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，核心知识点包括光发生明显衍射的条件，以及偏振现象证明光是横波的逻辑。新课导入通过让太阳光垂直照射可收缩正方形孔，观察孔逐渐变小时光屏现象，引导学生从光的直线传播过渡到衍射，搭建知识支架。 其亮点在于注重科学探究与科学思维培养，通过单缝/圆孔衍射实验观察规律，利用偏振片探究自然光与偏振光区别，对比干涉与衍射图样辨析差异。课堂练习结合高考真题，小结系统梳理知识，帮助学生深化物理观念，教师可提升教学针对性与效率。

光的衍射与偏振 教学课件 1 目标及重难点 1 2 3 4 新课导入 新课讲解 课堂练习 目录 5 链接高考 6 课堂小结 物理观念：知道光发生明显衍射的条件；理解偏振是横波特有的现象，确认光是一种横波。 科学思维：通过对比干涉与衍射图样，辨析波动现象的差异；运用类比推理（机械横波偏振）论证光的横波属性。 科学探究：观察单缝/圆孔衍射及泊松亮斑现象，归纳衍射规律；利用偏振片探究自然光与偏振光的区别及起偏、检偏原理。 科学态度与责任：体会“实验验证假说”在物理学发展中的作用；了解偏振技术在摄影、显示等领域的应用，感受物理与生活的联系。 素养目标 重点： 光发生明显衍射的条件（障碍物或孔的尺寸与波长相当）。 偏振现象证明光是横波的逻辑链条。 难点： 区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的特征差异。 理解偏振片的作用机理及自然光通过偏振片后的光强变化规律。 教学重难点 新课导入 使太阳光垂直照射到一块遮光板上,板上有可以自由收缩的正方形孔,孔的后面放置一个光屏,在正方形孔逐渐变小的过程中,光屏上依次可以看到什么现象? 新课讲解 一、光的衍射 当单缝较宽时，光沿着直线方向通过单缝，在光屏上可以看到一条跟单缝宽度相当的亮线(或亮斑)；把单缝调窄些，可以看到屏上亮线也随之变细。 当单缝调到很窄时，光通过单缝后就明显地偏离了直线传播方向，在屏上出现的不再是一条很窄的亮线，而是扩展到了相当宽的地方，并且出现了明暗相间的条纹; 以上现象说明光通过很小的狭缝时,明显地偏离了直线传播方向。 1.定义：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。 衍射时产生的明暗相间的图样叫衍射图样。 2.产生明显衍射现象的条件 障碍物或孔的尺寸比光波波长小或与光波波长差不多时。 3.物理意义：光的衍射现象证明光是一种波。 4. 几种不同的衍射现象 （1）圆孔衍射： 如图，用单色点光源照射一尺寸可调的圆孔，圆孔后放一光屏，从大到小地调节圆孔的大小，观察光屏上的现象。 衍射图样特点： ①中央亮斑的亮度大； ②中央亮斑外面是亮暗相间的圆环，但外围亮环的亮度逐渐减弱； ③用不同的光照射时所得图样也有所不同：如果用单色光照射，中央为亮斑，周围是亮度越来越暗的亮环；如果用白光照射，中央亮斑为白色，周围是彩色圆环. ④圆孔直径变化出现的不同现象：只有圆孔足够小时，才能得到明显的衍射图样。 红色激光的圆孔衍射图样 小孔成像原理图 现象： ①用点光源照射直径较大的圆孔时，在屏上会出现一个明亮的圆形光斑，这是光沿直线传播的结果。 ②用点光源照射直径足够小的圆孔时，在屏上会出现一些明暗相间的圆环 产生衍射现象时，来自小孔不同位置的光在屏上相互叠加，有的相互加强，有的相互减弱，形成明暗相间的衍射图样。 （2）单缝衍射 如图，用单色平行光照射一单缝可调的挡板,单缝后放一光屏，从大到小地调节单缝的宽度，观察光屏上的现象． 现象： ①单缝较宽时，屏上是一条跟单缝宽度相当的亮线，符合光的直线传播规律. ②单缝不断变窄，屏上会出现中央亮且宽、两边对称分布、明暗相间的光带． 单色光单缝衍射图样的特点： 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； 4.波长一定时，单缝越窄，现象越明显 不同色光或不同宽度单缝衍射条纹的特征 ①波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大 ②单缝不变时，光波波长的中央亮纹越宽，条纹间隔越大． ③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． 光的干涉和衍射图样比较 （3）圆盘衍射——障碍物的衍射现象 ①圆盘衍射现象：各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射现象，使障碍物的阴影的轮廓模糊不清.若在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑.亮斑周围是亮暗相间的圆环. ②圆盘衍射的图样特点：圆盘衍射图样中的亮环或暗环的间距随半径的增大而减小 泊松亮斑 红色激光的圆孔衍射图样 不同点： 圆孔衍射中心亮斑较大，而泊松亮斑较小； 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。 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； 圆孔衍射 圆盘衍射 相同点：均是明暗相间的光环，中心均有亮斑。 （2）圆孔与圆盘的衍射图样的比较 二、光的偏振 1.偏振现象 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。 偏振是横波特有的现象，纵波不能发生偏振现象 2.光的偏振 （1）偏振片 偏振片由特殊材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，沿着这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，振动方向与这个方向垂直的光不能通过偏振片，这个方向叫作“透振方向”。 （2）观察光的偏振现象 ①取一块偏振片，通过它去观察一个发光的灯，我们看到它是透明的。绕过偏振片中心轴并垂直其平面的轴转动偏振片，透过的光并没有发生变化，如图甲。 ②再取一块同样的偏振片，把它放在前一块偏振片的后面，让它们互相平行。固 定前一块偏振片，绕中心轴转动后一块偏振片，如图乙所示，可观察到，当后一块偏振片转到一定程度时就没有光通过了 说明：事实上，只要光的振动方向不与透振方向垂直，它都可以不同程度地通过偏振片，不过强度要比振动方向与透振方向平行的光弱一些。 光是一种横波 3.自然光 如果光振动的方向限在一个平面，这种光叫线偏振光。通常光源发出的光（包括太阳光）是由大量的、振动方向不同的线偏振光组成，称为自然光。 4.偏振光的产生方式 （1）让自然光通过偏振片即可产生偏振光。 （2）自然光在玻璃、水面等表面反射或折射时，反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也有变化，如图。 5.偏振现象的应用 （1）立体电影 如图所示，在每架放映机前装有一块偏振片，其偏振方向互相垂直。观众所戴的偏振眼镜的两只镜片透振方向互相垂直，且左眼镜片跟左边放映机前偏振片的透振方向一致，右眼镜片跟右边放映机前偏振片的透振方向一致。这样，左眼只能看到左边放映机放映出的画面，右眼只能看到右边放映机放映出的画面，两眼看到的画面略有差别，因而产生立体感。 （2）偏振片在汽车挡风玻璃上的应用 在夜间行车时，迎面开来汽车的车灯眩光常常使司机看不清路面，容易发生事故。如果在每辆车灯玻璃上和司机前面的挡风玻璃上安装一块偏振片，并使它们的透振方向跟水平方向成 角，就可以解决这一问题。 未装偏振照明灯的情景 安装偏振照明灯的情景 （3）摄影技术中的应用 在拍摄水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常使景象不清楚，如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，就可使反射来的偏振光不能进入照相机内，从而可拍出清晰的照片. （4）电子表的液晶显示 电子表的液晶显示也用到了偏振光 课堂练习 1.观察单缝衍射现象时,把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm,看到的现象是(　　) A.衍射条纹的间距逐渐变小,衍射现象逐渐不明显 B.衍射条纹的间距逐渐变大,衍射现象越来越明显 C.衍射条纹的间距不变,只是亮度增强 D.以上现象都不会发生 A 解析 观察衍射图样发现:狭缝的宽度逐渐变小,衍射现象越来越明显,衍射条纹间距变大.本题是缝宽增大,所以选项A正确. 2.(多选)关于自然光和偏振光,以下说法正确的是(　　) 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同 B.偏振光是垂直于传播方向上,只沿着某一特定方向振动的光 C.自然光透过两个偏振片后可还原为自然光 D.太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光 BD 解析 自然光沿各振动方向的光波的强度相同,选项A错误;偏振光在垂直于传播方向上,只沿某一特定方向振动,选项B正确;自然光透过偏振片后成为偏振光,偏振光透过偏振片后不能还原为自然光,选项C错误;太阳、电灯等普通光源发出的是自然光,选项D正确. 3.下列哪种现象不是由于衍射形成的(　　) A.通过两支铅笔中间的狭缝观察发光的日光灯会看到彩色条纹 B.光照在不透光的小圆盘上,在其后面阴影中心会出现小亮点 C.在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面能看到彩色条纹 D.声音能够绕过障碍物传播 C 解析 通过两支铅笔中间的狭缝观察发光的日光灯会看到彩色条纹是光的衍射现象,A不符合题意;光照在不透光的小圆盘上,在其后面阴影中心会出现小亮点属于光的衍射现象,B不符合题意;在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面能看到彩色条纹属于薄膜干涉现象,C符合题意;声音能够绕过障碍物传播,属于声波的衍射现象,D不符合题意. 链接高考 下列现象属于光的衍射的是(      ) A.雨后天空出现彩虹 B.通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹 C.肥皂膜在日光照射下呈现彩色 D.水中的气泡看上去特别明亮 答案：B 解析：A.雨后彩虹是阳光在雨滴中发生折射、反射和色散形成的，属于光的色散现象，故A不符合题意； B.通过狭缝观察日光灯出现彩色条纹，是光绕过狭缝边缘产生的衍射现象，故B符合题意； C.肥皂膜彩色条纹是光在薄膜前后表面反射后发生干涉形成的，属于薄膜干涉，故C不符合题意； D.水中气泡明亮是由于光从水进入气泡时发生全反射，使得更多光线进入人眼，故D不符合题意。 如图所示，由照相机拍摄的两组照片，甲图无法看清车内景物，乙图调整镜头后拍摄可以看清车内景物。关于该现象，下列说法正确的是(      ) A.照相机镜头前加的是滤光片 B.照相机镜头前加的是增透膜 C.照相机镜头前加的是偏振片 D.照相机镜头前加的是增反膜 答案：C 解析：在拍摄池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，景象会不清楚。如果在照相机镜头前装一片偏振片，转动偏振片，让它的透振方向与水面或玻璃表面的反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使水下或玻璃后的景象清晰。故该现象中，照相机镜头前加的是偏振片，C正确。 错误项分析  滤光片的作用是选择性地允许特定波长的光通过，同时吸收或阻挡其他波长的光，增透膜和增反膜均利用光在一定厚度的膜前、后表面反射的光发生干涉，使这两个面的反射光互相抵消或互相增强，因此照相机镜头前加滤光片、增透膜和增反膜不会达到题干中描述的效果，ABD错误。 课堂小结 感 谢 收 看 教学课件 36 $