2019-2020学年高考物理 主题3 光及其应用 5-6 光的衍射 光的偏振课件（必修1）

主题3光及其应用5光的衍射6光的偏振学科素养与目标要求物理观念：1.知道光的衍射现象，知道产生明显衍射现象的条件.2.知道衍射条纹的特点.3.知道光的偏振现象，知道光是横波.4.知道偏振光和自然光的区别.科学思维：1.会区分衍射条纹和干涉条纹.2.能运用偏振知识来解释生活中的一些常见光学现象.科学探究：通过观察光的偏振实验，了解光的偏振现象，加深对偏振的理解.NEIRONGSUOYIN内容索引自主预习预习新知夯实基础重点探究启迪思维探究重点达标检测检测评价达标过关课时对点练注重双基强化落实自主预习一、光的衍射1.用单色平行光照射狭缝，当缝很时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了的地方.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，致使影的轮廓，出现的条纹.3.发生明显衍射现象的条件：在障碍物的尺寸可以跟光的波长，甚至比光的波长还的时候，衍射现象十分明显.相当宽窄衍射模糊不清明暗相间相比小4.衍射光栅(1)构成：由许多的狭缝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，亮度.(3)种类：和.等宽等距离增加透射光栅反射光栅窄二、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，这个方向叫做“方向”.2.自然光和偏振光(1)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于上沿方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的都.这种光是“自然光”.(2)偏振光：在垂直于的平面上，沿着某个的方向振动，这种光叫做偏振光.特定透振传播方向一切强度相同传播方向特定3.光的偏振现象说明光是一种波.4.偏振现象的应用照相机镜头前的偏振滤光片、电子表的液晶显示、立体电影、车灯眩光的消除等.横即学即用1.判断下列说法的正误.(1)衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的.()(2)只有波长长的光才发生明显的衍射现象.()(3)横波和纵波都能产生偏振现象.()(4)自然光通过偏振片可以获得偏振光.()√×××2.下列四幅图片中属于光的干涉的是________，属于光的衍射的是________.ab、d重点探究一、光的衍射(1)让一束激光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，逐渐减小两个卡脚之间的距离，使缝越来越小，观察照在屏幕上光斑的变化.缝宽大约多大时屏幕上出现条纹？缝间距变小时，条纹有什么变化？导学探究答案大约0.4mm时会出现条纹，当缝间距变小时，屏幕上条纹间距逐渐变宽，但亮度逐渐减弱.(2)用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔，用眼睛通过小孔观察太阳光，会观察到什么现象？答案会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环.1.单缝衍射(1)单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹.中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；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，各条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中央条纹宽，条纹间距大.知识深化2.圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现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.如图1所示.图13.圆板衍射(泊松亮斑)(1)若在单色光(如激光)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2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.图2例1(多选)(2017·南通高二检测)关于光的衍射现象，下面说法正确的是A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹B.白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射D.光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射√解析红光照到狭缝上产生的衍射图样是红暗相间的直条纹，白光的衍射图样是彩色条纹，光照到不透明小圆盘上，在其阴影中心处出现亮点，是衍射现象，光的衍射现象只有明显与不明显之分，D项屏中大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象.√二、单缝衍射与双缝干涉的比较1.不同点(1)产生条件单缝衍射：只要狭缝足够小双缝干涉：频率相同的两列光波相遇叠加(2)图样单缝衍射的图样是中央为最宽最亮的亮条纹，两侧亮条纹变暗变窄双缝干涉的图样是亮度相同的等间距的条纹2.相同点(1)都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或减弱的结果.(2)都是波特有的现象，表明光是一种波.例2(2018·厦门一中高二下学期期中)如图3所示的四幅明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹).则在下面的四幅图中从左到右排列，亮条纹的颜色依次是图3A.红黄蓝紫B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄D.蓝黄红紫√[学科素养]例2分辨了衍射和干涉图样.宽度上：双缝干涉的条纹是等宽等间距的，而单缝衍射的条纹是中央亮条纹最宽，两侧的条纹变窄；亮度上：双缝干涉条纹从中央往两侧亮度变化很小；而单缝衍射的中央条纹最亮，两侧逐渐变暗，在分辨过程中提高了学生的综合分析能力，这是对基于事实构建的物理模型的应用过程，体现了“科学思维”的学科素养.针对训练(多选)如图4(a)所示是做双缝干涉实验的示意图.先做操作1：用两块不同颜色的滤光片分别挡住双缝屏上下两半部分Ⅰ和Ⅱ；接着再做操作2：用不透明的挡板挡住b缝.若两块滤光片一块是红色，一块是蓝色，则图4A.完成操作1后，光屏上出现的是图(b)图案，且甲是红色条纹，乙是蓝色条纹B.完成操作1后，光屏上出现的是图(c)图案，且丙是蓝色条纹，丁是红色条纹C.完成操作2后，光屏上出现的是图(b)图案，且甲是蓝色条纹，乙是红色条纹D.完成操作2后，光屏上出现的是图(c)图案，且丙是红色条纹，丁是蓝色条纹√√三、光的偏振如图所示，取一个偏振片P，让阳光通过偏振片P，在P的另一侧观察，可以看到偏振片是透明的；在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，会看到什么现象？这说明什么？导学探究对偏振方向与透振方向的理解透振方向：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，只有沿着这个方向振动的光波才能顺利通过偏振片，这个方向叫做“透振方向”.(1)当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向平行时，透射的光最强；当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向垂直时，光不能穿过偏振片.(2)当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向既不平行也不垂直时，则仍会有部分光透过偏振片，只是透过的光的强度介于平行和垂直两种情况之间.知识深化例3(多选)如图5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处将看到光亮图5√√达标检测解析根据光的衍射现象的定义可知选项A正确；衍射图样中有亮、暗条纹，这是光波相互叠加的结果，加强区为亮条纹，减弱区为暗条纹，选项B正确；因为衍射也是波特有的现象，所以光的衍射现象的发现为光的波动说提供了有力证据，选项C正确；当障碍物较大时，光的衍射很弱，光几乎沿直线传播，即光的直线传播只是特殊情况下的近似，二者是统一的，选项D错误.12341.(光的衍射)(多选)对光的衍射现象的定性分析，正确的是A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象B.衍射图样是光波相互叠加的结果C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D.光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论√√√512342.(单缝衍射与双缝干涉的比较)如图6所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光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图6A.a、b是光的干涉图样B.c、d是光的干涉图样C.形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短D.形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长短√53.(光的衍射)让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时，则在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)A.三角形光斑倒立的烛焰明暗相间的圆环B.三角形光斑圆形光斑倒立的烛焰C.倒立的烛焰圆形光斑明暗相间的圆环D.三角形光斑明暗相间的圆环倒立的烛焰1234√54.(光的偏振的应用)(多选)下面关于光的偏振现象的应用正确的是A.自然光通过起偏振器后成为偏振光，利用检偏振器可以检验出偏振光的振动方向B.立体电影利用了光的偏振现象C.茶色眼镜利用了光的偏振现象D.拍摄日落时水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响1234√√√55.(光的偏振的应用)(多选)鉴别奶粉的质量，奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量.偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了.如图7所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是1234图7A.到达O处的光的强度会明显减弱B.到达O处的光的强度不会明显减弱C.将偏振片B转动一个角度，使得O处光的强度仍为最大，偏振片B转过的角度等于αD.将偏振片A转动一个角度，使得O处光的强度仍为最大，偏振片A转过的角度等于α√√√5课时对点练一、选择题考点一光的衍射1.(多选)用游标卡尺观察光的衍射现象时，下列说法中正确的是A.游标卡尺形成的狭缝应平行于日光灯，且狭缝远离日光灯，人眼也远离狭缝进行观察B.游标卡尺狭缝平行于日光灯观察时，可观察到中央为白色条纹，两侧为彩色条纹，且彩色条纹平行于日光灯C.狭缝宽度由0.5mm缩小到0.2mm，条纹间距变宽，亮度变暗D.狭缝宽度由0.5mm扩展到0.8mm，条纹间距变宽，亮度变暗√123456789101112√132.(多选)(2017·宿迁高二检测)在单缝衍射实验中，下列说法正确的是A.其他条件不变，将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄B.其他条件不变，使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C.其他条件不变，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D.其他条件不变，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽123456789101112√√√133.(多选)沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗，这是由于在这种情况下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.只有频率较高的一部分光才能到达地面D.只有频率较低的一部分光才能到达地面123456789101112√√解析根据光发生明显衍射现象的条件知，发生沙尘暴时，只有波长较长的一部分光能到达地面，据λ＝知，到达地面的光是频率较低的一部分光，故选项B、D正确.cf134.(多选)抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图1所示.激光束通过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝时产生的条纹规律相同，则123456789101112A.这是利用光的干涉现象B.这是利用光的衍射现象C.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了√√图1135.某同学使用激光器做光源，在不透光的挡板上开一条宽度为0.05mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图2所示，则他在光屏上看到的条纹是123456789101112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.图2√13考点二单缝衍射与双缝干涉的比较6.(多选)关于衍射，下列说法中正确的是A.衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果B.双缝干涉中也存在着光的衍射现象C.一切波都很容易发生明显的衍射现象D.影子的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实123456789101112√√137.如图3所示，a表示单缝，b表示双