6.光的衍射与偏振 7.激光（表格式教学设计）物理教科版2019选择性必修第一册

第6节 光的衍射与偏振 第7节 激光 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第6节 光的衍射与偏振 第7节 激光 教学 目标 物理观念 通过观察光的衍射现象,了解光的衍射的概念,认识衍射图样的特点；通过观察光的偏振现象,知道光是横波；理解激光的产生机制—受激辐射，掌握激光的四大基本特性:单色性好、方向性强、相干性高、亮度高。 科学思维 通过学习光的衍射现象,会从不同角度思考物理问题,并分析、总结产生明显衍射现象的条件；通过分析光的偏振实验,建构自然光及偏振光模型,理解利用偏振现象来辨别光是横波的方法；通过对比普通光源与激光的差异，运用归纳与比较的方法提炼激光的特性，提升抽象概括能力。 科学探究 通过对比光的衍射现象与光的干涉现象,探究衍射图样中出现明暗条纹的原因；通过学习偏振光与自然光的区别,运用偏振知识解释生活中一些常见的光学现象；能够设计简单的实验方案验证激光的方向性和相干性，如用激光笔照射狭缝观察衍射条纹。 科学态度 与责任 通过学习衍射、衍射光栅在生产、生活以及科学技术中的应用,了解科学、技术和社会的关系，理解物理规律的实用价值；感受激光技术在医疗、通信、制造等领域的广泛应用，增强科技服务于社会的责任意识；认识我国在激光技术领域的发展成就（如“神光”装置），激发民族自豪感与科学探索热情。 教学 重难点 1.通过观察演示实验，知道光的衍射现象，知道产生明显衍射现象的条件，知道光的偏振现象，激光的四大特性及其物理含义(重点)。 2.通过分析衍射条纹的特点，能正确区分衍射条纹和干涉条纹，理解“受激辐射”这一量子过程，建立激光产生的微观图像(重难点)。 3.通过演示实验，观察光的偏振现象，知道光是一种横波，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常见光学现象(重难点)。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 教师：光的干涉现象反映了光的波动性，说明光是一种波，我们知道“光沿直线传播”，为什么影子的边缘会虚化？ 学生思考并回答问题。 新课讲授 一、光的衍射 教师：波在它传播的方向上遇到障碍物或孔时，波绕到障碍物阴影里去继续传播的现象叫做光的衍射。展示实验图片。 播放光的单缝衍射实验视频。 将一束单色光垂直照射到单缝上，请同学们注意观察单缝宽度变化时，屏幕上的条纹变化。说说单缝衍射图样有什么特点？ 学生：明暗相间的条纹；中央亮条纹最宽最亮，越往外越暗、越窄；不等距。 教师：也就是因为光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去所形成的。 请结合视频内容，小组合作，说说单缝衍射图样与狭缝的关系。 学生：①波长一定时， 单缝越窄，中央条纹越宽，条纹间距越大．衍射越明显。 ②单缝不变时， 波长越长，中央亮纹越宽，条纹间隔越大．衍射越明显。 教师：展示几种光的单缝衍射图样。 请结合教材内容，小组合作，说说发生明显衍射的条件是什么？ 学生：发生明显衍射的条件：障碍物的尺寸与光的波长差不多，或比波长小时。 教师：展示白光的单缝衍射图样。 思考：分别让红光和蓝光通过相同的单缝和双缝，得到下列四个干涉或衍射图样，试分析哪些是干涉，哪些是衍射，每个图样的颜色。 提问：小组合作，说说单缝衍射和双缝干涉有何异同？ 学生：如图所示 教师：播放各种常见的衍射实验视频。 展示圆孔衍射和圆盘衍射图片。 思考：在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么？ 学生观看视频，回答问题。 小组合作，得出结论。 小组合作，思考问题，各抒己见。 新课讲授 二、光的偏振 激光 教师：播放横波的偏振视频。 偏振现象：不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能不同。 偏振方向：横波的振动方向。 提问：如果换成纵波，能发生偏振现象吗？ 学生：对一列纵波，无论缝的方向如何，纵波都能通过。纵波不发生偏振现象。如图所示 教师：我们可以利用是否发生偏振现象来区分横波与纵波。 偏振片：一种光学器件，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，这个方向叫做“透振方向”。 自然光：太阳、日光灯、发光二极管等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。 偏振光：自然光通过偏振片后就变成了偏振光，反射光、折射光均为偏振光。 提问：小组合作，从上图中，你们有什么发现？ 学生：光是一种横波。 教师：播放视频。 提问：小组合作，说说偏振现象的应用有哪些？ 学生：3D电影、偏振滤镜等。 教师：展示图片。 教师：日光灯等一般光源，某原子什么时刻发光、在哪个方向偏振、传播方向、频率也不一定相同。那如何才能获得频率相同、相位差恒定、振动方向一致的光呢？这就不得不提到激光了。 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。 提问：小组合作，说说激光都有哪些应用呢？ 学生：光纤通信、全息照相、精确的测距、提供目标指引、读取光盘上记录的信息、激光束切割、焊接、医学上可以用激光做“光刀”等。 教师：展示图片。 学生观看视频，回答问题。 课 堂 练 习 1.(多选)关于光的衍射现象，下列说法正确的是(　　) A．红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹 B．白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹 C．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射 D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射 答案　AC 解析　红光照到狭缝上产生的衍射图样是红暗相间的直条纹，白光的单缝衍射图样是彩色条纹，A正确，B错误；光照到不透明小圆盘上，在其阴影中心处出现亮斑，是衍射现象，C正确；D项中光照到较大圆孔上出现大光斑，仍存在光的衍射，只是不明显，D错误． 2.如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图是不同的单色光通过同一双缝或单缝形成的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点可以得出的正确结论是(　　) A．甲、乙是光的干涉图样 B．丙、丁是光的干涉图样 C．形成甲图样的光的波长比形成乙图样的光的波长短 D．形成丙图样的光的波长比形成丁图样的光的波长短 答案　A 解析　干涉条纹是等间距的条纹，因此题图甲、乙是干涉图样，题图丙、丁是衍射图样，故A正确，B错误；由公式Δx＝λ可知，条纹宽的光的波长长，所以形成甲图样的光的波长比形成乙图样的光的波长长，故C错误；形成丙图样的光的波长比形成丁图样的光的波长长，故D错误． 3.(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，它通过偏振片A后，即变为偏振光，故A错，B对；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；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C错，D对． 4.关于激光的应用，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 答案　C 解析　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． 课 堂 小 结 本节课对衍射图样特征的认识，将衍射图样与干涉图样进行对比,加深学生对衍射图样特征的理解,也能使学生有效分析衍射与干涉的联系,进而对光的波动性的本质有更深层次的理解。偏振是区别横波和纵波的重要依据。通过阅读相关资料、视频学习等,让学生了解了激光的产生机理、特性及应用。 板 书 设 计 第6节 光的衍射与偏振 第7节 激光 一、光的衍射 1.用单色平行光照射狭缝，当缝很窄时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方，这就是光的衍射现象。 2.发生明显衍射现象的条件：在障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象十分明显。 二、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，这种现象称为“偏振现象”，横波的振动方向称为“偏振方向”。 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，沿着这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，这个方向叫作“透振方向”。 (2)自然光和偏振光 ①自然光：太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同。这种光是“自然光”。 ②偏振光：在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动，这种光叫作偏振光。 (3)光的偏振现象说明光是一种横波。 三、激光 激光是一种频率相同、相位差恒定、振动方向一致的人造光波，具有高度的相干性。用激光作为光源更容易完成双缝干涉实验和单缝衍射实验。 激光的平行度非常好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度，可以用来进行精确的测距。 激光的亮度很高，它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，可以用来切割、焊接等。 作业 布置 1.完成教材课后作业：“自我评价”。 2.配套分层作业。 教学反思 通过复习机械波衍射的知识使学生打通机械波与光波的联系,关联已有知识,实现知识迁移。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $