4.7 第六节　光的衍射和偏振　第七节　激光-【正禾一本通】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

本高中物理讲义聚焦光的衍射、偏振及激光三大核心知识点，以光的波动性为脉络，先通过衍射现象及条件建立波动观念，再以偏振现象证明光是横波，最后结合激光特性及应用形成完整知识体系，提供情境导入、实验互动、对比归纳等学习支架。 资料特色在于以科学探究为核心，通过调整圆孔直径观察衍射等师生互动实验培养探究能力，用表格对比衍射图样、激光特点等发展科学思维，结合3D眼镜、激光测距等实例深化物理观念。课中助力互动教学，课后通过高考题及测评练习帮助学生查漏补缺。

第六节　光的衍射和偏振　第七节　激光 【素养目标】　1.知道光的衍射现象，知道发生明显衍射现象的条件。　2.知道光的衍射条纹的特点。　3.知道光的偏振现象，了解光是一种横波。　4.了解激光的特性和应用。 知识点一　光的衍射 【情境导入】　 1．回顾机械波发生明显衍射的条件，思考光波发生明显衍射的条件，为什么光的衍射不容易观察到？ 2．用单色平行光照射一狭缝，在光屏上形成的亮条纹的范围远大于狭缝的宽度，说明什么？ 3．用点光源照射一个小圆孔，光屏上形成的亮斑和亮环的范围远大于孔的尺寸，说明什么？ 提示：1．当障碍物或孔的尺寸小于或等于光的波长时，才发生明显衍射，而光的波长很小，不易找到足够小的障碍物或孔，故光的衍射不易观察到。 2. 说明光绕到了障碍物的后边，发生了狭缝衍射。 3．说明光绕到了障碍物的后边，发生了圆孔衍射。 【教材梳理】 (阅读教材P116—P117完成下列填空) 1．光的狭缝衍射现象：光绕过了狭缝边缘传播，而不是沿直线传播，这就是光的狭缝衍射现象。 (1)当狭缝较宽时，光屏上是一条亮的光带，符合光的直线传播规律。 (2)当狭缝变窄时，光屏上会出现中央亮且宽、两边对称分布、明暗相间的光带，整个图样远大于光通过狭缝时按照直线传播所能照亮的区域。 2．光的圆孔衍射现象：当圆孔足够小时，能观察到中央为明显的亮斑，周围是明暗相间的圆形光环的图样。圆形光环的图样远大于通过圆孔时按照直线传播所能照亮的区域，这就是光的圆孔衍射现象。 3．发生明显衍射现象的条件：障碍物的尺寸与光的波长相当，甚至小于光的波长。 【师生互动】　取一块不透光的板，在板的中间开一个直径大小可调的圆孔。装置如图甲所示，用点光源照射圆孔，开始圆孔的直径较大时，在屏上会出现一个如图乙所示的明亮圆形光斑；继续调小圆孔的直径，在屏上会出现如图丙所示较小的明亮圆形光斑；继续调小圆孔的直径约为1 mm，在屏上会出现如图丁所示的明暗相间的条纹。 任务1．图乙、丙中的情景是什么现象？ 任务2．图丁中的情景是什么现象？ 提示：任务1.图乙、丙中的情景是光的直线传播现象。 任务2.图丁中的情景是光的衍射现象。 (多选)(2024·福建厦门高二月考)关于下列图的判断，准确无误的是(　　 ) A．甲图是小孔衍射的图样，乙图为“泊松亮斑” B．甲图为“泊松亮斑”，乙图是小孔衍射的图样 C．丙图是双缝干涉图样，丁图是单缝衍射图样 D．丙图是单缝衍射图样，丁图是双缝干涉图样 答案：AC 解析：“泊松亮斑”是“小圆盘”产生的衍射现象，形成的衍射图样是阴影中心有一个“亮斑”，而小孔衍射的图样是中间有“亮斑”，无阴影，A正确，B错误；题图丙很明显是双缝干涉的图样，因为干涉图样中的条纹间距是相等的，单缝衍射图样中的条纹间距是不相等的，中间最宽、最亮，所以题图丁是单缝衍射图样，C正确，D错误。 学生用书第119页 三种衍射图样的比较 分类 图样 特点 单缝衍射 (1)单色光：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，亮条纹的亮度降低。 ③中央亮条纹的宽度、条纹间距跟入射光的波长、单缝宽度有关，入射光的波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。 (2)白光：中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹最宽、最亮。 圆孔衍射 (1)单色光：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。 (2)白光：中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环。 圆盘衍射 (1)中央是亮斑。 (2)形成“泊松亮斑”时，圆盘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)周围的亮环或暗环的间距随半径增大而减小。 某同学用红光做实验，拍摄到屏上亮条纹的照片如图甲、乙所示，则该同学做的是(　　 ) A．单缝衍射实验，甲图中单缝的宽度小 B．单缝衍射实验，乙图中单缝的宽度小 C．双缝干涉实验，甲图中双缝到屏的距离大 D．双缝干涉实验，乙图中双缝到屏的距离大 [解题指导]　单缝衍射的图样是中央条纹亮且宽，越靠外，条纹宽度越小，条纹间距不等，狭缝越小，衍射条纹中间越宽。 答案：A 解析：单缝衍射的图样，中央条纹亮且宽，越靠外条纹宽度越小，且缝越小，衍射条纹中间越宽，故A正确，B错误；双缝干涉条纹是明暗相间条纹且宽度相同，故C、D错误。 区分双缝干涉图样与单缝衍射图样的方法 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，两侧的亮条纹逐渐变窄。 2．根据条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮条纹的亮度变化很小；而单缝衍射条纹的中央亮条纹最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗。　　 针对练1．让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的圆孔，当此圆孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时，在孔后的屏上将先后出现的现象是(遮住侧面光)(　　 ) A．圆形光斑　倒立的烛焰　明暗相间的圆环 B．明暗相间的圆环　圆形光斑　倒立的烛焰 C．倒立的烛焰　圆形光斑　明暗相间的圆环 D．圆形光斑　明暗相间的圆环　倒立的烛焰 答案：A 解析：当圆孔较大时，屏上出现一个圆形光斑，随着圆孔缓慢地收缩，光斑逐渐变小；当圆孔小到一定程度时，屏上会出现倒立的烛焰，即小孔成像；继续使圆孔缓慢收缩，当圆孔的大小与光波波长相差不多时，在屏上可以观察到明暗相间的圆环，即圆孔衍射的图样；当孔闭合时，屏上就会一片黑暗，故A正确。 针对练2．(多选) (2024·潮州市高二校考)抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是(　　 ) A．这里应用的是光的衍射现象 B．这里应用的是光的干涉现象 C．如果屏上条纹变窄，表明抽制的丝变粗 D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细 答案：ACD 解析：当障碍物的尺寸与光的波长相当，或小于光的波长时，会发生明显的衍射现象，该装置应用了光的衍射现象，如果屏上条纹变窄，表明抽制的丝变粗；如果屏上条纹变宽，则抽制的丝变细。故选ACD。 学生用书第120页 知识点二　光的偏振 【情境导入】　立体电影放映时需要通过两台放映机，同步放映两组胶片，观众戴上特制的“3D”眼镜观看，就会产生立体感，使观众有身临其境的体验，若不戴上“3D”眼镜，则看到银幕上的画面就会出现重影而模糊不清。 “3D”眼镜应用了什么原理？ 提示：应用了光的偏振现象。 【教材梳理】 (阅读教材P117—P118完成下列填空) 1．偏振片 (1)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)实验：太阳光通过两个偏振片，当两块偏振片的透光方向一致时，观察到的光最强；当两块偏振片的透振方向垂直时，几乎观察不到光。 2．偏振光 (1)定义：具有特定振动方向的光。 (2)光的偏振现象说明光是一种横波。 3．偏振光的应用：偏振光眼镜可以有效地衰减进入眼睛的光强；镜头上偏振滤光片可有效地减弱水面、玻璃面反射光的作用；3D电影。 【师生互动】　为什么登山运动员佩戴偏振光眼镜，可以保护眼睛免受雪地强反射光的伤害？ 提示：雪地反射的太阳光在各个方向的振动强度都相同，当运动员佩戴偏振眼镜后，只有某个特定方向的偏振光可以进入人眼，大幅度衰减进入眼睛的光线，从而保护眼睛。 (多选)关于自然光和偏振光，以下说法正确的是(　　 ) A．自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振动的光波的强度可以不相同 B．偏振光是在垂直于传播方向的平面上，只沿着某一特定方向振动的光 C．自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光 D．太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光 答案：BD 解析：自然光沿各个方向振动的强度相同，故A错误；偏振光是在垂直于传播方向的平面上，只沿着某一特定方向振动的光，故B正确；自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后不能还原为自然光，故C错误；太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光，故D正确。 自然光与偏振光的比较 光 自然光 偏振光 不 同 点 光的 来源 直接从光源发出的光 自然光通过偏振片后的光或由某种介质反射或折射的光 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波的强度都相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某个特定方向(与偏振片透振方向一致) 相同点 不管是自然光还是偏振光，传播方向与振动方向一定垂直 学生用书第121页 针对练．(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 答案：BD 解析：自然光在垂直于传播方向的平面内，沿各个方向的振动是均匀分布的，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，故A错误；它通过偏振片A后，即变为偏振光，故B正确；设通过A的光沿竖直方向振动，而偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光，则P点无光亮，以SP为轴将B转过180°后，P处仍无光亮，故C错误；以SP为轴将B转过90°后，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，故D正确。 知识点三　激光 【情境导入】　1.如图是夜晚手电筒的光和微型激光笔产生的激光，哪种光的平行度更好？ 2．航母上激光武器可以拦截导弹和飞机，该武器主要利用激光的什么特性？ 提示：1.