第4章 第5节 光的衍射 第6节 光的偏振 激光（PPT课件）-【满分思维·一本通】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册（人教版）

第四章 光 　　知识点一　光的衍射 1. 用单色平行光照射狭缝，当缝很窄时，光没有沿直线传播，它绕过了缝 的边缘，传播到了相当宽的地方。这就是光的衍射现象。 2. 各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出 现明暗相间的条纹。 3. 发生明显衍射现象的条件：在障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射 现象十分明显。 5　光的衍射 6　光的偏振　激光 ①单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央条纹最宽最 亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中 央为白色条纹。 ②波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波 长大的中央条纹宽，条纹间距大。 4. 三种衍射图样 （1）单缝衍射 （2）圆孔衍射：光通过小孔（孔很小）时，在光屏上出现明暗相间的圆 环。圆孔衍射图样如图所示。 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）圆板衍射（泊松亮斑） ①若在单色光传播途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，这就是著名的泊松亮斑。衍射图样如图所示。 ②中央是亮斑，圆板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。 知识点二　衍射光栅 1. 构成：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。 2. 增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。 3. 种类：透射光栅和反射光栅。 知识点三　偏振 1. 偏振现象：不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能不同，这 种现象称为“偏振现象”，横波的振动方向称为“偏振方向”。 2. 光的偏振 （1）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）自然光和偏振光 自然光 偏振光 不 同 点 光的来源 直接从光源发出的光 自然光通过偏振片 后的光或由某种介 质反射或折射的光 不 同 点 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 　　（3）光的偏振现象说明光是一种横波。 （4）应用 ①一些液晶显示器中应用了光的偏振。 ②在摄影镜头前加上偏振片消除反光，使拍摄的景物更加清晰。 ③观看立体电影时，观众戴的眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片。 ④在汽车前挡风玻璃和前车灯加装偏振片，减少对面车灯光对司机的 影响。 知识点四　激光的特点及其应用 特点 应用 相干性强：激光具有频率相同、相位 差恒定、偏振方向一致的特点，是人 工产生的相干光，具有高度的相干性 全息照相技术 平行度好：激光的平行度非常好，传 播很远的距离后仍能保持一定的强度 激光测距，为枪械、火炮、导弹等武 器提供目标指引 亮度高：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，医学上可以用 激光做“光刀”，激发核聚变等 　　培优点1　对衍射图样的分析 [典例1]　[多选]（2026·福建福州高二检测）下列所示的图片、示意图或 实验装置图大都来源于课本，则下列判断正确的是（D　） A. 图甲是薄膜干涉的图像，照相机、望远镜的镜头镀的一层膜是薄膜干涉的应 用 B. 图乙是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑” C. 图丙是在平静无风的海面上出现的“蜃景”，上方是蜃景，下方是景物 D. 图丁是衍射图样，其最明显的特征是条纹间距不等 √ √ √ [解析]　题图甲是薄膜干涉的图像，照相机、望远镜的镜头表面常常镀一 层透光的膜，即增透膜，光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，从膜的前 表面和膜的后表面反射的光相互减弱，故A正确；题图乙是圆板衍射，被称为 “泊松亮斑”，而小孔衍射的图样不是“泊松亮斑”，故B错误；题图丙是在平 静无风的海面上出现的“蜃景”，海面下层空气的温度比上层低，密度比上层 大，故海面附近的空气的折射率从下到上逐渐减小，从远处的景物发出的光线 射向海面时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层的入射角不断 增大，以致发生全反射，光线反射回空气，人们逆着光线看去，就会看到远方 的景物悬在空中，而产生了“蜃景”现象，上方是蜃景，下方是景物，故C正 确；题图丁是衍射图样，衍射条纹中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小、亮度 越暗，其间距不相等，故D正确。 ｜解题通法｜ 三种衍射图样的特点 （1）单缝衍射中央条纹亮且宽，两侧条纹具有对称性，条纹宽度逐渐 变窄，亮度逐渐减弱。白光发生单缝衍射时，中央为白色亮条纹，两侧为 彩色条纹。 （2）圆孔衍射图样中，中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的圆环，外围 亮环的亮度小。 （3）圆板衍射中央是暗斑，但暗斑中心有一个亮点，叫泊松亮斑。圆板衍 射与圆孔衍射，均是明暗相间的圆形条纹，中心有亮斑，但圆孔衍射图样中心 亮斑大，而圆板衍射中心亮斑小。 培优点2　单缝衍射与双缝干涉的比较 [典例2]　如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图是不同的单色光通过同一双缝 或单缝形成的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点可以得出的正确结 论是（　　） A. 甲、乙是光的干涉图样 B. 丙、丁是光的干涉图样 C. 形成甲图样的光的波长比形成乙图样的光的波长短 D. 形成丙图样的光的波长比形成丁图样的光的波长短 √ [解析]　干涉条纹是等间距的条纹，因此题甲、乙图是干涉图样，题丙、 丁图是衍射图样，故A正确，B错误；由公式Δx＝ λ可知，条纹宽的入射光的波 长长，所以形成甲图样的光的波长比形成乙图样的光的波长长，故C错误；形成 丙图样的光的波长比形成丁图样的光的波长长，故D错误。 ｜解题通法｜ 单缝衍射与双缝干涉图样的不同点 单缝衍射图样是中央为最宽、最亮的亮条纹，两侧亮条纹逐渐变窄、 变暗。 双缝干涉图样是亮度相同且等间距的亮条纹。 培优点3　光的偏振问题 [典例3]　[多选]如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在 P处迎着入射光方向看不到光亮，则（　　） A. 图中a光为偏振光 B. 图中b光为偏振光 C. 以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮 D. 以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮 √ √ [解析]　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”，故A错误；电灯发出的光通过偏振片A后，即变为 偏振光，故B正确；人眼在P处看不到光亮，说明两偏振片透振方向相互垂直， 所以当以SP为轴将B转过90°后，两偏振片的透振方向相同，在P处将看到光 亮，故C错误，D正确。 （2）明确光的振动方向与偏振片的透振方向的关系，若它们平行，则透射 光最强；若它们垂直，则透射光最弱。 （3）明确偏振光常见的几种应用，如摄影技术、立体电影、汽车挡风 玻璃等。 ｜解题通法｜ 解决偏振光问题的要点 （1）明确自然光与偏振光的区别。 培优点4　激光在现代生活、科技中的应用 [典例4]　[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平行度好的特点 来进行的 C. 医疗中用激光做“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 √ √ √ [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；医疗 中用激光做“光刀”和工业上用激光打孔都是应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。 ｜解题通法｜ 激光的特性 激光是原子受激辐射产生的光，发光的方向、频率、偏振方向均相 同，两列相同激光相遇可以发生干涉。激光的特点为：相干性好、平行度 好、亮度高。 $