4.6 光的衍射与偏振&4.7 激光(Word学生用书)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册（教科版）

该高中物理课件聚焦光的衍射、偏振及激光知识，通过铅笔狭缝观灯条纹、3D眼镜观影、激光灯夜景等情境导入，衔接光的直线传播与干涉，搭建从现象到本质的学习支架。 其亮点在于结合科学思维与探究，通过单缝双缝图样对比、圆孔圆板衍射辨析等典例，引导学生模型建构与推理，激光应用实例强化物理观念。学生能深化理解，教师可高效开展教学。

6.光的衍射与偏振 7.激光 1.知道光的衍射现象和产生明显衍射现象的条件，知道衍射条纹的特点。 2.知道光的偏振现象，知道光是横波。 3.知道自然光和偏振光的区别，知道偏振现象的有关应用。 4.了解激光的特性和应用。 知识点一　光的衍射 1.光的衍射：光通过很小的狭缝（或圆孔）时，明显地偏离了　　　　传播方向，散开到相当大的范围，这种现象叫作光的衍射。 2.衍射图样 （1）单色光的单缝衍射图样：中央有一条较宽、较亮的条纹，两边是对称而　　　　　的条纹，亮条纹的强度向两边很快减弱。 （2）白光的单缝衍射图样：中央是一条　　　条纹，两边是很快减弱的　　　　条纹。 3.光的衍射现象进一步证明了光具有　　　　　　　性。 知识点二　光的偏振 1.让绳穿过一块带有狭缝的木板，当狭缝的方向与绳的振动方向　　　　时，绳上横波可以传过去；当狭缝的方向与绳的振动方向　　　时，绳上横波就不能通过了，这种现象叫作偏振。 2.偏振现象是　　　　特有的现象，纵波不会出现　　　　现象。 3.偏振片用特定的材料制成，它有一个特殊的方向叫作透光方向。只有振动方向与透光方向　　　　　的成分才能通过偏振片。 4.光不能通过　　　　的现象，称为光的偏振，光的偏振现象说明光是横波。 5.如果光振动的方向限在一个　　　　，这种光叫线偏振光。 6.光源发出的光是由大量的、振动方向不同的线偏振光组成的，称为自然光。 知识点三　激光的特性和应用 1.激光：原子受激辐射产生的光，它是人工产生的相干光。 2.激光的特性 （1）强度大：激光的强度可达1017 W/cm2 。 （2）方向性好：光束方向性的好坏，是由光束的发散角的大小来量度的。激光光束的发散角在10－3 rad数量级。 （3）单色性好：光谱线宽度越小，光的单色性越好，激光的光谱线宽度Δλ＜10－8 nm。 （4）相干性好：一束激光中所有光子的　　　是相同的，振动情况也完全相同，所以激光是最好的相干光。 （5）覆盖波段宽而且可调谐：用不同类型的激光器已经获得从X射线到远红外波段的激光，像无线电波那样进行调制，用来传递信息。 3.激光的应用 （1）激光加工、激光全息照相、激光检测、激光通信、激光医学、激光照排等。 （2）激光的一些新技术与新应用 ①人类第一次实际探测到引力波。 ②中国首次发现激光驱动流体新技术。 　图甲为透过并在一起的两支铅笔的狭缝观看日光灯时看到的彩色条纹；图乙为观众必须戴上特制的“3D”眼镜才会看到的立体电影中的精彩镜头；图丙为城市高楼上安装的激光灯点缀夜景。 （1）透过并在一起的两支铅笔的狭缝观看日光灯时看到的彩色条纹是光的干涉现象。（　　） （2）用“3D”眼镜观看立体电影应用了光的偏振现象。（　　） （3）城市高楼上安装的激光灯点缀夜景利用了激光的方向性好、强度大的特性。（　　） 要点一　光的衍射现象及其应用 1.光的衍射与光的直线传播的关系 （1）光的直线传播只是一个近似的规律，当障碍物或狭缝的尺寸很大时，衍射现象不明显，光可以看成沿直线传播。 （2）在障碍物或狭缝的尺寸足够小时，光会发生明显的衍射现象。 2.三种衍射图样的比较 分类 单缝衍射 圆孔衍射 圆盘衍射 图样 特 点 （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中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关，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 （1）单色光：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）白光：中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环。波长越大，中央圆形亮斑的直径越大 （1）中央是亮斑。 （2）形成泊松亮斑时，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 类型一　单缝衍射图样与双缝干涉图样的比较 〔多选〕如图所示的四种明暗相间的条纹，是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样。图中黑色部分代表亮条纹，下列判断正确的是（　　） A．图甲是红光的双缝干涉图样 B．图乙是紫光的双缝干涉图样 C．图丙是紫光的单缝衍射图样 D．图丁是红光的单缝衍射图样 尝试解答　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 类型二　圆孔衍射图样与泊松亮斑的比较 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（a）、（b）所示的衍射图样，据此可以判断出（　　） A．图（a）、（b）都是光线射到圆孔后的衍射图样，图（a）中孔的直径较大 B．图（a）、（b）都是光线射到圆板后的衍射图样，图（b）中板的直径较大 C．图（a）是光线射到圆孔后的衍射图样，图（b）是光线射到圆板后的衍射图样 D．图（b）是光线射到圆孔后的衍射图样，图（a）是光线射到圆板后的衍射图样 尝试解答　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　 　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，则下列说法错误的是（　　） A．图甲属于圆孔衍射 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的确有这个亮斑 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，即光绕到了障碍物的影子里 要点二　光的偏振现象及其应用 1.偏振片和透振方向：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，只有沿着这个特定方向振动的光波才能顺利通过偏振片，这个方向叫作“透振方向”。 2．自然光与偏振光的比较 自然光 偏振光 不同点 光的 来源 直接从光源发出的光 通过起偏器后的光或由某种介质反射或折射的光 光的 振动 方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所有方向，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，光振动沿某个特定方向（与起偏器透振方向一致） 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 （2026•四川泸州高三上教学质量诊断性考试）某同学买一副3D眼镜，其镜片就是偏振片，将镜片从镜架上取下，按图示方式把甲乙两个镜片互相平行并排放在一起，一束自然光沿中心轴方向照射镜片。绕中心轴顺时针或逆时针旋转镜片，观察到光屏上透射光的亮度发生了明暗变化。某时刻，透射到光屏上的光亮度最强，下列操作能让透射光亮度变为最弱的是（　　） A．同时使甲、乙镜片顺时针旋转90° B．同时使甲、乙镜片逆时针旋转45° C．甲顺时针旋转90°的同时将乙逆时针旋转90° D．甲顺时针旋转45°的同时将乙逆时针旋转45° 尝试解答　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.下列有关偏振现象和偏振光的说法正确的是（　　） A．横波能发生偏振，纵波也能发生偏振 B．只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振 C．自然光只有通过偏振片才能变为偏振光 D．照相机镜头前加装偏振片，可以减弱水面或镜面反射光的影响 2.用如图所示的装置研究偏振现象，P1、P2是两块完全相同的圆形偏振片，A、B为观测点，A、B和两块偏振片的中心共线，且偏振片与AB连线垂直，两偏振片可绕AB连线转动，下列说法正确的是（　　） A．固定P1，转动P2，则A、B处光强均发生变化 B．固定P2，转动P1，则A、B处光强均不发生变化 C．同时转动P1和P2，A处光强不变，B处光强可能变化 D．同时转动P1和P2，A、B处光强均发生变化要点三　激光的特性和应用 特性 特性理解 应用 强度大 它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量 用激光束切割、焊接；医学上的“激光刀”；激发核反应等 方向 性好 激光的方向性非常好，激光束的发散角很小，传播很远的距离仍能保持一定的强度 进行精确的测距；读取光盘上记录的信息等 相干 性好 激光具有频率相同、相位差恒定、振动方向一致的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性 光纤通信、全息照相等 〔多选〕关于激光的应用，下列说法中正确的是（　　） 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方向性好的特点来进行的 C．医学中将激光作为“激光刀”来切除肿瘤是应用了激光强度大的特点 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 尝试解答 　〔多选〕最近几年，激光因其多种独特属性被广泛应用到工业、医疗、商业、科研、信息和军事等领域中。关于激光，下列说法正确的是（　　） A．激光的方向性好，可以用来测量月球到地球的距离 B．激光的相干性好，任何两束激光都能发生干涉 C．激光是人工制造的，是原子受激辐射的光，不是偏振光 D．激光全息照相是利用光的干涉记录物体三维图像的信息 1.〔多选〕关于光的偏振现象，下列说法正确的是（　　） A．自然界的光都是自然光 B．偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同 C．光发生偏振现象说明光波是横波 D．自然光通过偏振片后成为偏振光，利用另一个透振方向已知的偏振片可以检验出偏振光的振动方向 2.在观察光的衍射现象的实验中，通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝，观看远处的线状白炽灯丝（灯管或灯丝都要平行于狭缝），可以看到（　　） A．黑白相间的直条纹 B．黑白相间的弧形条纹 C．彩色的直条纹 D．彩色弧形条纹 3.如图所示是用游标卡尺两测量爪间的狭缝观察光源时所得到的三种图像。当游标卡尺两测量爪间的狭缝宽度从0.8 mm逐渐变小时，所得到的图像的顺序是（　　） A．abc　 B．cba　　 C．bac　 D．cab 4.〔多选〕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．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度 B．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 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．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 完成课后作业　第四章　6.7. 答案 6.光的衍射与偏振 7.激光 【基础知识落实】 知识点一 1.直线　2.（1）明暗相间　（2）白　彩色　3.波动 知识点二 1.相同　垂直　2.横波　偏振　3.平行　4.偏振片　5.平面 知识点三 2.（4）频率 情境思辨 （1）×　（2）√　（3）√ 【核心要点突破】 要点一　 知识精研 【典例 1】　AD　单色光的双缝干涉的图样是明暗相间、等间距的条纹，根据条纹间距Δx=λ可知，波长λ越大，Δx越大。因此，图甲是红光的双缝干涉图样，图丙是紫光的双缝干涉图样，故A正确，C错误；单色光的单缝衍射条纹中间明亮且宽度大，越向两侧宽度越小越暗，且波长越大，中央亮条纹就越宽，故图乙是紫光单缝衍射图样，图丁是红光单缝衍射图样，故B错误，D正确。 【典例 2】　C　用激光束照射圆孔和不透明圆板后，圆孔形成明暗相间的、不等亮、不等间距的圆环，不透明圆板背后阴影中心有一个亮斑，则知图（a）是光线射到圆孔后的衍射图样，图（b）是光线射到圆板后的衍射图样，故C正确，A、B、D错误。 素养训练 　B　根据衍射条纹的特点可知甲图属于圆孔衍射，选项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发现圆板中心有这个亮斑，选项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，选项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，选项D正确。 要点二　 知识精研 【典例 3】　D　某时刻透射到光屏上的光亮度最强，可知两镜片的偏振方向平行，若让透射光亮度变为最弱，则只需两镜片的偏振方向变为垂直；同时使甲、乙镜片顺时针旋转90°，或者同时使甲、乙镜片逆时针旋转45°，则两镜片的偏振方向仍平行，选项A、B错误；甲顺时针旋转90°的同时将乙逆时针旋转90°，则两镜片的偏振方向仍平行，选项C错误；甲顺时针旋转45°的同时将乙逆时针旋转45°，则两镜片的偏振方向垂直，选项D正确。 素养训练 1.D　根据偏振原理可知，只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振，故A错误；电磁波是横波，能发生偏振，而机械波中的横波也能发生偏振，纵波不可以，故B错误；自然光不一定非要通过偏振片才能变为偏振光，故C错误；反射光是偏振光，拍摄玻璃橱窗内的物品时，或拍摄水面上的物品时，往往在镜头前加装偏振片以减弱玻璃表面或水面反射光进入照相机镜头，故D正确。 2.C　自然光沿着各个方向振动的光波强度均相同，故无论是否转动P1，A处光强不变，故A、D错误；若转动P1，固定P2，当两偏振片的狭缝平行时，B处光强最大，当狭缝垂直时，B处光强最小，故B处光强发生变化，B错误；同时转动P1和P2，A处光强不变，当两偏振片的转速相同时，B处光强不变，当两偏振片转速不同时，B处光强变化，故B处光强可能变化，C正确。 要点三　 知识精研 【典例 4】　ABC　光纤通信主要利用激光的相干性好的特点，故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方向性好的特点，故B正确；医学中将激光作为“激光刀”和工业上用激光打孔都是利用了激光的强度大的特点，故C正确；激光测距利用的是激光的方向性好的特点，故D错误。 素养训练 　AD　激光的方向性好，发散角小，传播很远的距离仍可保持一定的强度，故可以用来测量月球到地球的距离，A正确；激光的相干性好，只有频率相同的两束激光才会发生干涉，B错误；激光是人造光，也是偏振光，C错误；激光全息照相是利用光的干涉记录物体三维图像的信息，D正确。 【教学效果检测】 1.CD　由光源直接发出的自然光一般是非偏振光，但经过反射的光一般为偏振光，除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光，选项A错误；自然光在垂直于传播方向上沿一切方向振动，且各个方向振动的光波强度都相同，而偏振光在垂直于传播方向上沿某个方向振动，选项B错误；光发生偏振现象说明光波是横波，选项C正确；自然光通过偏振片后成为偏振光，利用另一个透振方向已知的偏振片（检偏振器）可以检验出偏振光的振动方向，选项D正确。 2.C　通过紧靠眼睛的卡尺测量脚形成的狭缝，观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝（灯管或灯丝都要平行于狭缝），白炽灯发出的是复色光，可以看到间距不同的、彩色的衍射条纹，条纹与狭缝平行，为彩色的直条纹，故C正确，A、B、D错误。 3.A　用游标卡尺两测量爪间的狭缝观察光源时所得到的是光的衍射现象，狭缝越小，衍射现象越明显，故选A。 4.AD　激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度，选项A正确；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，选项B错误；用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光方向性好、能量高，选项C错误；医疗中用激光做“光刀”利用了激光的亮度高的特点，选项D正确。 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $