第5章 光的干涉、衍射和偏振 章末素养提升（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（鲁科版）

本讲义聚焦光的波动性核心知识点，系统梳理光的干涉（双缝干涉条件、条纹间距及图样，薄膜干涉应用）、衍射（明显衍射条件、图样及实例）、偏振（自然光与偏振光区别及横波证明）、激光（特点及应用），构建从现象到原理再到应用的学习支架。 该资料以核心素养为设计主线，物理观念部分整合知识点形成体系，科学探究通过“用双缝干涉实验测光的波长”培养实验能力，科学态度与责任结合激光通信、防蓝光镜片等应用体现技术价值。例题如偏振光判断、衍射图样分析等，课中辅助教师教学，课后帮助学生巩固知识、查漏补缺。

章末素养提升 素养再现 物理观念 光的几 种现象 光的干涉： (1)双缝干涉 ①条件：两列频率相同、相位差恒定、振动方向相同的光； ②条纹间距：Δy=λ； ③干涉图样：单色光是明暗相间、间隔均匀的条纹 (2)薄膜干涉 应用：增透膜、增反膜、检查平滑度 光的衍射： (1)发生明显衍射的条件：障碍物或狭缝的尺寸接近光的波长； (2)衍射图样：单色光是明暗相间、间隔不均匀的条纹； (3)实例：单缝衍射、圆孔衍射、泊松亮斑 光的偏振： (1)偏振光与自然光的区别； (2)偏振现象说明光是横波 激光： (1)特点：相干性好、方向性好、亮度高； (2)应用：光纤通信、激光测距、激光雷达、医疗、全息照相等 科学思维 光的本 性认识 能将光的干涉、衍射和偏振等与光波模型联系起来；能分析与光的干涉、衍射和偏振相关的光的波动性问题；能用与光的干涉、衍射和偏振相关的知识解释生活中光的波动性问题 科学探究 能完成“用双缝干涉实验测光的波长”等物理实验。能分析相关事实，提出并准确表述在实验中可能出现的物理问题；能在他人帮助下制订实验方案，会解释实验原理，能用双缝干涉仪等相关器材收集数据；能分析数据、双缝干涉条纹等信息，测得光的波长；能撰写规范的实验报告，在报告中能呈现设计的实验表格、数据分析过程及实验结论，能有效陈述并讨论交流实验过程中的问题 科学态度 与责任 1.通过偏振现象的应用，能体会物理技术应用对人类生活与社会发展的影响；有学习物理、服务社会的志趣；能为科学家在光纤方面的伟大成果而感到自豪。 2.通过双缝干涉实验，能体会物理实验器材的创新对科学测量的推进作用；有学习物理的内在动机与热情，能感受物理学之美；能认识科学普及的重要性，能在科学普及活动中发挥积极的作用 提能训练 例1　对于自然光和偏振光，以下认识正确的是(　　) A.从太阳、蜡烛等普通光源直接发出的光是自然光 B.自然光通过一个偏振片后成为偏振光，偏振光再通过一个偏振片后又还原为自然光 C.电灯发出的光透过偏振片，旋转偏振片时看到透射光的亮度无变化，说明透射光不是偏振光 D.自然光只有在通过偏振片后才能成为偏振光 答案　A 解析　太阳、蜡烛等普通光源发出的光为自然光，包括在垂直光的传播方向上沿一切方向振动的光，选项A正确；自然光通过偏振片时，只有振动方向与偏振片透振方向一致的光才能通过，沿其他方向振动的光被偏振片吸收，所以通过偏振片后的透射光是偏振光，不论通过几个偏振片，选项B错误；由于自然光在各个振动方向上的强度相同，所以旋转偏振片时透射光亮度不变，即旋转偏振片时亮度不变是因为入射光是自然光，而不是因为透射光不是偏振光，选项C错误；偏振现象是很普遍的，而不是只有通过偏振片后才能成为偏振光，平常见到的绝大多数光是偏振光，选项D错误。 例2　某研究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，则下列说法不正确的是(　　) 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　根据衍射图样的特点可知甲图属于圆孔衍射，故A正确；乙图的亮斑是“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，后来菲涅耳与阿拉果在实验中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。 例3　某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S1、S2间的宽度d可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是(　　) A.图丙是照射两条狭缝时获得的图样 B.增加距离L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大 C.改用波长更短的光照射，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大 D.若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是亮条纹 答案　B 解析　由题图丙可知，条纹是明暗相间不等间距的，且中央亮条纹最宽，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越窄，所以题图丙是光的单缝衍射图样，故A错误；由题图乙可知，图中条纹是明暗相间等间距的，为双缝干涉条纹图样，由条纹间距公式Δy=λ可知，增加L，其他条件不变，则题图乙中相邻暗条纹的中心间距将增大，故B正确；改用波长更短的光照射，其他条件不变，由条纹间距公式Δy=λ可知，题图乙中相邻暗条纹的中心间距将减小，故C错误；照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处为相互减弱的点，一定是暗条纹，故D错误。 例4　科学家早在1966年就研究发现蓝光可引起视网膜细胞的损伤，其中波长400~450纳米的蓝光对视网膜危害程度最大，生活中的电视、电脑、手机等各类LED发光屏为了画面靓丽却往往会提升蓝光强度。如图所示，人们可用防蓝光眼镜减小蓝光对眼睛的损害，关于防蓝光镜片制作的原理可能正确的是(　　) A.用偏振片作为镜片，利用光的偏振将蓝光过滤 B.把镜片制作得很薄，利用光的衍射将蓝光过滤 C.在镜片上涂一层膜，利用光的干涉将蓝光过滤 D.用折射率较大的材料做镜片，利用光的全反射将蓝光过滤 答案　C 解析　LED中发出的光是自然光，包含着垂直于传播方向上沿一切方向的振动的光，无法通过偏振片只滤过蓝光，故A错误；把镜片制作得很薄，蓝光也可以从镜片中透射，且镜片尺寸远大于蓝光波长，几乎不会发生衍射现象，故B错误；在镜片上涂一层特定厚度的膜，使蓝光在膜的前表面和镜片前表面的反射光发生干涉增强，透射光减弱，即可以过滤蓝光，故C正确；用折射率较大的材料做镜片，蓝光在从镜片内射入空气时不可能满足在各点的入射角都大于临界角，无法利用光的全反射将蓝光过滤，故D错误。 例5　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.由于激光的方向性好，所以不能发生衍射现象 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不会发生折射 答案　B 解析　激光属于电磁波，能发生衍射现象，故A错误；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，是因为激光方向性强、能量高，故C错误；激光能发生折射，能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光方向性强，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $