5.3光的衍射-5.4光的偏振-5.5激光与全息照相 学案(含答案)
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1、第第 3 节节 光的衍射光的衍射 第第 4 节节 光的偏振光的偏振 第第 5 节节 激光与全息照相激光与全息照相 学习目标要求 核心素养和关键能力 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。 1.科学思维 类比与对比的思想。 2.科学态度与责任 体会生活中光的衍射现象的应用。 3.关键能力 分析、辨析能力。 一、光的衍射 1.光的衍射现象 (1)定义:光绕过障碍物偏离直线传播的现象称为光的衍射。 (2)典型的衍射现象 圆孔衍射:光通过小孔时(孔很小)在屏幕上会出现明暗相间的
2、圆环。 单缝衍射:单色光通过狭缝时,在屏幕上出现明暗相间的条纹。 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,因为它们有类似栅栏的形状,被称为衍射光栅。 (2)衍射光栅的种类:反射光栅和透射光栅。 (3)衍射图样的特点:与单缝衍射相比,衍射条纹的宽度变窄,亮度增加。 判一判 (1)衍射和干涉条纹都是明暗相间的,所以二者是一样的。() (2)所有光都能发生衍射现象。() (3)红光比紫光更容易发生明显衍射现象。() (4)显微镜的镜头越小其分辨本领越低。()
3、 (5)光栅的衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。() 二、光的偏振 1.偏振现象 (1)波的偏振:如果横波只沿着某一个特定的方向振动,在物理学上就叫作波的偏 振。 (2)偏振片:偏振片是只让某一方向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透振方向。 (3)自然光和偏振光 自然光:在垂直于传播方向的平面内,光波可沿任何方向振动,光振动在平面 内的分布大致均匀的光。 偏振光:通过偏振片的光,振动方向与偏振片的透振方向平行,称为偏振光。 (4)起偏器和检偏器 起偏器:用于获得偏振光的偏振片。 检偏器:为了检查通过起偏器的光是不是偏振光,在起偏器后面再放的那一个 偏振片。 2
4、.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。 做一做 下列关于偏振光的说法正确的是( ) A.自然光就是偏振光 B.沿着一个特定方向传播的光叫偏振光 C.沿着一个特定方向振动的光叫偏振光 D.单色光就是偏振光 答案 C 解析 自然光不是偏振光,A 错误;在某个确定方向上振动的光称为偏振光,B 错误,C 正确;单色光是指光的频率单一,偏振光是指光的振动方向单一,它们 之间没有联系,即单色光可以是偏振光,也可以不是偏振光,D 错误。 三、激光 激光的特点及其应用 特点 性质 应用 相干性 只有频率相同、相位差恒定、偏振方向一 致的光才是相干光。激光是一种人工产生 的相干光
5、,具有高度的相干性 光纤通信 平行度 激光的平行度非常好,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 上可以用激光做“光刀”; 激发核反应等 判一判 (1)激光是自然界普遍存在的一种光。() (2)激光是一种人工产生的相干光。() (3)用激光做双缝干涉实验是应用了激光具有高度的相干性的特点。() (4)激光精确测距利用激光的平行度好的特点。() (5)激光切割利用激光平行度好的特点。() 探究探究 1 光的衍射光的衍射 情境导入 (1)让一束激光照射在游标卡尺两个卡脚之
6、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? (2)判断以下甲、乙两图哪个是光的单缝衍射图样,哪个是双缝干涉图样。 答案 (1)大约 0.4 mm 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)甲图为双缝干涉图样,乙图为单缝衍射图样。 归纳拓展 1.衍射图样的特点 (1)单缝衍射: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,两侧的亮纹逐渐变暗变窄;白光通过狭缝时,在屏上出 现彩色条纹,中央为白条纹。 波长一定时,单缝窄的中央条纹
7、宽,各条纹间距大;单缝不变时,光波波长越 长的中央条纹越宽,条纹间距越大。 (2)圆孔衍射:光通过小孔(孔很小)时,在光屏上出现明暗相间的圆环。如图甲所 示。 (3)圆板衍射(泊松亮斑) 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。衍射图样如图乙所示。 甲 乙 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。 2.单缝衍射与双缝干涉的比较 单缝衍射 双缝干涉 不 同 点 产生条件 只要狭缝足够小,任何光 都能发生 频率相同、相位差恒定的 两列光波相遇叠加 条纹宽度 条纹宽度不等,中央最宽 条纹宽度相等 条纹
8、间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度 中央条纹最亮,两边最暗 条纹清晰,亮度基本相同 相同点 成因 明暗相间的条纹,都是光 波叠加时加强或削弱的结 果 【例 1】 (2021 枣庄市三中月考)下列现象中属于光的衍射现象的是( ) A.雨后天空美丽的彩虹 B.阳光下肥皂膜的彩色条纹 C.光通过三棱镜产生的彩色条纹 D.对着日光灯从两铅笔缝中看到的彩色条纹 答案 D 解析 雨后天空美丽的彩虹,这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成 的,白光经水珠折射以后,分成各种彩色光,这种现象叫做光的色散现象,A 错 误;阳光照射在肥皂泡上出现彩色条纹属于光的干涉,故 B 错误;一束白光通过
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- 5.3 衍射 5.4 偏振
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