激光的平行度更好。 2．能量高。 【教材梳理】 (阅读教材P121—P123完成下列填空) 1．激光的特性 (1)单色性好；(2)相干性好；(3)平行度好；(4)亮度高。 2．激光的应用 (1)激光有广泛应用，形成很多和激光相关的产业，比如激光通信、激光武器、激光加工、激光医学、激光成像等。 (2)全息照相：能同时记录振幅与相位的照相叫作全息照相。 【师生互动】　激光的频率单一、颜色特别纯，可不可以不通过单缝，直接做双缝干涉实验？ 提示：可以。 (多选)关于激光的应用，下列说法中正确的是(　　) A．光纤通信是应用激光相干性好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中进行信息传递 B．计算机内用“磁头”可读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度好的特点来进行的 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 答案：ABC 解析：光纤通信主要利用激光的相干性好的特点，故A正确；计算机内的“磁头”可读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好的特点，故B正确；医疗中用激光做“光刀”和工业上用激光打孔都是利用了激光的亮度高的特点，故C正确；激光测距利用的是激光的平行度好的特点，故D错误。 1．激光的产生：激光是原子受激辐射产生的光。 2．激光的特点及其应用 特点(比普通光) 特点内容 应用 单色性好、 相干性好 激光是人工产生的相干光。激光的频率单一、颜色特别纯。用激光做衍射、干涉实验，效果很好 光纤通信、光的干涉、激光全息照相 平行度好 激光的方向性非常好，是一束几乎不发散的平行光，可以汇聚到很小的点上 测距和跟踪目标、CD唱片、计算机光盘 亮度高 激光能在很小的空间、很短的时间内集中很大的能量 “光刀”、激光切割 学生用书第122页 针对练．(多选)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 答案：AB 解析：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，是因为激光的平行度好、亮度高，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，但都会不同程度地受大气影响，故C、D错误。 1．(2024·重庆市万州联考)某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图甲、乙所示的图样，则下列说法错误的是(　　 ) A．甲图属于圆孔衍射 B．乙图的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮斑，后来泊松发现圆板中心的确有这个亮斑 C．不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是模糊不清的 D．发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到障碍物的影子里 答案：B 解析：根据衍射条纹的特点可知题图甲属于圆孔衍射，故A正确；题图乙的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮斑，但“泊松亮斑”不是泊松观察到的，故B错误；不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是模糊不清的，故C正确；发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到障碍物的影子里，故D正确。本题选择错误选项，故选B。 2．(2024·陕西西安高二月考)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 答案：B 解析：缝的宽度d越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽，但亮度变暗，光的传播路线越偏离直线，AC错误，B正确；入射光的波长越长，衍射现象越明显，D错误。 3．用如图所示装置研究偏振现象，P1、P2是两块完全相同的圆形偏振片，A、B为观测点，A、B和两块偏振片的中心共线，且偏振片与AB连线垂直，两偏振片可绕AB连线转动，下列说法正确的是(　　 ) A．固定P1，转动P2，则A、B处光强均发生变化 B．固定P2，转动P1，则A、B处光强均不发生变化 C．同时转动P1和P2，A处光强不变，B处光强可能变化 D．同时转动P1和P2，A、B处光强均发生变化 答案：C 解析：自然光沿着各个方向振动的光波强度均相同，故无论是否转动P1，A处光强不变，A、D错误；若转动P1，固定P2，或同时转动P1和P2，当两偏振片的透振方向平行时，B处光强最大，当透振方向垂直时，B处光强最小，故B处光强可能变化，B错误，C正确。 4．对于激光的认识，以下说法中正确的是(　　) A．普通光源发出的光都是激光 B．激光是自然界中普遍存在的一种光 C．激光是一种人工产生的相干光 D．激光一定比普通光的强度大 答案：C 解析：激光是原子受激辐射产生的光，是人工产生的一种相干光，与普通光源发出的光不同，故C正确，A、B错误；用途不同，不同激光的强度大小并不相同，激光的强度不一定比普通光大，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $