4.6 光的衍射和偏振 4.7 激光 课件 -2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦光的衍射、偏振和激光三大核心知识点，通过情境导学问题（如机械波衍射条件引出光波衍射条件，3D眼镜原理引出偏振）搭建学习支架，帮助学生衔接前后知识，构建完整认知体系。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过正误辨析、对比表格（如单缝衍射与双缝干涉条纹特点比较）及生活实例（激光测距、3D电影），培养学生模型建构与科学推理能力，既助力学生深化概念理解，也为教师提供结构化教学资源，提升课堂效率。

第六节　 光的衍射和偏振 第七节　激光 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,能正确区分衍射条纹和干涉条纹.(重难点) 3.知道光的偏振现象,了解光是一种横波,并了解偏振现象在生产、生活中的实际应用.4.了解激光的特性和应用. [学习目标]　 知识点一　光的衍射 「情境导学」 (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? 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)用单色平行光照射一狭缝,在光屏上形成的明条纹的范围远大于狭缝的宽度,说明什么? 提示:(2)说明光绕到了障碍物的后边,发生了狭缝衍射. (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:(3)说明光绕到了障碍物的后边,发生了圆孔衍射. 「知识整合」 1.光的狭缝衍射现象:光绕过了狭缝边缘传播,而不是沿 ,这就是光的狭缝衍射现象. (1)当狭缝较宽时,光屏上是 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 亮且宽、两边 、 的光带,整个图样 光通过狭缝按直线传播所能照亮的区域. 2.圆孔衍射现象:当圆孔 时,圆形光环的图样 通过圆孔时按照直线传播所能照亮的区域,这种现象就是圆孔衍射现象. 直线传播 一条 中央 对称分布 明暗相间 远大于 足够小 远大于 3.圆板衍射(泊松亮斑) 若在单色光传播中放一个较小的圆形障碍物,会发现在影的中心有一个亮斑,这就是泊松亮斑,其特点是中央是亮斑(与圆孔衍射图样中心亮斑相比,泊松亮斑较小),圆板阴影的边缘是模糊的,在阴影外还有间距不等的明暗相间的圆环,且亮环或暗环间距随半径增大而减小. 4.发生明显衍射现象的条件:障碍物的尺寸与光的波长 ,甚至 光的波长. 相当 小于 正误辨析 (1)所有光都能发生衍射现象.(　 　) (2)衍射和干涉条纹都是明暗相间的,所以二者是一样的.(　 　) (3)单色光的圆孔衍射,中央为大且亮的圆斑,周围为等间距的同心圆.(　 　) (4)红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹.(　 　) (5)白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹.(　 　) √ × × √ × [例1] (几类衍射现象的判断)(多选)(2025·广东广州月考)关于下列图的判断,准确无误的有(　　 ) [A] 甲图是圆孔衍射的图样,乙图为“泊松亮斑” [B] 甲图为“泊松亮斑”,乙图是圆孔衍射的图样 [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 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”,而圆孔衍射的图样是中间有“亮斑”,无阴影,A正确,B错误;题图丙是双缝干涉的图样,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. ·归纳总结· 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 ·归纳总结· 圆盘 衍射 (1)中央是亮斑. (2)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 ·归纳总结· [训练1] (单缝衍射现象)(2025·广东东莞月考)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 B 【解析】 缝的宽度d越小,衍射现象越明显,入射光的波长越长,衍射现象越明显,B正确. [训练2] (圆孔衍射与圆盘衍射的比较)(2025·广东江门月考)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,下列说法正确的是(　　) [A] 图甲的亮斑是“泊松亮斑”,属于圆板衍射 [B] 图乙的亮斑是“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确实有这个亮斑 [C] 不管是圆孔衍射还是圆板衍射,影像的边缘轮廓都是清晰的 [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 D 【解析】 题图乙的亮斑是“泊松亮斑”,属于圆板衍射,故A错误;题图乙的亮斑是“泊松亮斑”,最早由泊松先推算出这个亮斑,但泊松认为这是非常荒谬的,后来阿拉果发现圆板中心有这个亮斑,故B错误;不管是圆孔衍射还是圆板衍射,影像的边缘轮廓都是模糊不清的,故C错误;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. [例2] (干涉与衍射的判断)(多选)(2025·广东深圳期末)做单缝衍射实验和双缝干涉实验时,用激光比普通光源效果更好,图像更清晰.如图甲所示,如果将感光元件置于光屏上,则不仅能在光屏上看到彩色条纹,还能通过感光元件中的信号转换,在电脑上看到光强的分布情况,如图乙、丙所示.下列说法正确的有(　　 ) [A] 做单缝实验时,光强分布图如图乙所示 [B] 做单缝实验时,光强分布图如图丙所示 [C] 做双缝实验时,光强分布图如图乙所示 [D] 做双缝实验时,光强分布图如图丙所示 AD 【解析】 双缝干涉条纹等间距且中央和两侧亮度变化很小,单缝衍射条纹一定不等间距,是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹且中央亮条纹最亮,两侧亮条纹逐渐变暗.若做单缝实验时,光强分布图如题图乙所示;若做双缝实验时,光强分布图如题图丙所示,故B、C错误,A、D正确. ·规律总结· 区分单缝衍射图样与双缝干涉图样的方法 名称 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,亮度基本相同 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 ·规律总结· 知识点二　光的偏振 「情境导学」 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. 「知识整合」 1.偏振片 (1)当光的振动方向与透振方向 时,光能完全通过偏振片;当光的振动方向与透振方向 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 时,观察到的光最强;当两块偏振片的透振方向 时,几乎观察不到光.如图所示. 平行 垂直 一致 垂直 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 . 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 的作用;3D电影. 横波 反射光 [例3] (对偏振光的理解)(多选)关于自然光和偏振光,下列说法正确的有 ( 　　) [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 BD 【解析】 自然光沿各个方向振动的强度相同,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,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,C错误;太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光,D正确. ·规律总结· 自然光与偏振光的比较 光 自然光 偏振光 不 同 点 来源 直接从光源发出的光 自然光通过偏振片后的光;由某种介质反射或折射的光 振动 方向 在垂直于光的传播方向的平面内,光沿各个方向振动,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,光沿某个特定方向振动 (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 [训练3] (多选)下列关于光的偏振现象的应用正确的有(　 　) [A] 自然光通过起偏器后成为偏振光,利用检偏器可以检验出偏振光的振动方向 [B] 立体电影利用了光的干涉现象 [C] 茶色眼镜利用了光的偏振现象 [D] 拍摄日落时水面下的景物时,在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响 AD 【解析】 自然光通过起偏器后成为偏振光,利用检偏器可以检验出偏振光的振动方向,故A正确;立体电影利用了光的偏振现象,故B错误;茶色眼镜的镜片是有色镜片,它只能通过与镜片相同颜色的光,以减弱光的透射,不是偏振现象,故C错误;经水面反射的光振动方向会发生改变,故在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响,故D正确. 知识点三　激光 「情境导学」 (1)如图所示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? 提示: (1)激光的平行度更好.　 (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: (2)能量高. 「知识整合」 1.激光的产生 激光是原子受激辐射产生的光. 2.激光的特点及应用 (1)单色性好, 好,其应用在光纤通信、光的干涉、激光全息照相等. (2)平行度好,可应用在激光通信、测距和跟踪目标、CD唱片、计算机光 盘等. (3) 高,可应用在“光刀”、激光切割、激光武器等. 相干性 亮度 [例4] (激光的应用)(多选)(2025·广东广州统考)关于激光的应用,下列说法正确的有(　 　 ) [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 ABC 【解析】 光纤通信主要利用激光的相干性好的特点,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,B正确;医学中用激光做“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,C正确;激光测距利用的是激光的平行度好的特点,D错误. [训练4] (多选)(2025·广东深圳期末)激光被誉为“神奇的光”.关于激光的应用,下列说法正确的有(　 　) [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 AB 【解析】用激光来控制核聚变,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,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,B正确.用激光拦截导弹,摧毁卫星,是因为激光的亮度高；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. [训练5] (多选)将激光束的宽度聚集到纳米级(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 【解析】 激光的平行度好,故可聚焦到很小的范围;激光的亮度高、能量大,故可修复器官、进行基因修复.选项B、D正确. 感谢观看 $