4.6 光的衍射与偏振 4.7 激光 课件 -2025-2026学年高二上学期物理教科版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦光的衍射、偏振及激光，从生活现象提问导入，联系波的衍射旧知，通过“隔墙有耳”“阳光穿树叶缝隙”等插图及实验现象分析，搭建从波的共性到光的特性的认知支架，系统呈现衍射现象、条件、图样，偏振分类、应用及激光特性与应用。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过狭缝衍射、泊松亮斑等实验及圆孔与圆盘衍射图样对比，培养模型建构与推理能力，结合偏振相机滤光、激光医疗等应用体现科学态度与责任，采用实验探究与案例分析教学，知识框架图小结辅以练习题，助力学生提升探究与应用能力，为教师提供结构化教学资源。

第四章 光及其应用 第6~7节 光的衍射与偏振 激光 既然光也是一种波，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射，而且常常说“光沿直线传播”呢？ 我们知道，波能够绕过障碍物发生衍射。例如声音能绕过障碍物。 1.狭缝衍射：在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，缝后放一个光屏。用单色平行光照射狭缝，我们看到，当缝比较宽时，光沿着直线通过狭缝，在屏上产生一条与缝宽相当的亮条纹。但是，当缝调到很窄时，尽管亮条纹的亮度有所降低，但是宽度反而增大了，而且还出现了明暗相间的条纹。 光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现象叫光的衍射现象。 衍射时产生的明暗条纹叫衍射图样。 一、光的衍射 光的明显衍射条件：障碍物或孔的尺寸小于波长或者和波长差不多 2.圆孔衍射 孔较大时——屏上出现清晰的光斑 S 孔较小时——屏上出现衍射花样（亮暗相间的不等间距的圆环，这些圆环的范围远远超过了光沿直线传播所能照明的范围）。 原因:来自单缝或圆孔上不同位置的光，在屏上叠加的结果。 圆孔衍射图样的两个特点： ①单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的不距的圆环，越向外，亮环亮度越低。 ②白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色，周围是彩色圆环。 圆孔衍射现象 3.圆盘衍射 不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，历史上曾有一个著名的衍射图样——泊松亮斑。 实验：在光束中放一个不透明圆盘 现象：在不透明圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑。 中心有小亮斑 圆孔衍射 圆盘衍射 圆盘和小圆孔的衍射图样对比 相同点：均是明暗相间的光环,中心均有亮斑 不同点： ①圆孔衍射中心亮斑较大,而泊松亮斑较小； ②圆孔衍射亮环或暗环间距随半径增大而增大,圆盘衍射亮环或暗环间距随半径增大而减小； ③圆孔衍射的背景是黑暗的,而圆盘衍射图样中的背景是明亮的。 1.偏振现象：不同的横波，传播方向相同，振动方向不同的现象。 偏振方向：横波的振动方向。 二、光的偏振 狭缝与振动方向平行，振动通过狭缝传到木板的另一侧 狭缝与振动方向垂直，振动被狭缝挡住不能向前传播 无论狭缝怎样放置，弹簧上的纵波都可以通过狭缝传播到木板的另一侧 将这根软绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波。 原因：纵波振动方向与波的传播方向在同一直线。 现象：旋转偏振片，屏上的亮度不变。 光源通过一个偏振片，且顺时针旋转偏振片。 结论：没有发生偏振现象 ？ 光不是横波 2.光的偏振现象 现象：旋转偏振片Q，屏上的亮度发生变化 光源通过两个偏振片，且顺时针旋转后一个偏振片Q。 结论：发生偏振现象 光是横波 ？ 3.自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光。 特点：包含在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。 偏振光 偏振光：在垂直于传播方向的平面上，沿某个特定的方向振动的光。 通常看到的绝大多数光都是偏振光。自然光在玻璃、水面、木质等表面反射时，反射光和折射光都是不同程度的偏振光。 自然光入射 振动方向垂直于纸面的光较强 偏振光的实验研究 未加偏振片拍摄的照片 加偏振片拍摄的照片 1.相机加偏振滤光片 三、偏振现象的应用 在放映时，每个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振方向相互垂直。 观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的偏振方向与左面放像机上的偏振方向相同；右眼偏振片的偏振方向与右面放像机上的偏振方向相同。 这样，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察，在人的脑海中就形成立体化的影像了。 2.观看立体电影 光是从物质的原子中发射出来的。原子获得能量以后处于不稳定状态，它会以光的形式把能量发射出去。 普通光源发出的自然光是许多频率、相位、偏振以及传播方向各不相同的光的杂乱无章的混合。两个独立的普通光源发出的光不会发生干涉。 物体发光原理 某些物质的原子中的粒子受光或电刺激，使低能级的原子变成高能级原子，在向低能态跃迁时辐射出传播方向、偏振、相位等性质完全相同的光波，这种光叫做激光。 四、激光的特性及其应用 1.相干性好（单色性强）； 用激光做光源观察光的干涉和衍射 光纤通信 2.平行度好（方向性好）； 激光测距 激光指向、识别和跟踪，如雷达 激光刻录和读取 3.强度大 激光加工 激光治疗 激光武器 光的衍射、偏振、激光 光的衍射 衍射现象：光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现象。 衍射条件：缝的尺寸接近波长或比波长还要小。 衍射图样 单缝衍射 圆孔衍射 泊松亮斑 光的偏振 光的分类 偏振现象及应用 激光 特性 应用 自然光，偏振光 1.下列现象中属于衍射现象的是（　　） A．马路上积水的油膜的彩色 B．肥皂膜上出现的彩色条纹 C．雨后天空出现彩虹 D．对着日光灯从两铅笔的缝中看到的彩色条纹 D 2.(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 BD 3.（多选）将激光束的宽度聚焦到纳米级(10-9 m)范围内，可修复人体已损坏的器官，可对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人无奈的癌症、遗传疾病彻底根除，以上功能是利用了激光的（ ） A.单色性好 B.平行度好 C.粒子性 D.高能量 BD Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $