物理选择性必修 第一册光的衍射导学案

这是一份物理选择性必修 第一册光的衍射导学案，共6页。
[学习目标] 1.通过绳波(横波)和弹簧波(纵波)，知道波的偏振现象。2.通过演示实验，观察光的偏振现象，知道光是一种横波。能运用偏振知识解释生活中的一些常见光学现象(重难点)。3.阅读教材，了解激光的特点和应用。4.了解全息照相的原理、特点及应用。
一、偏振现象
在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，这种眼镜有什么特点？
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1．偏振现象
(1)波的偏振：如果横波只沿着某一________的方向振动，在物理学上就叫作波的偏振。
(2)只有________才有偏振的特性。
2．光的偏振
(1)偏振片：偏振片是只让____________振动的光通过的一种光学元件，通常把这个透光方向称为偏振片的____________。
(2)自然光和偏振光
①自然光：在________于传播方向的平面内，光波可沿________方向振动，光振动在平面内的分布是大致________的，这样的光称为自然光。
②偏振光：通过偏振片的光，振动方向与偏振片的透振方向________，称为偏振光。
(3)起偏器和检偏器
①起偏器：用于获得____________________________________________________的偏振片。
②检偏器：为了检查通过起偏器的光是不是__________，在起偏器后面再放的那一个偏振片。
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，只是透射光暗了一些。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？
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例1 如图甲所示，让绳穿过一块带有狭缝的木板，当狭缝与振动方向垂直放置时，绳波不能穿过狭缝，如图乙所示。在一条弹簧上传播的波，无论狭缝取向如何，波都能穿过。下列说法正确的是( )
A．横波各点振动方向与波传播方向共线，纵波各点振动方向与波传播方向垂直
B．不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能不同，这个现象叫偏振现象
C．甲、乙两图说明，偏振现象是波的固有属性，也是纵波特有的现象
D．光也有偏振现象，当光的偏振方向与透振方向垂直时，透射光的强度比较大
例2 (多选)(2023·中国人民大学附属中学高二期末)如图所示，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°角的方向振动的光
自然光与偏振光的比较
二、偏振现象的应用
偏振现象在生产生活中有很多应用
1．立体电影
立体电影是用两个镜头同时拍摄，制成两组电影胶片，通过两架放映机将两组胶片同步放映略有差别的两幅图像。如果在每架放映机前装一块偏振片，从两架放映机射出的光通过偏振片后，就成了________光。由于这两架放映机前的偏振片的透振方向互相________，产生的两束偏振光的偏振方向也互相________。观众戴上偏振镜观看电影时，每只眼睛只看到相应的偏振光图像，这样就会产生立体感。
2．摄影技术的应用
因为水面反射光的干扰，用普通的照相机镜头不容易清晰地拍出水中的鱼。反射光中存在大量的__________，使用偏振镜可减少反射光的干扰。
3．在设计中的应用
当偏振光通过受力的塑料或玻璃时，偏振方向会____________，这一现象可帮助我们检查力的____________，从而为设计和制造提供重要参数。
例3 透过偏振片观察手机屏幕上的字。随着偏振片的转动，画面出现明、暗交替的变化，则( )
A．从手机屏幕出来的光是偏振光，光的振动方向与传播方向垂直
B．从手机屏幕出来的光是偏振光，光的振动方向与传播方向平行
C．从手机屏幕出来的光是自然光，光的振动方向与传播方向垂直
D．从手机屏幕出来的光是自然光，光的振动方向与传播方向平行
例4 夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来汽车的司机照得睁不开眼睛，严重影响行车安全，则可考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光，同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃。要使司机看到迎面驶来的汽车的前灯发出的光有效减弱，还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体。假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，下列措施中可行的是( )
A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的
B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的
C．前窗玻璃的透振方向斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向斜向左上45°
D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都斜向右上45°
三、激光的特点及其应用
1．激光及其特性
激光是________受激辐射产生的光，激光光束中所有光子的________一致、相位一致、________方向一致、传播方向一致，所以激光具有________好、________强、亮度高等特点。
2．激光的特点及其应用
例5 关于激光的应用，下列说法正确的是( )
A．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的
B．计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用激光有相干性的特点
C．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
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
四、全息照相
全息照相是应用______________实现的。如图所示，作为光源的激光被分成两部分：一部分通过凹透镜发散后射到胶片上；另一部分射向一个平面镜，经反射后通过另一个凹透镜发散后射向被拍摄的物体。该物体把光反射到胶片上，并与第一束光发生干涉，两束光干涉的结果就是在胶片上记录下被拍摄物体的三维图像信息，这就是全息照片。
例6 全息照片损坏一部分后，将( )
A．仍能看到全部图像
B．只能看到未损坏的部分图像
C．整个图像都看不到
D．采用特殊技术后才能看到全部图像
第4节 光的偏振
第5节 激光与全息照相
一、这种眼镜就是一对透振方向相互垂直的偏振片。观众戴上这种特制的眼镜观看电影时，每只眼睛只看到相应的偏振光图像，这样就会产生立体感。
梳理与总结
1．(1)特定 (2)横波
2．(1)某一方向 透振方向 (2)①垂直
任何 均匀 ②平行 (3)①偏振光
②偏振光
思考与讨论
当偏振片Q与P的透振方向平行时，穿过Q的光最强；由平行转至垂直的过程中光的亮度越来越弱，当Q与P的透振方向垂直时，光不能透过Q，说明光是横波。
二、1.偏振 垂直 垂直 2.偏振光
3．发生变化 分布情况
三、
1．原子 频率 偏振 单色性 方向性
2．相同 恒定 一致 平行度 空间
时间 能量
四、光的干涉
例1 B [纵波各点振动方向与波传播方向共线，横波各点振动方向与波传播方向垂直，故A错误；不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能不同，这个现象叫偏振现象，故B正确；甲、乙两图说明，偏振现象是横波特有的现象，纵波不会出现这种现象，故C错误；光也有偏振现象，当光的偏振方向与透振方向垂直时，透射光的强度为0，故D错误。]
例2 ABD [偏振片只让沿某一方向振动的光顺利通过，当偏振片的透振方向与光的振动方向的夹角不为90°时，有光透过偏振片，但透射光的强度较弱。太阳光是自然光，光波可沿垂直于光传播方向的任意方向振动，所以在P的另一侧能观察到透射光；沿竖直方向振动的光，振动方向与偏振片的透振方向相同，也可看到透射光；沿水平方向振动的光，其振动方向与偏振片的透振方向垂直，所以看不到透射光；沿与竖直方向成45°角的方向振动的光，其振动方向与透振方向不垂直，仍可看到透射光，故选项A、B、D正确，C错误。]
例3 A [随着偏振片的转动，画面出现明、暗交替的变化，说明从手机屏幕出来的光是偏振光，偏振光的振动方向与传播方向垂直，故A正确，B、C、D错误。]
例4 D [若前窗玻璃的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平，则从车灯发出的光照射到物体上后反射的光将不能透过前窗玻璃，司机看到前面将是一片漆黑，所以A错误；若前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼睛，所以B错误；若前窗玻璃的透振方向斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向斜向左上45°，则车灯发出的光经物体反射后无法透过本车车窗，却可以透过对面车窗，所以C错误；前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均为斜向右上或左上45°，则车灯发出的光经物体反射后无法透过对面车窗，却可以透过本车车窗，所以D正确。]
例5 C [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好的特点，A错误；计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好的特点，B错误；医疗中用激光做“光刀”利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。]
例6 A [全息照片有一个重要特征是通过其一部分，例如一块残片，也可以看到整个物体的立体像。这是因为拍摄照片时，物体上任一发光点发出的光在整个底片上各处都与参考光发生干涉，因而在底片上各处都有该发光点的记录。取照片的一部分用照明光照射时，这一部分上的记录就会显示出该发光点的像。对物体上所有发光点都是这样，所不同的只是观察的“窗口”小了一点。所以全息照片损坏一部分后，将仍能看到全部图像，故选A。]
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
特点
性质
应用
相干性
只有频率________、相位差________、偏振方向________的光才是相干光。激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性
光纤通信
平行度
激光的________非常好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度
精确的测距；读取光盘上记录的信息等
高亮度
它可以在很小的__________和很短的__________内集中很大的________
用激光束切割、焊接；医学上可以用激光做“光刀”；实现热核聚变等