人教物理光 全省一等獎

第十三章光5光的衍射6光的偏振知識內(nèi)容選考要求課時要求光的衍射b1.了解光的衍射現(xiàn)象，知道光產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件以及衍射條紋的特點.2.會用激光筆和光傳感器做單縫衍射實驗，能區(qū)分干涉條紋和衍射條紋.3.知道光的偏振現(xiàn)象，了解自然光與偏振光的區(qū)別以及偏振的簡單應用.知道光的偏振現(xiàn)象證明了光是橫波.光的偏振bNEIRONGSUOYIN內(nèi)容索引自主預習預習新知夯實基礎重點探究啟迪思維探究重點達標檢測檢測評價達標過關課時對點練注重雙擊強化落實自主預習一、光的衍射1.用單色平行光照射狹縫，當縫很

時，光沒有沿直線傳播，它繞過了縫的邊緣，傳播到了

的地方.這就是光的衍射現(xiàn)象.2.各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生

，致使影的輪廓

，出現(xiàn)_____

的條紋.3.發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：在障礙物的尺寸可以跟光的波長

，甚至比光的波長還

的時候，衍射現(xiàn)象十分明顯.4.衍射光柵(1)構成：由許多

的狹縫

地排列起來形成的光學元件.(2)增加狹縫的個數(shù)，衍射條紋的寬度變

，亮度

.(3)種類：

和

.相當寬窄衍射模糊不清明暗相間相比小等寬等距離窄增加透射光柵反射光柵二、光的偏振1.偏振片由特定的材料制成，每個偏振片都有一個

的方向，只有沿著這個方向振動的光波才能順利通過偏振片，這個方向叫做“

方向”.2.自然光和偏振光(1)自然光：太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于

上沿

方向振動的光，而且沿各個方向振動的光波的

都

.這種光是“自然光”.(2)偏振光：在垂直于

的平面上，沿著某個

的方向振動，這種光叫做偏振光.特定透振傳播方向一切強度相同傳播方向特定3.光的偏振現(xiàn)象說明光是一種

波.4.偏振現(xiàn)象的應用照相機鏡頭前的偏振濾光片、電子表的液晶顯示、立體電影、車燈眩光的消除等.橫判斷下列說法的正誤.(1)衍射條紋和干涉條紋都是明暗相間的，所以二者是一樣的.(

)(2)只有波長長的光才發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象.(

)(3)橫波和縱波都能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象.(

)(4)自然光通過偏振片可以獲得偏振光.(

)即學即用×××√重點探究(1)讓一束激光照射在游標卡尺兩個卡腳之間的縫上，逐漸減小兩個卡腳之間的距離，使縫越來越小，觀察照在屏幕上光斑的變化.縫寬大約多大時屏幕上出現(xiàn)條紋？縫間距變小時，條紋有什么變化？一、光的衍射導學探究答案大約0.4mm時會出現(xiàn)條紋，當縫間距變小時，屏幕上條紋間距逐漸變寬，但亮度逐漸減弱.(2)用針尖在一張厚紙上扎一個很小的小孔，用眼睛通過小孔觀察太陽光，會觀察到什么現(xiàn)象？答案會觀察到中央為亮圓，周圍為彩色的圓環(huán).三種衍射圖樣的特點1.單縫衍射(1)單色光通過狹縫時，在屏幕上出現(xiàn)明暗相間的條紋，中央為亮條紋.中央條紋最寬最亮，兩側的亮條紋逐漸變暗變窄；白光通過狹縫時，在屏上出現(xiàn)彩色條紋，中央為白色條紋.(2)波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大；單縫不變時，光波波長大的中央條紋寬，條紋間距大.知識深化2.圓孔衍射：光通過小孔(孔很小)時，在光屏上出現(xiàn)明暗相間的圓環(huán).如圖1所示.圖1圖23.圓板衍射(泊松亮斑)(1)若在單色光(如激光)傳播途中放一個較小的圓形障礙物，會發(fā)現(xiàn)在影的中心有一個亮斑，這就是著名的泊松亮斑.衍射圖樣如圖2所示.(2)中央是亮斑，圓板陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán).例1

(多選)關于光的衍射現(xiàn)象，下面說法正確的是

A.紅光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋B.白光的單縫衍射圖樣是白黑相間的直條紋C.光照到不透明小圓盤上出現(xiàn)泊松亮斑，說明發(fā)生了衍射D.光照到較大圓孔上出現(xiàn)大光斑，說明光沿著直線傳播，不存在光的衍射解析紅光照到狹縫上產(chǎn)生的衍射圖樣是紅暗相間的直條紋，白光的衍射圖樣是彩色條紋，光照到不透明小圓盤上，在其陰影中心處出現(xiàn)亮點，是衍射現(xiàn)象，光的衍射現(xiàn)象只有明顯與不明顯之分，D項屏中大光斑的邊緣模糊，正是光的衍射造成的，不能認為不存在衍射現(xiàn)象.故A、C正確.√√針對訓練1觀察單縫衍射現(xiàn)象時，把縫寬由0.2mm逐漸增大到0.8mm，看到的現(xiàn)象是

A.衍射條紋的間距逐漸變小，衍射現(xiàn)象逐漸不明顯B.衍射條紋的間距逐漸變大，衍射現(xiàn)象越來越明顯C.衍射條紋的間距不變，只是亮度增強D.以上現(xiàn)象都不會發(fā)生解析由單縫衍射實驗的調(diào)整與觀察可知，狹縫寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，衍射條紋越寬，條紋間距也越大，本題是將縫調(diào)寬，現(xiàn)象向相反的方向變化，故選項A正確，B、C、D錯誤.√二、單縫衍射與雙縫干涉的比較1.不同點(1)產(chǎn)生條件單縫衍射：只要狹縫足夠小雙縫干涉：頻率相同的兩列光波相遇疊加(2)圖樣單縫衍射的圖樣是中央為最寬最亮的亮條紋，兩側亮條紋變暗變窄雙縫干涉的圖樣是亮度相同的等間距的條紋2.相同點(1)都有明暗相間的條紋，條紋都是光波疊加時加強或減弱的結果.(2)都是波特有的現(xiàn)象，表明光是一種波.例2如圖3所示的四幅明暗相間的條紋，分別是紅光、藍光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋).則在下面的四幅圖中從左到右排列，亮條紋的顏色依次是

圖3A.紅黃藍紫 B.紅紫藍黃C.藍紫紅黃 D.藍黃紅紫√解析雙縫干涉條紋平行等距，且波長越長，條紋間距越大，而紅光波長比藍光波長長，故第一幅圖為紅光，第三幅圖為藍光；又由于黃光波長比紫光波長長，故第四幅圖為黃光的衍射圖樣，第二幅圖為紫光的衍射圖樣.[學科素養(yǎng)]例2分辨了衍射和干涉圖樣.寬度上：雙縫干涉的條紋是等寬等間距的，而單縫衍射的條紋是中央亮條紋最寬，兩側的條紋變窄；亮度上：雙縫干涉條紋從中央往兩側亮度變化很?。欢鴨慰p衍射的中央條紋最亮，兩側逐漸變暗，在分辨過程中提高了學生的綜合分析能力，這是對基于事實建構的物理模型的應用過程，體現(xiàn)了“科學思維”的學科素養(yǎng).針對訓練2

(多選)如圖4(a)所示是做雙縫干涉實驗的示意圖.先做操作1：用兩塊不同顏色的濾光片分別擋住雙縫屏上下兩半部分Ⅰ和Ⅱ；接著再做操作2：用不透明的擋板擋住b縫.若兩塊濾光片一塊是紅色，一塊是藍色，則

圖4A.完成操作1后，光屏上出現(xiàn)的是圖(b)圖案，且甲是紅色條紋，乙是藍色條紋B.完成操作1后，光屏上出現(xiàn)的是圖(c)圖案，且丙是藍色條紋，丁是紅色條紋C.完成操作2后，光屏上出現(xiàn)的是圖(b)圖案，且甲是藍色條紋，乙是紅色條紋D.完成操作2后，光屏上出現(xiàn)的是圖(c)圖案，且丙是紅色條紋，丁是藍色條紋√√解析題圖(b)中的條紋為等間距明暗相間條紋，是干涉圖樣.題圖(c)為中間最寬且不等間距明暗相間條紋，是衍射條紋.操作1是雙縫干涉實驗，故條紋間距相等，光屏上出現(xiàn)題圖(b)圖案，由圖案知甲的波長大于乙的波長，故甲為紅色條紋，乙為藍色條紋，A正確；操作2是單縫衍射，條紋間距不相等，光屏上為題圖(c)圖案，再結合波長關系可知D正確.如圖所示，取一個偏振片P，讓陽光通過偏振片P，在P的另一側觀察，可以看到偏振片是透明的；在偏振片P的后面再放置另一個偏振片Q，以光的傳播方向為軸旋轉偏振片Q，會看到什么現(xiàn)象？這說明什么？三、光的偏振導學探究答案會看到在旋轉Q時光的亮度發(fā)生變化.偏振片的作用類似于狹縫的作用，只有振動方向與透振方向一致的光才能通過.當偏振片Q與P的透振方向平行時，穿過Q的光最強；當Q與P的透振方向垂直時，光不能透過Q.對偏振方向與透振方向的理解透振方向：偏振片由特定的材料制成，每個偏振片都有一個特定的方向，只有沿著這個方向振動的光波才能順利通過偏振片，這個方向叫做“透振方向”.(1)當偏振光的偏振方向與偏振片的透振方向平行時，透射的光最強；當偏振光的偏振方向與偏振片的透振方向垂直時，光不能穿過偏振片.(2)當偏振光的偏振方向與偏振片的透振方向既不平行也不垂直時，則仍會有部分光透過偏振片，只是透過的光的強度介于平行和垂直兩種情況之間.知識深化例3

(2018·湖州高二下學期期末)如圖5所示，白熾燈的右側依次平行放置偏振片P和Q，A點位于P、Q之間，B點位于Q右側，以兩偏振片的中心連線為軸旋轉偏振片P，A、B兩點光的強度變化情況是

A.A、B均不變 B.A、B均有變化C.A不變，B有變化 D.A有變化，B不變解析以兩偏振片的中心連線為軸旋轉偏振片P，A點的光強不變；當兩偏振片的偏振方向平行時B點亮度最大，當偏振方向垂直時B點的亮度最小，則B點亮度有變化，故選C.√圖5達標檢測1.(光的衍射)(多選)對光的衍射現(xiàn)象的定性分析，正確的是

A.光的衍射是光在傳播過程中繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象B.衍射圖樣是光波相互疊加的結果C.光的衍射現(xiàn)象為光的波動說提供了有力的證據(jù)D.光的衍射現(xiàn)象完全否定了光的直線傳播結論√1234√√解析根據(jù)光的衍射現(xiàn)象的定義可知選項A正確；衍射圖樣中有亮、暗條紋，這是光波相互疊加的結果，加強區(qū)為亮條紋，減弱區(qū)為暗條紋，選項B正確；因為衍射也是波特有的現(xiàn)象，所以光的衍射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)為光的波動說提供了有力證據(jù)，選項C正確；當障礙物較大時，光的衍射很弱，光幾乎沿直線傳播，即光的直線傳播只是特殊情況下的近似，二者是統(tǒng)一的，選項D錯誤.12342.(光的衍射)讓燭光照射到一塊遮光板上，板上有一個可自由收縮的三角形孔，當此三角形孔緩慢地由大收縮變小直到閉合時，則在孔后的屏上將先后出現(xiàn)的現(xiàn)象(遮住側面光)是

A.三角形光斑倒立的燭焰明暗相間的圓環(huán)B.三角形光斑圓形光斑倒立的燭焰C.倒立的燭焰圓形光斑明暗相間的圓環(huán)D.三角形光斑明暗相間的圓環(huán)倒立的燭焰234√1解析當三角形孔較大時，屏上出現(xiàn)一個三角形光斑，如圖甲所示，隨著三角形緩慢地收縮，光斑逐漸變?。划斎切慰仔〉揭欢ǔ潭葧r，屏上會出現(xiàn)倒立的燭焰，如圖乙所示；繼續(xù)使三角形孔緩慢收縮，可以觀察到小孔衍射圖樣；當孔閉合時，屏上就會一片黑暗.故A正確.12343.(單縫衍射與雙縫干涉的比較)(多選)(2017·寧波效實中學高二第二學期期中)做單縫衍射實驗和雙縫干涉實驗時，用激光比普通光源效果更好，圖象更清晰.如圖6所示，如果將感光元件置于光屏上，則不僅能在光屏上看到彩色條紋，還能通過感光元件中的信號轉換，在電腦上看到光強的分布情況.下列說法正確的是

A.做單縫實驗時，光強分布如圖乙所示B.做單縫實驗時，光強分布如圖丙所示C.做雙縫實驗時，光強分布如圖乙所示D.做雙縫實驗時，光強分布如圖丙所示圖6√1234√4.(光的偏振)(2017·嘉興一中高二第二學期期中)讓太陽光或白熾燈光通過偏振片P和Q，如圖7所示，此時可在屏上看到明顯的亮光.以光的傳播方向為軸旋轉下列儀器，最有可能看到操作前后因透射光的強度發(fā)生變化，引起光屏亮度改變的是

A.沿光的傳播方向看P順時針轉動90°B.沿光的傳播方向看P順時針轉動180°C.沿光的傳播方向看光源順時針轉動90°D.沿光的傳播方向看光屏順時針轉動180°1234圖7√課時對點練一、選擇題考點一光的衍射1.(多選)在單縫衍射實驗中，下列說法正確的是

A.其他條件不變，將入射光由黃色換成綠色，衍射條紋間距變窄B.其他條件不變，使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄C.其他條件不變，換用波長較長的光照射，衍射條紋間距變寬D.其他條件不變，增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬12345678910111213√√√解析黃光波長大于綠光波長，當單縫寬度一定時，波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯，條紋間距也越寬，所以A、C正確；當光的波長一定時，單縫寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，衍射條紋間距會變寬，B錯誤；當光的波長一定，單縫寬度也一定時，增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距會變寬，D正確.123456789101112132.(多選)沙塵暴是由于土地的沙化引起的一種惡劣的氣象現(xiàn)象，發(fā)生沙塵暴時能見度只有幾十米，天空變黃發(fā)暗，這是由于在這種情況下

A.只有波長較短的一部分光才能到達地面B.只有波長較長的一部分光才能到達地面C.只有頻率較高的一部分光才能到達地面D.只有頻率較低的一部分光才能到達地面解析根據(jù)光發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件知，發(fā)生沙塵暴時，只有波長較長的一部分光能到達地面，據(jù)λ＝

知，到達地面的光是頻率較低的一部分光，故選項B、D正確.√12345678910111213√3.(多選)(2018·金華高二檢測)抽制細絲時可用激光監(jiān)控其粗細，如圖1所示.激光束通過細絲時產(chǎn)生的條紋和它通過遮光板的同樣寬度的窄縫時產(chǎn)生的條紋規(guī)律相同，則

A.這是利用光的干涉現(xiàn)象B.這是利用光的衍射現(xiàn)象C.如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗了D.如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細了圖1√12345678910111213√解析由題圖圖樣可知，這是利用了光的衍射現(xiàn)象，當絲變細時(相當于狹縫變窄)條紋間距變寬，B、D選項正確.4.某同學使用激光器做光源，在不透光的擋板上開一條寬度為0.05mm的窄縫，進行光的衍射實驗，如圖2所示，則他在光屏上看到的條紋是

圖2√解析單縫衍射條紋中間寬，兩側越來越窄，又由于單縫是水平的，故衍射條紋也是水平的，B對.12345678910111213考點二單縫衍射與雙縫干涉的比較5.(多選)關于衍射，下列說法中正確的是

A.衍射現(xiàn)象中條紋的出現(xiàn)是光疊加后產(chǎn)生的結果B.雙縫干涉中也存在著光的衍射現(xiàn)象C.一切波都很容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D.影子的存在是一個與衍射現(xiàn)象相矛盾的客觀事實12345678910111213√√6.如圖3所示，a表示單縫，b表示雙縫，用某單色光分別照射豎直放置的單縫和雙縫，在縫后較遠位置豎直放置的光屏上可以觀察到明暗相間的條紋(圖中陰影表示亮條紋)，則

A.圖c表示單縫衍射條紋，圖d表示雙縫干涉條紋B.單縫S越寬，越容易觀察到對應的明暗條紋C.雙縫間距離越小，對應條紋間距越大D.照射雙縫的單色光波長越短，對應條紋間距越大12345678910111213圖3√解析根據(jù)單縫衍射條紋間距不等，而雙縫干涉條紋間距相等，則有題圖c表示雙縫干涉條紋，題圖d表示單縫衍射條紋，故A錯誤；根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，單縫S越窄，越容易觀察到對應的明暗條紋，故B錯誤；在雙縫干涉中，干涉條紋的間距Δx＝

λ，由公式可得，條紋間距與波長λ、雙縫與屏之間的距離l成正比，與雙縫間的距離d成反比，故C正確，D錯誤.123456789101112137.一束紅光射向一塊有雙縫的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈現(xiàn)明暗相間的干涉條紋，現(xiàn)將其中一條窄縫擋住，讓這束紅光只通過一條窄縫，則在光屏上可以看到

A.與原來相同的明暗相間的條紋，只是亮條紋比原來暗些B.與原來不同的明暗相間的條紋，而中央亮條紋變寬些C.只有一條與縫寬對應的亮條紋D.無條紋，只存在一片紅光12345678910111213√8.(2017·嘉興一中高二第二學期期中)在光的單縫衍射實驗中可觀察到清晰的明暗相間的圖樣，圖4的四幅圖中屬于光的單縫衍射圖樣的是

圖412345678910111213A.a、c B.b、c C.a、d D.b、d解析單縫衍射條紋的特點是中央亮條紋最寬、最亮，雙縫干涉條紋的特點是等間距的條紋，所以a是干涉條紋，b、d是單縫衍射條紋，c是水波的衍射圖樣.√考點三光的偏振9.(多選)如圖所示，一束自然光通過起偏振器照射到光屏上，則圖中光屏上發(fā)亮的有(起偏振器上用箭頭表示其透射方向)12345678910111213√√√解析

自然光通過起偏振器后成為偏振光，當偏振光的振動方向與起偏振器的透振方向平行時能夠通過，垂直時不能通過，所以A、B、D正確．1234567891011121310.(多選)光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波，下列現(xiàn)象中能反映光的偏振特性的是

A.一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉其中一個偏振片，透射光

的強度發(fā)生變化B.一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當反射光線與折射光線之間的夾角

恰好是90°時，反射光線是偏振光C.日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振片，可以使景象更

清晰D.通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋√√√12345678910111213解析自然光通過第一個偏振片后形成單一振動方向的偏振光，再通過第二個偏振片時，若偏振片的透振方向與此偏振光的振動方向垂直，則無光透過第二個偏振片，若二者平行則透射光最強，故選項A反映了光的偏振特性；一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當反射光線與折射光線垂直時，反射光線和折射光線都是偏振光且偏振方向垂直，選項B反映了光的偏振特性；拍攝水中景物或玻璃櫥窗中景物時，由于水或玻璃表面反射光較強，使所拍攝景物不清晰，在照相機鏡頭前裝上偏振片，使其透振方向與反射光的偏振方向垂直，則有效防止反射光進入照相機，從而使所拍景象更清晰，選項C反映了光的偏振特性；選項D中通過手指間的縫隙觀察日光燈，看到彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象.故選A、B、C.11.(多選)(2017·寧波效實中學高二期中)利用旋光儀這種儀器可以用來測量糖溶液的濃度，從而測定含糖量.其原理是：偏振光通過糖的水溶液后，若迎著射來的光線看，偏振方向會以傳播方向為軸線旋轉一個角度θ，這一角度稱為“旋光角”，θ的值與糖溶液的濃度有關.將θ的測量值與標準值相比較，就能確定被測樣品的含糖量.如圖5所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉動B，使到達O處的光最強，然后將被測樣品P置于A、B之間，則下列說法中正確的是

A.到達O處光的強度會明顯減弱B.到達O處光的強度不會明顯減弱C.將偏振片B轉動一個角度，使得O處光的強度

最大，偏振片B轉過的角度等于θD.將偏振片A轉動一個角度，使得O處光的強度最大，偏振片A轉過的角度等于θ12345678910111213圖5√√√12.如圖6所示是一種利用光纖溫度傳感器測量溫度的裝置，一束偏振光射入光纖，由于溫度的變化，光纖的長度、芯徑、折射率發(fā)生變化，從而使偏振光的振動方向發(fā)生變化，光接收器接收的光強度就會變化.設起偏振器和檢偏振器透振方向相同，關于這種溫度計的工作原理，正確的說法是

A.到達檢偏振器的光的振動