4-6&4-7-光的衍射与偏振&激光(wrord教参)(教科版).docx

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7激光
学习目标
.观察光的衍射现象，认识衍射条纹的 特点。
.知道产生明显衍射现象的条件。
.观察光的偏振现象，知道自然光和 线偏振光的区别。
. 了解激光的特点和应用。
密管朝谡自主学习
素养提炼
物理观念：光的衍射现象、光的偏振现 象、线偏振光、激光
科学思维：产生明显衍射现象的条件、
线偏振光的获得
科学态度与责任：衍射现象、偏振现象 及激光的应用
自主预习基础认知
一、光的衍射
.单缝衍射现象
(1)当单缝较宽时,光沿着直线方向通过单缝，在光屏上可以看到一条跟单缝宽 度相当的亮线或(亮斑)。
(2)把单缝调窄些，可以看到屏上亮线也随之变细。
⑶当单缝调到很窄时一，光通过单缝后就明显地偏离了直线传播方向,在屏上出 现的不再是一条很窄的亮线，而是扩展到了相当宽的地方，并且出现了明暗相间 的条纹；再调小单缝，条纹也随之变得清晰、细小。
.光的衍射
按照直线传播的规律应该属于阴影的区域也会出现亮条纹；反之，应该属于亮区 的地方也会出暗的区域。这种现象叫作光的衍射。
.衍射图样
衍射时产生的明暗相间的图样叫作衍射图样。
［判断正误］
(1)白光通过盛水的玻璃杯时，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现象。
(X)
(2)用两支圆柱形铅笔并在一起，形成一个狭缝，使狭缝平行于日光灯，会看到 彩色的衍射条纹。(J)
二、光的偏振
偏振片是汽车司机的福音。在夜间行车时，迎面开来的汽车的车灯眩光常常使司 机看不清路面，容易发生事故，如果在每辆车的车灯玻璃上和司机座椅前面的挡 风玻璃上各安装一块偏振片，并使它们的透振方向跟水平方向成45。角，就可以 解决这一问题。从对面车灯射来的线偏振光，由于振动方向跟司机座椅前挡风玻 璃上的偏振片的透振方向垂直，所以不会射进司机眼里；而从自己的车灯射出去 的线偏振光，振动方向跟自己挡风玻璃上的偏振片的透振方向是相同的，所以司 机仍能看清自己的灯照亮的路面和物体。

观看立体电影时，观众要戴上一副偏振眼镜。放映立体电影时有左、右两架放映 机同时工作，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 映机前偏振片射出的两束线偏振光的偏振方向也互相垂直。这两束线偏振光经银 幕反射,其偏振方向不改变,观众所戴偏振眼镜的两只镜片的透振方向互相垂直, 且左眼镜片跟左边放映机前偏振片的透振方向一致，右眼镜片跟右边放映机前偏 振片的透振方向一致。这样，左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机 映出的画面，两眼看到的画面略有差别，因此便可产生立体感。
［典例］（多选）关于立体电影，以下说法正确的是（）
偏光眼镜
立体电影


，则银幕上只是一片光亮而无图像 ，在视网膜上形成的像并 不完全相同
［解析］放N体电影时有左、右两架放映机同时工作，在每架放映机前"有一块偏 振片，两偏振片的透振方向互相垂直，因此从放映机前偏振片射出的两束线偏振 光的偏振方向互相垂直，这两束线偏振光经屏幕反射后其偏振方向不改变，观众
眼睛所戴的偏光眼镜的两只镜片透振方向互相垂直，且左眼镜片跟左边放映机前 偏振片的透振方向一致，右眼镜片跟右边放映机前面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B、D选项正确。
［答案］BD
精选典题提高技能
源能瀚侧素养达标
.（多选）下列说法正确的是（）
，可以产生明显的衍射现象
“光沿直线传播”只是一种近似规律
，在圆板的后面发现圆板阴影中心 处有一亮斑，这是光的干涉现象
，发现屏上刀片的阴影的边缘模糊不清， 这是光的衍射现象
解析：当波长比障碍物的尺寸大或相差不多时，可以产生明显衍射现象，A正确； 光沿直线传播是一种近似规律，B正确；泊松亮斑、刀片阴影边缘模糊都是光的 衍射现象，C错误，D正确。
答案：ABD
.（多选）将激光束的宽度聚焦到纳米级范围内，可修复人体已损坏的器 官，对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人无奈的癌症、遗传疾病等 彻底根除。这是应用了激光的（）


解析：利用激光做手术，正是利用了激光束可以很细，不扩散，且能量大的特点。 答案：AC
.两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯前面，有光通过。如果将其中一 片旋转180。，在旋转过程中可能会产生的现象是（ ）
，然后又减小到零
，然后减小到非零的最小值

，再减弱，然后又增强
解析：旋转其中一个偏振片时，根据两个偏振片的透振方向平行时光强最强，透 振方向垂直时光强最弱的原则，可知旋转其中一个偏振片时，光强的变化可能出 现先增强，再减弱，然后又增强的现象，也可能出现先减弱，后增强，再减弱的 现象，故D正确。
答案：D
.（多选）如图所示，甲、乙为单色光通过窄缝后形成的明暗相间的两种条纹图 样。下列判断正确的是（图中黑色表示亮条纹）（）
甲
IIIII
乙


解析：双缝干涉图样的条纹间隔是均匀的，单缝衍射的条纹中间宽、两侧逐渐变 窄。由此可知选项A、B正确。
答案：AB
见固演练 活页装订方便实用
［基础达标练］
.下列现象中可以说明光是横波的是（）


解析：光能发生干涉和衍射现象，说明光是一种波，具有波动性；光的全反射现 象，说明光由光密介质进入光疏介质和由光疏介质进入光密介质会有不同的现 象；光的偏振现象说明光的振动方向与传播方向垂直，即说明光是横波，所以正 确选项为D。
答案：D
.（多选）对于光的衍射现象的定性分析，下列说法正确的是（）
，才能 产生明显的衍射现象



解析：光的直线传播规律只是近似的，只有在光的波长比障碍物小很多的情况下, 光才可以看成是直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，它们是 在不同条件下出现的两种现象，故C错误。
答案：ABD
.在拍摄日落水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是 （）
，从而使景物的像清晰
，从而使景物的像清晰
，从而使景物的像清晰
，从而使景物的像清晰
解析：由于反射光的干扰，景物的像常常比较模糊，所以装上偏振片的目的是减 弱反射光，偏振片的透振方向应与反射光的振动方向垂直，不能增强透射光，故 选项A正确。
答案：A
.（多选）对于激光的认识，以下说法正确的是（）




解析：普通光源发出的光的频率是不一样的，而激光器发出的激光的频率几乎是 单一的，并且满足相干条件，所以激光与普通光源发出的光有着质的区别，A选 项错误；激光是原子受激辐射产生的光，要通过人工专门制得，所以并不是在自 然界中普遍存在的，B选项错误，C选项正确；在日常的生产、生活中很多方面 都用到了激光，D选项正确。
答案：CD
.在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样，下面四幅图片中属 于光的单缝衍射图样的是（）
a> c
b、c
C. a、d
D. b、d
解析：单缝衍射条纹的特点是中央亮条纹最宽、最亮，双缝干涉条纹的特点是条 纹间距相等且亮度相同，所以a是干涉条纹，b、d是单缝衍射条纹，c是水波的 衍射图样，故D正确。
答案：D
.（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，则下列说法正确的是（）
、8的透振方向平行
'轴顺时针旋转90。，屏上透射光的强度才最弱，几乎为零 ,轴旋转90。，屏上透射光的强度都将最弱，几乎 为零
。，屏上透射光的强度最弱，几乎为零
解析：当A、3两偏振片的透振方向平行时，光屏上的光强度最大；当二者透振 方向垂直时，光屏上的光强度最小，几乎为零。由此可知A、C选项正确。
答案：AC
.（多选）在单缝衍射实验中，下列说法正确的是（）
，衍射条纹间距变窄
.使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
，衍射条纹间距变宽
，衍射条纹间距变宽
解析：当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的路 径越远，条纹间距也越大，A、C正确；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍 射现象越明显，条纹间距越大，B错误；光的波长一定、单缝宽度也一定时，增 大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，D正确。
答案：ACD
.（多选）准分子激光器利用氤气和氟气的混合物产生激光刀，可用于进行近视 眼的治疗。用这样的激光刀对近视眼进行手术，手术时间短、效果好、无痛苦。 关于这个治疗，以下说法正确的是（）
，使人不能看清物体
，用激光刀可以在非常小的面积上对眼睛进行手术

解析：激光手术是物理技术用于临床医学的最新成果。人的眼睛是一个光学成像 系统，角膜和晶状体相当于一个凸透镜，物体通过凸透镜成像在视网膜上，人就 能看清楚物体。当角膜和晶状体组成的这个凸透镜的焦距比较小，物体成像在视 网膜的前面时，人就不能看清物体，这就是近视眼，A对；激光具有很好的方向 性，用激光刀可以在非常小的面积上对眼睛进行手术，B对；激光手术不是修复 视网膜，而是对角膜进行切削，改变角膜的形状，使眼球中的凸透镜的焦距适当 变大，光经过角膜和晶状体后成像在视网膜上，C错，D对。
答案：ABD
［能力提升练］
.如图所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光AO以入射角，照射 到水平液面上，反射光08射到水平位置的光屏上，屏上用光电管将光信号转换 成电信号，电信号输入控制系统来控制液面的高度。若发现光点在屏上向右移动 了 As距离，射到夕点，则液面的高度变化是（）

bill L 111 L

乙Icin I ZLall I
Ns
解析：光点右移，说明液面上升（如图），由反射定律及几何关系，求得
Zlall I
故D正确。
答案：D
.（多选）旋光仪可以用来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量。其原理是：线 偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线, 旋转一个角度o,这一角度称为“旋光角”，e的值与糖溶液的浓度有关。将e 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，小B是偏振片，转动8,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（ ）
。处光的强度会明显减弱
。处光的强度不会明显减弱
，使得。处光强度最大，偏振片3转过的角度等 于。
，使得。处光强度最大，偏振片A转过的角度等 于8
解析：偏振片只能让一定偏振方向的光通过，没有样品时，要使到达。处的光 最强，偏振片A、3的透光方向应相同；当放入样品时，由于样品的“旋光角” 是仇 光线经过样品后偏振方向不再与5的透光方向平行，故到达。处光的强度 会明显减弱，A正确，B错误；偏振片B转过的角度等于仇 并与线偏振光的方 向平行时，光到达。处的强度将再次最大，C正确；同理，D正确。
答案：ACD
.如图所示是通过游标卡尺两测量脚间的狭缝观察白炽灯线光源时所拍下的四 张照片。
⑴试通过图样分析四张照片对应的两测量脚间的宽度大小关系；
（2）试说明照片丁中中央条纹的颜色及成因。
解析：（1）从四张照片的单缝衍射图样可以看出，由图甲到图丁，衍射现象越来 越明显，说明两测量脚间的狭缝越来越小，因此由图甲到图丁四张照片对应的两 测量脚间的宽度越来越小。
（2）图丁中中央条纹的颜色为白色，因为各种色光在屏中央均为亮条纹，七色光 叠加后，中央条纹即为白色。
答案：（1）从图甲到图丁越来越小（2）见解析
.如图所示，在杨氏双缝实验中，下述情况能否看到干涉条纹？简单说明理由。
⑴在单色自然光源S后加一偏振片P；
（2）在（1）情况下，再在双缝Si、S2处分别加上偏振片P1和Pi, P1与P2透振方向 垂直。
解析：（1）能。到达Si、S2的光是从同一线偏振光分解出来的，它们满足相干条 件，能看到干涉条纹，且由于偏振片很薄，对路程差的影响可忽略，干涉条纹的 位置与间距和没有尸时基本一致，只是强度由于偏振片的吸收作用而减弱。
（2）不能。由于从Pl、P2射出的光振动方向相互垂直，不满足干涉条件，故光屏 E被均匀照亮，但无干涉现象。
答案：见解析
［创新应用练］
.（多选）如图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，让太阳光或白炽灯光通过 狭缝S形成细光束从空气射向柱体的。点（半圆的圆心），产生反射光束1和透射 光束2。现保持入射光不变，将半圆柱绕通过0点垂直于纸面的轴线转动，使反 射光束1和透射光束2恰好垂直。在入射光线的方向上加偏振片P,偏振片与入 射光线垂直，其透振方向在纸面内，这时看到的现象是（）



。角，透射光束2消失
解析：自然光射到界面上，当反射光与折射光垂直时，反射光和折射光的透振方 向相互垂直，且反射光的透振方向与纸面垂直，折射光的透振方向与纸面平行， 因此当在入射光线方向垂直放上透振方向在纸面内的偏振片P时，因垂直于纸面 无光，反射光束1消失，A正确，B、C错误；偏振片转动90。，平行于纸面内 的光消失，则透射光束2消失，D正确。
答案：AD