人教版 (2019)选择性必修 第一册光的偏振激光学案

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册光的偏振激光学案，共8页。

[多维度理解]
1.实验观察
在挡板上安装一个 可调的狭缝,缝后放一个光屏,用单色平行光照射狭缝。
2.实验现象
(1)缝比较宽时,在屏上产生一条与缝宽相当的 条纹。
(2)缝调到很窄时,亮条纹的亮度有所 ,但宽度反而 ,而且还出现了 的条纹,中央亮条纹较宽。
3.明显衍射的条件
在障碍物或狭缝的尺寸 的时候,衍射现象十分明显,这时就不能说光沿直线传播了。
4.三种衍射图样的特点
(1)单缝衍射图样的四个特点
①中央条纹亮而宽;
②两侧亮条纹具有对称性,亮条纹宽度逐渐变窄,亮度逐渐减弱;
③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白光的单缝衍射图样中央为白色亮条纹,两侧为彩色条纹,且外侧呈红色,靠近白色亮条纹的内侧为紫色。
(2)圆孔衍射图样的两个特点
①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。
②白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色,周围是彩色圆环。
(3)泊松亮斑——障碍物的衍射图样的特点:
圆形阴影中心有一亮斑,圆形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。
5.衍射光栅
(1)衍射光栅:由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。
(2)衍射图样特点:与单缝衍射相比,衍射条纹的宽度 ,亮度 。
(3)分类: 光栅和反射光栅。
[典例] (多选)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,则下列说法正确的是( )
A.图甲属于圆孔衍射
B.图乙的亮斑是“泊松亮斑”,最早由泊松先推算出这个亮斑,后来泊松发现圆盘影子中心的确有这个亮斑
C.不管是圆孔衍射还是圆盘衍射,影像的边缘轮廓都是模糊不清的
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,即光绕到了障碍物的影子里
听课记录:
[思维建模]
光通过大孔、小孔、小圆盘衍射的区别
(1)光通过大孔沿直线传播,观察不到明显的衍射条纹。
(2)光通过小孔形成明显的衍射条纹。
(3)光通过小圆盘出现泊松亮斑。
[全方位练明]
1.(2025·上海宝山区阶段练习)关于光的衍射现象,下列说法正确的是( )
A.光通过小圆孔后在光屏上出现了泊松亮斑,说明发生了衍射
B.白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹
C.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
D.红光的单缝衍射图样是不等间距的、红黑相间的直条纹
2.(2025·吉林长春期中)(多选)关于单缝衍射形成的条纹,下列说法正确的是( )
A.单缝的宽度越小,衍射条纹越亮
B.单缝的宽度越小,衍射现象越明显
C.入射光的波长越长,衍射现象越明显
D.入射光的波长越短,衍射现象越明显
3.(2025·山西晋中期末)(多选)抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细,如图所示,观察激光束经过一根细丝后在光屏上所产生的条纹变化即可判断细丝粗细的变化,则下列说法正确的是( )
A.这里应用的是光的衍射现象
B.如果屏上条纹变窄,表明抽制的丝变细
C.这里应用的是光的干涉现象
D.如果屏上条纹变窄,表明抽制的丝变粗
逐点清(二) 光的偏振
[多维度理解]
1.偏振
(1)横波:质点的振动方向总与波的传播方向 ,具有偏振现象,横波的振动方向称为 方向。
(2)纵波:质点的振动方向总与波的传播方向在 上,没有偏振现象。
2.光的偏振
(1)研究表明:光是一种 。
(2)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,这个方向叫作“透振方向”。光的振动方向与这个透振方向 时能顺利通过偏振片, 时不能通过偏振片。
(3)自然光: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 。
(4)偏振光:自然光透过某一偏振片后,在垂直于传播方向的平面上,沿着某一特定方向振动的光。
3.偏振现象的应用
在照相机镜头前装一片偏振滤光片,转动滤光片,让它的透振方向与水面和玻璃表面的反射光的偏振方向 ,就可以减弱反射光进入镜头。
[全方位练明]
1.判断下列说法是否正确。
(1)自然光通过偏振片后,就能获得偏振光。( )
(2)起偏器与检偏器的透振方向相互平行时,偏振光完全不能通过。( )
(3)光的偏振现象说明光是一种横波。( )
2.(多选)关于自然光和偏振光,以下说法正确的是( )
A.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,但是沿各个方向振动的光波的强度可以不相同
B.偏振光是在垂直于传播方向的平面上,只沿着某一特定方向振动的光
C.自然光透过一个偏振片后就成为偏振光,偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光
D.太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光
3.(2025·江苏南通阶段练习)用如图所示实验装置演示光的偏振现象,白炽灯O发出的光通过两个透振方向平
行的偏振片P、Q后照到光屏上,通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示,下列说法正确的是( )
A.白炽灯发出的光是纵波
B.偏振片Q起到起偏的作用
C.光束Ⅱ中光振动方向与透振方向平行
D.将偏振片P以光传播方向为轴转过45°,光束Ⅲ将消失
逐点清(三) 激光的特点与应用
[多维度理解]
激光的特点及应用
[全方位练明]
1.判断下列说法是否正确。
(1)激光用于光纤通信是利用了它亮度高的特点。( )
(2)医学上用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点。( )
(3)“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。( )
2.(多选)将激光束的宽度聚焦到纳米级(10-9 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,针对一些疾病可彻底根除。以上功能是利用了激光的( )
A.单色性好 B.平行度好
C.粒子性D.高能量
3.(2025·山西大同期中检测)(多选)激光被誉为“神奇的光”,关于激光的应用,下列说法正确的是( )
A.激光用来控制核聚变,是因为它的亮度高,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.激光能像无线电波那样被调制,用来传递信息
C.能用激光拦截导弹、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,是因为激光平行度好
课下请完成课时跟踪检测(二十四)、阶段质量检测(四)及模块综合检测(一)(二)
第5、6节 光的衍射 光的偏振 激光
逐点清(一)
[多维度理解]
1．宽度 2.(1)亮 (2)降低 增大 明暗相间 3.足够小
5．(2)变窄 增加 (3)透射
[典例] 选ACD 根据衍射条纹的特点可知题图甲属于圆孔衍射，故A正确；题图乙的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮斑，但泊松认为这是非常荒谬的，后来阿拉果发现圆盘影子中心有这个亮斑，故B错误；不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是模糊不清的，故C正确；发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到了障碍物的影子里，故D正确。
[全方位练明]
1．选D 光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射，故A错误；白光的单缝衍射图样中央为白色亮条纹，两侧为彩色的直条纹，故B错误；光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，但仍存在光的衍射，只不过不明显而已，故C错误；红光的单缝衍射图样是不等间距的、红黑相间的直条纹，故D正确。
2．选BC 单缝的宽度越小，透过单缝的光的能量越小，亮度也越小，故A错误；产生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多，或者比波长小，所以在单缝衍射现象中，单缝的宽度越小，入射光波长越长，衍射现象越明显，故B、C正确，D错误。
3．选AD 当障碍物的尺寸与光的波长差不多，或小于光的波长时，会发生明显的衍射现象，该装置应用的是光的衍射现象；如果屏上条纹变窄，则说明衍射现象不明显，可知金属丝变粗。故A、D正确，B、C错误。
逐点清(二)
[多维度理解]
1．(1)垂直 偏振 (2)同一直线
2．(1)横波 (2)平行 垂直 (3)相同 3.垂直
[全方位练明]
1．(1)√ (2)× (3)√
2．选BD 自然光中沿各个方向振动的光波的强度相同，故A错误；偏振光是在垂直于传播方向的平面上，只沿着某一特定方向振动的光，故B正确；自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后不能还原为自然光，故C错误；太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光，故D正确。
3．选C 白炽灯发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q后照到光屏上，不能说明白炽灯的光是纵波，A错误；白炽灯发出的光经偏振片P后就成为偏振光，又经与偏振片P透振方向平行的偏振片Q照到光屏上，所以偏振片Q起到检偏的作用，B错误；光束Ⅱ中的光是经偏振片P透射来的，所以光束Ⅱ中光振动方向与透振方向平行，C正确；将偏振片P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将会减弱，但不会消失，D错误。
逐点清(三)
[多维度理解]
相同 恒定 一致 一定的强度 很大的能量
[全方位练明]
1．(1)× (2)√ (3)×
2．选BD 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。
3．选ABD 激光的亮度高，可以在空间某个小区域内产生极高的温度，所以可以用来控制核聚变，故A正确；激光能像无线电波那样被调制，用来传递信息，故B正确；能用激光拦截导弹、摧毁卫星，是因为激光平行度好、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，在传播很远距离后还可以保持一定的强度，故D正确。
课标要求
学习目标
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。能举例说明激光技术在生产生活中的应用。
1.知道光的衍射现象,了解产生明显衍射现象的条件。
2.知道衍射条纹的特点,会区分衍射条纹和干涉条纹。
3.知道光的偏振现象,知道光是一种横波。
4.知道偏振光和自然光的区别,能运用偏振知识来解释生活中的一些常见光学现象。
5.了解激光的特点和应用。
特点
性质
应用
相干
性高
激光具有频率 、相位差 、振动方向 的特点,是人工产生的相干光,具有高度的相干性
单缝衍射和双缝干涉实验
光纤通信
全息照相
平行
度好
激光的平行度非常好,在传播很远的距离后仍能保持
精确的测距;提供目标指引;读取光盘上记录的信息等
亮度高
激光可以在很小的空间和很短的时间内集中
用激光束切割、焊接;医学上可以用激光做“光刀”