高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册光的偏振课文内容课件ppt

这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册光的偏振课文内容课件ppt，共59页。
第3节　光的衍射 第4节　光的偏振 第5节　激光与全息照相第5章 光的干涉、衍射和偏振1.知道光的衍射现象，知道产生明显衍射现象的条件。2.知道光的衍射条纹的特点。3.知道衍射现象在实际中的应用。4.知道偏振现象。5.知道激光特性及应用。学习目标目 录CONTENTS知识点1知识点二　光的偏振　激光知识点一　光的衍射知识点一　光的衍射 取3块不透光的板，在每块板的中间各开1个圆孔，3块板所开的圆孔大小不同。先用点光源照射圆孔最大的那块板，在屏上会出现一个明亮的圆形光斑图(a)；再换上圆孔中等的那块板，在屏上会出现图(b)；最后用圆孔最小(直径约为1 mm)的那块板，在屏上会出现图(c)。讨论：(1)屏上图(b)产生了什么现象？(2)比较屏上图(b)和图(c)，说明了什么？提示　(1)衍射现象。(2)孔越小，衍射现象越明显。1.光的衍射现象(1)定义：光绕过障碍物偏离__________的现象称为光的衍射。(2)典型的衍射现象圆孔衍射：单色光通过小孔(孔很小)时在屏幕上会出现______相间的圆环。单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现______相间的条纹。直线传播明暗明暗2.产生明显衍射现象的条件当障碍物或孔的尺寸接近光的波长时，才会出现明显的衍射现象。3.衍射光栅(1)结构：在两个螺杆上绷上许多平行的细金属线，或者在玻璃上刻上许多均匀的细槽，因为它们有类似______的形状，被称为衍射光栅。(2)衍射光栅的种类：______光栅和______光栅。(3)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______。栅栏反射透射增加4.三种衍射图样的比较例1 对于单缝衍射现象，下列说法正确的是(　　)A.缝的宽度d越小，衍射条纹越亮B.缝的宽度d越小，衍射条纹越明显C.缝的宽度d越小，光的传播路线越接近直线D.入射光的波长越短，衍射条纹越明显解析　缝的宽度越小，衍射条纹的亮度越小，选项A错误；入射光的波长越长，缝的宽度越小，衍射现象越明显，选项B正确，C、D错误。BC训练1 某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图(a)、(b)所示的衍射图样，据此可以判断出(　　)A.图(a)、(b)都是光线射到圆孔后的衍射图样，图(a)中孔的直径较大B.图(a)、(b)都是光线射到圆板后的衍射图样，图(b)中板的直径较大C.图(a)是光线射到圆孔后的衍射图样，图(b)是光线射到圆板后的衍射图样D.图(b)是光线射到圆孔后的衍射图样，图(a)是光线射到圆板后的衍射图样解析　用激光束照射圆孔和不透明圆板后，圆孔形成明暗相间的、不等亮、不等间距的圆环，不透明圆板背后阴影中心有一个亮斑，则知图(a)是光线射到圆孔后的衍射图样，图(b)是光线射到圆板后的衍射图样，故C正确，A、B、D错误。B例2 如图，a、b、c、d四个图样是两种单色光用同样的仪器形成的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点(黑色为亮条纹，a图样的亮纹间距比b图样大，c图样中央亮纹比d图样宽)可以得出的正确结论是(　　)A.a、b是光的衍射图样，c、d为光的干涉图样B.a、b是光的干涉图样，c、d为光的衍射图样C.形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短D.在同种介质中，形成a图样的光的折射率比形成b图样的光的折射率大归纳提升　单缝衍射与双缝干涉的比较D训练2 如图所示为红光、蓝光分别通过单缝、双缝所呈现的图样，则(　　)A.甲为蓝光的衍射图样B.乙为红光的干涉图样C.丙为红光的衍射图样D.丁为蓝光的干涉图样知识点二　光的偏振　激光 在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，这副眼镜就是一对透振方向相互垂直的偏振片。如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么？提示　立体电影的光是偏振光。因为光是横波，只有与偏振片透振方向一致的光才能通过。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)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__________。特定某一方向透振方向(3)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大致______的光。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。(4)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。垂直任何均匀平行偏振光偏振光2.偏振现象的应用立体电影、照相机镜头前的偏振镜、检查力的分布情况等。3.激光的特点及其应用相同恒定一致平行度空间时间能量例3 (多选)如图所示，A、B为两偏振片，一束自然光沿OO′方向射向A，此时在光屏C上，透射光的强度最大，则下列说法中正确的是(　　)CDA.此时A、B的透振方向垂直B.只有将B绕OO′轴顺时针旋转90°，屏上透射光的强度才最弱，几乎为零C.将A或B绕OO′轴旋转90°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零D.将A绕OO′轴顺时针旋转180°，屏上透射光的强度最大解析　光是横波，振动方向和传播方向垂直，要使屏上透射光强度最大，A、B的透振方向一定要平行，故A错误；只要A、B中任意一个绕OO′轴旋转90°，A、B的透振方向垂直，屏上透射光的强度均达到最弱，几乎为零，故B错误，C正确；将A绕OO′轴顺时针旋转180°时，两偏振片的透振方向平行，透射光的强度最大，故D正确。训练3 (多选)小明同学在假期旅游期间学习摄影，他发现照相机镜头呈现淡紫色。如图所示是他拍摄的两张照片：甲图的湖泊远景照中，能看到树木的清晰倒影，看不到水面下景物：乙图的湖水近景照中，能清楚看到鱼、石头等水下景物，则(　　)A.镜头呈现淡紫色是镜头表面镀膜使光发生干涉的结果B.甲图树木倒影非常清晰是因为来自树木的光在水面发生了全反射C.乙图水下景物的光射到水面时因入射角较小致反射光强而折射光弱D.拍摄乙图时若安装透振方向与水面反射光偏振方向垂直的偏振片将更清晰AD解析　照相机镜头镀了多层的增透膜，增强了可见光的透过性，由于高频的蓝光和紫光等并不能完全地干涉抵消，因此镜头呈现淡紫色，故A正确；甲图中的倒影是因为来自树木的光通过水面反射进入镜头而引起的，而全反射在光线由光密介质射入光疏介质才会发生，故B错误；光从光密介质射入光疏介质入射角较大时会使反射光强而折射光弱，故C错误；拍摄乙图时，来自于水下鱼的光通过水面的折射再进入镜头，为了使照片更清晰，可以利用偏振片来减少在水面发生反射而进入镜头的光，故D正确。例4 (多选)激光被誉为“神奇的光”，关于激光的应用，下列说法中正确的是(　　)A.激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度B.由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息C.用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响D.能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光通过地球大气不会发生折射AB解析　激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度，故A正确；由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息，故B正确；用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光方向性好、能量高，故C错误；能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光平行度好、方向性好，故D错误。随堂对点自测2B1.(光的衍射)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(　　)解析　因为衍射条纹与单缝平行，条纹中间宽、两边窄。故B正确，A、C、D错误。D2.(圆孔衍射)在一次观察光的衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样，那么障碍物应是(　　)A.很大的透明圆板B.很大的中间有大圆孔的不透明的圆板C.很大的不透明的圆板D.很大的中间有小圆孔的不透明的圆板解析　用光照射很大的透明圆板时，后面出现一片亮斑，观察不到清晰的明暗相间的图样，故A错误；用光照射很大的中间有大圆孔的不透明圆板时后面是一亮洞，故B错误；用光照射很大的不透明圆板时后面是一片阴影，故C错误；用光照射很大的中间有小圆孔的不透明圆板时，后面是明暗相间的衍射图样，故D正确。C3.(光的偏振)如图所示，在白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧。旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是(　　)A.A、B均不变 B.A、B均有变化C.A不变，B有变化 D.A有变化，B不变解析　白炽灯光是非偏振光，包含各个方向的光，且各个方向的光强度相等，所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相同，故A点光的强度不变；白炽灯光经偏振片P后为偏振光，此时只有偏振片Q与P的偏振方向一致时偏振光才能完全透过Q，因此在旋转P时B点光的强度有变化，选项C正确。C4.(激光的应用)关于激光的应用问题，下列说法中正确的是(　　)A.光纤通信是应用激光平行度非常好的特点，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相干性强的特点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解析　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强，A错误；计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息主要应用了激光的平行度好，B错误；医学中的激光“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。课后巩固训练3BD题组一　光的衍射1.(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基础对点练D2.(2024·甘肃永昌第一高级中学期末)某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆盘后，分别得到如图甲、乙所示的图样，下列说法正确的是(　　)A.甲图的亮斑是“泊松亮斑”，属于圆盘衍射B.乙图的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮斑，后来泊松发现圆板中心确实有这个亮斑C.不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是清晰的D.发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到障碍物的影子里BD3.(多选)(2024·山西运城康杰中学校考)在抽制很细的金属丝的过程中，可以用激光随时监测抽丝的粗细情况。其装置如图甲所示，在抽丝机的细丝出口附近，用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝，在细丝的另一侧用光屏接收激光。工作人员通过观察光屏上明暗相间亮斑的情况(如图乙所示为沿激光传播方向看到的光屏情况)，便可知道抽制出的细丝是否合格。对于这种监控抽丝机的装置，下列说法中正确的是(　　)A.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，表明细丝粗了D.如果屏上条纹变宽，表明细丝细了解析　由题意知条纹的形成属单缝衍射，并非运用光的干涉，故A错误，B正确；由单缝衍射可知，缝变窄条纹宽度变宽，故如果屏上条纹变宽，表明细丝变细了，故C错误，D正确。AD4.(多选)如图所示的四种明暗相间的条纹，是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样。图中黑色部分代表亮条纹，下列四幅图中由红光形成的图样是(　　)CD题组二　光的偏振　激光5.(多选)关于光的偏振现象及应用，下列说法正确的是(　　)A.全息照相利用了光的偏振现象B.在照相机镜头前加一个增透膜，可以增加透射光强度，这是利用了光的偏振现象C.拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减少反射光的强度D.观看3D电影时戴上特制的眼镜会产生立体感觉，这是利用了光的偏振现象解析　全息照相利用了光的干涉原理，故A错误；照相机镜头前加一个增透膜，可以增加透射光强度，这是利用了光的干涉现象，故B错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，从而减弱反射光的强度，故C正确；戴上特制的眼镜观看3D电影产生立体视觉，是利用光的偏振现象，在两只眼睛中产生的视觉差，故D正确。BCD6.(多选)(2024·山东日照高二月考)激光的诞生是一件大事，它使得人类获得了极其理想的、自然界中不存在的光源。下列激光的特性及其应用，正确的是( 　　)A.医学上用激光“焊接”剥落的视网膜，是利用激光的相干性B.实验室里用激光更容易完成双缝干涉实验和衍射实验，是利用激光的相干性C.激光能够比较精确测量地球到月球的距离，是利用激光的平行度好D.激光束很容易在坚硬的材料上打孔，是利用激光的亮度高解析　医学上用激光“焊接”剥落的视网膜，是利用激光的亮度高，可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量的特点，A错误；实验室里用激光更容易完成双缝干涉实验和衍射实验，是利用激光相干性好的特点，B正确；激光能够比较精确测量地球到月球的距离，是利用激光的平行度好的特点，C正确；激光束很容易给坚硬的材料上打孔，是利用激光的亮度高的特点，D正确。BD7.(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由立体电影放出的立体图像。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透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，则银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解析　放映立体电影时有左、右两架放映机同时工作，如题图所示，在每架放映机前装有一块偏振片，其透振方向互相垂直，因此从放映机前射出的两束偏振光的偏振方向互相垂直，这两束偏振光经屏幕反射，其偏振方向不改变，观众所戴的偏振眼镜的两只镜片透振方向互相垂直，且每侧眼镜片跟对应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映出的画面，右眼只能看到右边放映机映出的画面，两眼看到的画面略有差别，因而产生立体感，因此选项B、D正确。A综合提升练8.如图所示的4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。则这四幅图(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D9.关于甲、乙、丙三个光学现象，下列说法正确的是(　　)A.三个现象中产生的明暗条纹均为干涉条纹B.甲中，双缝的间距越大，条纹间距越大C.乙中，若被检查平面上有个凹陷，此处对应条纹会向右凸出D.丙中，如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了10.(多选)如图(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，红光波长大于蓝光波长，则(　　)A.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，丁是蓝色条纹答案 AD解析　题图(b)中的条纹为等间距明暗相间条纹，是干涉图样。题图(c)为中间最宽且不等间距明暗相间条纹，是衍射条纹。操作1是双缝干涉实验，故条纹间距相等，光屏上出现题图(b)图案，由图案知甲的波长大于乙的波长，故甲为红色条纹，乙为蓝色条纹，A正确，B错误；操作2是单缝衍射，条纹间距不相等，光屏上出现题图(c)图案，由波长越长，中央亮条纹越宽知丙的波长大于丁的波长，故丙为红色条纹，丁为蓝色条纹，D正确，C错误。11.(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，则下列说法正确的是(　　 )A.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处光的强度最大，偏振片A转过的角度等于α解析　自然光通过偏振片后得到振动方向与偏振片的透振方向平行的偏振光，该偏振光经被测样品后，其偏振方向发生了偏转，即相对于光的传播方向向左或向右旋转一个角度α，到达B的光的偏振方向与B的透振方向不完全一致，故O处光的强度会明显减弱，故A正确，B错误；若将A或B转动一个角度，使得O处光的强度最大，说明它们转过的角度等于α，故C、D正确。答案 ACD培优加强练12.一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光称为一个光脉冲，若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10－11 s，波长为694.3 nm，发射功率为1.0×1010 W，已知光速c＝3.0×108 m/s。(1)每列光脉冲的长度是多少？(2)用红宝石激光照射皮肤色斑，每1 cm2吸收能量达到60 J以后，色斑便逐渐消失，一颗色斑的面积为50 mm2，则它需要吸收多少个红宝石激光脉冲才能逐渐消失？答案　(1)3.0×10－3 m　(2)300个解析　(1)光脉冲持续时间即发射一个光脉冲所需的时间，则一个光脉冲长度Δl＝c·Δt＝3.0×108×1.0×10－11 m＝3.0×10－3 m。(2)一个光脉冲所携带的能量ΔE＝P·Δt＝1.0×1010×1.0×10－11 J＝0.1 J消除面积为50 mm2的色斑需要光脉冲数为