动的光 C．沿水平方向振动的光 D．沿与竖直方向成45°的光 解析：选ABD　只要光的振动方向不与偏振片的透振方向垂直，光都能通过偏振片．太阳光、沿竖直方向振动的光、沿与竖直方向成45°角振动的光均能通过偏振片，A、B、D正确． 4．关于激光的应用问题，下列说法正确的是(　　 ) A．光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中传递信息的 B．计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用激光有相干性的特点 C．医学中用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点 D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点 解析：选C　由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用了激光的相干性，A错误；计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好，B错误；医疗中用激光做“光刀”利用了激光的亮度高的特点，C正确；激光测距利用的是激光的平行度好的特点，D错误． $$