4.6光的衍射与偏振 课件 -2026-2027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“光的衍射与偏振”，通过“光作为波为何沿直线传播”的问题导入，衔接光的波动性知识，引导学生从衍射条件理解现象，构建从已知到未知的学习支架。 其亮点在于以实验活动（如狭缝宽度变化观察衍射图样、白光衍射颜色分析）培养科学探究能力，用绳波类比偏振现象体现模型建构的科学思维，结合摄影、立体电影等应用联系生活，强化科学态度与责任。学生能提升实验分析和知识应用能力，教师可通过结构化内容提高教学效率。

第6节 光的衍射与偏振 第四章 光及其应用 1 既然光也是一种波，那么应该也会产生衍射现象，为什么平时我们看到的光是沿直线传播的？ S 一：光的衍射 问题1：什么是波的衍射现象？ 问题2：发生明显衍射的条件是什么？ 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波的衍射 障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。 常见障碍物尺寸远大于光的波长，衍射不明显，可近似看作光沿直线传播。 要让光的波动性显现出来，需要把缝或孔做得很小 活动：让单色光通过宽度可调的狭缝，观察屏上图样。 问题1：狭缝较宽时，屏上亮区有什么特点？ 问题2：狭缝很窄时，亮条纹宽度和图样结构怎样变化？ 缝较宽时近似直线传播；缝很窄时中央亮条纹变宽，并出现明暗相间条纹。 1.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。 2.衍射时产生的明暗条纹叫衍射图样。 活动：把单色光换成白光，观察衍射条纹颜色。 问题：为什么白光衍射条纹会出现彩色？ 白光包含多种颜色光，不同色光波长不同，衍射后亮条纹位置不同。 1.条纹不等间距； 2.中央条纹亮而宽； 3.两侧条纹较暗较窄，对称分布； 红光 单缝宽0.8 mm 红光 单缝宽0.4 mm 4.波长一定时，单缝越窄，现象越明显。 单色光单缝衍射图样的特点： 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。 红光 单缝宽0.4 mm 白光 单缝宽0.4 mm 1.单缝不变时，波长大的中央亮纹越宽，条纹间隔越大(衍射越明显)。 2.白光的单缝衍射条纹为中央亮，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色。 蓝光 单缝宽0.4 mm 干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱较慢。 衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。 A S 1. 孔较大时——屏上出现清晰的光斑 几乎沿直线传播 2. 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。 以中央最亮的光斑为圆心的逐渐变暗的不等距的同心圆 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。 泊松亮斑 中心有小亮斑 圆孔衍射 圆盘衍射 不同点： 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。 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； ①圆孔衍射中心亮斑较大，而泊松亮斑较小； 相同点：均是明暗相间的光环,中心均有亮斑。 二：光的偏振 用手握住绳的一端，另一端固定。手做垂直于绳方向的抖动，在绳上就形成了横波。如果在绳波传播的路径中放置一个带有狭缝的栅栏，我们看到：当狭缝的方向与绳的振动方向相同时，绳上横波可以传过去；狭缝的方向与绳的振动方向垂直时，绳上横波就不能通过了，这种现象叫作偏振。 一列纵波，以这列纵波的传播方向为轴，无论我们怎么旋转第二块木板，纵波都能通过。也就是说纵波不发生偏振现象。 偏振片：一种由高分子薄膜制成的光学器件，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”。 示意图 箭头表示透振方向 当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变。 当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振片时要弱。 当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零。 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，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。这种光是“自然光” 。 太阳光是自然光 偏振光：自然光在通过偏振片 P 时，只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光波才能顺利通过。也就是说，通过偏振片 P 的光波，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（polarized light）。 P Q 自然光 偏振光 起偏器 检偏器 自然光射到两种介质的界面上，若入射方向合适，反射光与折射光都可能成为偏振光。 观察图示：反射光和折射光的偏振方向怎样对应？ 二者偏振方向互相垂直；当反射光与折射光夹角为 90° 时现象最典型。 摄影时，水面、玻璃表面的反射光常会遮挡物体细节。镜头前加偏振滤光片，可以减弱某一方向振动的反射光。 思考：为什么旋转滤光片会改变反光强弱？ 反射光常含偏振成分，滤光片透振方向改变时，对这部分光的通过程度也改变。 放映立体电影时，两组略有差别的画面分别通过透振方向不同的偏振片投到银幕上。 观众佩戴偏振眼镜后，左、右眼分别接收对应偏振方向的画面，大脑综合后产生立体感。 归纳：偏振片能按振动方向分离光。 光的衍射与偏振 光的衍射 现象 图样 条件 光的偏振 应用 只有横波会发生偏振现象 1.(多选)在抽制很细的金属丝的过程中，可以用激光随时监测抽丝的粗细情况。其装置如图甲所示，在抽丝机的细丝出口附近，用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝，在细丝的另一侧用光屏接收激光。工作人员通过观察光屏上明暗相间亮斑的情况(图乙所示为沿激光传播方向看到的光屏情况)，便可知道抽制出的细丝是否合格。对于这种监控抽丝机的装置，下列说法正确的是(　　) A.这是利用光的直线传播规律 B.这是利用光的衍射现象 C.如果屏上条纹变宽，表明细丝粗了 D.如果屏上条纹变宽，表明细丝细了 BD 2.(多选)如图所示，电灯发出的光先后经过偏振片和，人眼在 处迎着入射光方向，看不到光亮，则( ) A.图中 处光为偏振光 B.图中 处光为偏振光 C.以为轴将转过 后，在 处将看到光亮 D.以为轴将转过 后，在 处将看到光亮 BD 3.(多选)关于立体电影，以下说法正确的是(　　) A.观众戴上特制眼镜是为了防止伤害眼睛 B.这副眼镜其实就是一对透振方向互相垂直的偏振片 C.戴上特制眼镜的观众若只用一只眼睛看，则银幕上只是一片光亮而无图像 D.产生立体视觉是因为人的两只眼睛同时观察物体时，在视网膜上形成的像并不完全相同 BD $