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1、 6.光的衍射7.光的偏振激光必必备知知识自主学自主学习关关键能力能力合作探究合作探究课堂堂检测素养提升素养提升新课程标准核心素养目标1.观察光的衍射和偏振现象，了解这些现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用2知道光是横波3通过实验，了解激光的特性4能举例说明激光技术在生产生活中的应用物理观念观察光的衍射现象，认识衍射条纹的特点；观察光的偏振现象，知道光是横波科学思维 知道产生明显衍射的条件科学态度与责任知道偏振现象的应用必必备知知识自主学自主学习一、光的衍射1.定义光通过很小的狭缝(或圆孔)时，明显地偏离了_，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单缝衍射：单色光通过
2、狭缝时，在屏幕上出现_相间的条纹，中央为_条纹，中央条纹最宽最亮，其余条纹变窄变暗3产生明显衍射现象的条件：障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长_，甚至比光的波长还要_直线传播明暗亮差不多小4衍射光栅：(1)结构：有许多等宽的狭缝_排列起来形成的光学元件狭缝的个数越多，衍射条纹的宽度越窄，亮度越高(2)衍射图样的特点：与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度_(3)衍射光栅的种类：_光栅和_光栅等距离增加透射反射情境思考：在十字路口为什么用红色灯作为停止的信号灯呢？提示：停止信号灯之所以选择红色，一方面是由于我们的眼睛对红色比较敏感，敏感度超过黄色或绿色；另一方面是由于在可见光中红光的波长最长容易
3、穿透空气中的水雾和烟尘，即波动性较强，靠衍射现象绕过水雾和烟尘而其他的光波长较短，容易受到空气中浮动的粒子扰乱，因此红光比其他各种颜色的光更容易透过空气传到远方二、光的偏振1偏振(1)“偏振现象”：不同的横波，即使传播方向_，振动方向也可能是_的这个现象称为“偏振现象”横波的振动方向称为“偏振方向”(2)让绳穿过一块带有狭缝的木板，先后将狭缝与振动方向平行放置及与振动方向垂直放置(如图)对于图甲的情形，绳上的横波_穿过狭缝，而对于图乙的情形则_相同不同能不能2.光的偏振(1)偏振片：偏振片由特定的材料制成，每个偏振片都有一个_的方向，沿着这个方向振动的光波能顺利_偏振片，偏振方向与这个方向垂直
4、的光不能通过，这个方向叫作“透振方向”(2)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在_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_都相同(3)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，沿着_振动的光3偏振现象的应用：在照相机镜头前装一片_、电子表的液晶显示等特定通过垂直强度某个特定的方向偏振滤光片三、激光的特点及其应用1激光：传播方向、偏振、相位等性质完全_的光波，这就是激光2激光的特点及应用特点性质应用纯净性高激光具有频率单一、相位差恒定、偏振方向相同的特点，是人工产生的相干光，具有高度的纯净性，即相干性光纤通信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精
5、确地测距；提供目标指引；读取光盘上记录的信息等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；医学上可以用激光作“光刀”相同【思考辨析】判断正误，正确的画“”，错误的画“”(1)使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄()(2)菜汤上的油花呈现彩色，是光的折射现象()(3)换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽()(4)凡是波都有偏振现象()(5)反射可以引起自然光的偏振()情境思考：如图所示是立体电影中的图片为什么立体电影会产生如此神奇的效果？提示：在观看立体电影时，观众要戴上一副特制的眼镜，这副眼镜就是一对透振方向相互垂直的偏振片关关键能力能力合作探究合作探究探究点一光的衍
6、射探究总结1.单缝衍射图样的特点(1)中央条纹最亮、越向两边越暗，条纹间距不等；中央条纹最宽，越靠外，条纹间距越窄(2)缝变窄，通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮纹的亮度降低(3)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波长越长，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大(4)用白光做单缝衍射时，中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹仍然最宽最亮如图所示2圆孔衍射图样的两个特点单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环越向外，亮环亮度越低白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色，周围是彩色圆环如图所示3障碍物的衍射图样的特点各种不同形状的障碍物
7、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如图所示典例示范例1 如图所示的四幅明暗相间的条纹，分别是红光经过间距不同的双缝及宽度不同的单缝所形成的则在下面的四幅图中(甲、乙、丙、丁)依次对应的是 ()A双缝宽间距，双缝窄间距，宽单缝，窄单缝B双缝窄间距，双缝宽间距，窄单缝，宽单缝C宽单缝，窄单缝，双缝宽间距，双缝窄间距D窄单缝，宽单缝，双缝窄间距，双缝宽间距【答案】A针对训练1(多选)沙尘暴是由土地沙漠化引起的一种恶劣的天气现象，发生沙尘暴时能见度只有十几米，天气变黄变暗，这是由于这种情况下()A只有波长较短的一部分光才能到达地面B只有波长较长的一部分光才能到达地面C只有频率较
8、大的一部分光才能到达地面D只有频率较小的一部分光才能到达地面答案：BD针对训练2关于下列四幅图中所涉及的物理知识的论述中，正确的是()A甲图是光的干涉图样B乙图是光的衍射图样C丙图是光的折射原理D丁图是光导纤维利用光的全反射原理，其内芯折射率小于外套的折射率答案：C解析：甲图是光的衍射图样，乙图是光的干涉图样，A、B错误；丙图是光的折射原理，C正确；丁图中光导纤维的内芯折射率大于外套的折射率，D错误探究点二光的偏振探究点二光的偏振探究总结1.自然光通过偏振片后变成偏振光2当偏振片的偏振方向与光的偏振方向夹角不同时，通过偏振片的光的强度不同3当偏振片的偏振方向与光的偏振方向夹角为90时，将无光通
9、过偏振片4只有横波才有偏振现象，纵波无偏振现象，光的偏振现象证明光是横波典例示范例2 如图所示，两光屏间放有两个透振方向相互平行的偏振片，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上，再通过偏振片Q，现以光的传播方向为轴使偏振片P由图示位置旋转90，下列说法正确的是 ()A.M、N间为偏振光 BP、Q间为自然光CP、Q间的光线亮度逐渐变暗D光屏N上的亮度逐渐变暗【答案】D针对训练3下面关于光的偏振现象的应用正确的是()A立体电影利用了光的干涉现象B为了增加光的透射率，照相机镜头表面的镀膜是利用了光的偏振现象C茶色眼镜利用了光的偏振现象D拍摄日落时分水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振
10、片可减弱水面反射光的影响答案：D针对训练4(多选)如图所示是立体电影的工作原理图，观众戴上一副特殊的眼镜就能看到屏幕上的立体图像关于立体电影，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偏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，则屏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答案：BD探究点三激光的应用探究点三激光的应用探究总结激光作为一种人造光源，在科研、通信、工业生产、军事科技等领域都有着广泛应用，如：(1)激光雷达利用激光的平行度好(2)读盘利用激光的平行度好(3)医用激光
11、刀利用激光的亮度高(4)切割金属等难熔物质利用激光的亮度高(5)激光育种利用激光的亮度高(6)引起核聚变利用激光的亮度高(7)作为干涉、衍射的光源利用其单色性好典例示范例3(多选)关于应用激光的事例中，下列说法正确的是()A激光平行度好可以用于测距B激光能量十分集中，为治疗近视眼而研制的“激光刀”就利用了这个特点，优点是有效地减少了细菌的感染C激光的亮度高，可以用于城市广场照明D激光的相干性好，可用于双缝干涉实验【答案】ABD针对训练5(多选)将激光束的宽度聚焦到纳米级(109 m)范围内，可修复人体已损坏的器官，可对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人无奈的癌症、遗传疾病彻底根除，以上
12、功能是利用了激光的 ()A单色性好 B平行度好C粒子性 D能量高答案：BD解析：激光的平行度好，故可聚焦到很小的范围；激光的亮度高、能量大，故可修复器官针对训练6关于激光的应用问题，下列说法正确的是()A全息照相利用了激光平行度非常好的特点B激光测距雷达利用了激光平行度好的特点C用激光束来切割或焊接很硬的材料利用了激光平行度好的特点D用激光读取DVD光盘上的信息利用了激光有相干性的特点答案：B解析：A错：全息照相利用了激光相干性好的特性B对，D错：激光测距雷达和用激光读取DVD光盘上的信息利用了激光平行度好的特点C错：用激光束来切割或焊接很硬的材料利用了激光亮度高的特点课堂堂检测素养提升素养提
13、升1甲图是太阳光照射下，肥皂膜表面出现的彩色条纹；乙图是激光照射下，针尖的影子，它的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹下列说法正确的是()A二者都是光的衍射现象B二者都是光的干涉现象C甲是光的干涉现象，乙是光的衍射现象D甲是光的衍射现象，乙是光的干涉现象答案：C2激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛下面关于激光的叙述正确的是 ()A激光是纵波B频率相同的激光在不同介质中的波长相同C两束频率不同的激光能产生干涉现象D利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离答案：D解析：A错：光是一种电磁波，属于横波B错：光在不同介质中传播速度不同，频率相同的激光在不同介质
14、中的波长不同C错：频率相同的光才能发生干涉现象D对：激光方向集中，也就是平行度好，可用于测量月球到地球的距离3(多选)在城市交通中，选用红灯表示禁止通行，其原因是()A红光容易产生干涉B红光照射的距离大C红光容易引起人们的视觉反应D红光容易产生衍射答案：CD解析：红光在可见光中的波长最长，容易发生衍射，在雾天、雨天、沙尘暴等恶劣天气里，使司机和行人都能看到红灯，避免交通事故的发生；同时红光也容易引起人们的视觉反应4(多选)如图，P是一偏振片，P的透振方向(用带箭头的实线表示)为竖直方向下列四种入射光束中哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光()A太阳光B沿竖直方向振动的光C沿水平方向振动的光D沿与竖直方向成45角振动的光答案：ABD解析：当光的振动方向与偏振片的透振方向平行时，透光最强；垂直时，无光透过；若为某一角度时，有部分光透过；太阳光是自然光，沿各个方向的振动都存在，因此选项A、B、D正确5某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是()答案：B解析：单缝衍射条纹中间宽，两侧越来越窄，又由于单缝是水平的，故衍射条纹也是水平的，B对
