資源簡介

第5節(jié) 光的衍射
導學案
【學習目標】
1.通過觀察光的偏振現(xiàn)象，知道光是橫波。
2.知道偏振光和自然光的區(qū)別，能運用偏振知識解釋生活中的一些常見光學現(xiàn)象。
3.了解激光的特性，能舉例說明激光技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。
【學習重難點】
【教學重點】對光的偏振現(xiàn)象的理解；
【教學難點】探究光的偏振現(xiàn)象 ；
【知識回顧】
機械波可分為橫波和縱波兩類，其波形及描述對比如下：
定義 標識性物理量 實物波形
橫 波 質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互_______________的波 ①波峰：凸起的_________________ ②波谷：凹下的________________
縱 波 質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在________________的波 ①密部：質(zhì)點分布_______________的位置 ②疏部：質(zhì)點分布_________________的位置
【自主預(yù)習】
光的偏振
1．偏振
(1)不同的橫波，即使傳播方向相同，_____________也可能不同的現(xiàn)象，稱為_____________。
(2)橫波的振動方向稱為_____________。
(3)偏振現(xiàn)象是_____________波的特有現(xiàn)象，_____________波沒有偏振現(xiàn)象。
2．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特定的方向，沿這個方向振動的光波能順利通過偏振片，這個偏振方向叫作透振方向。
(2)自然光：由太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，它包含著在垂直于傳播方向上沿_____________的光，而且沿各個方向振動的光波的_____________都相同。
(3)偏振光：自然光垂直透過某一偏振片后，在垂直于傳播方向的平面上，沿著某一特定方向振動的光叫作偏振光。自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面的反射光和折射光都是_____________，入射角變化時偏振的程度也有所變化。
3．偏振現(xiàn)象的應(yīng)用
攝影中應(yīng)用偏振光：為了消除反射光的影響，在鏡頭前安裝一片偏振濾光片，讓它的透振方向與反射光的偏振方向_____________，減弱了反射光進入鏡頭。
激光
激光的特點及應(yīng)用
特點 性質(zhì) 應(yīng)用
相干性 激光具有頻率相同、相位差_____________、振動方向一致的特點，是人工產(chǎn)生的相干光，具有高度的相干性 光纖通信
平行度 激光的_____________非常好，傳播很遠的距離仍能保持一定的強度 進行精確的測距；讀取光盤上記錄的信息等
高亮度 它可以在很小的_____________和很短的_____________內(nèi)集中很大的_____________ 用激光束切割、焊接；醫(yī)學上可以用激光做“光刀”；激發(fā)核反應(yīng)等
【課堂探究】
【新課導入】
在觀看立體電影時，觀眾要戴上特制的眼鏡，如果不戴這副眼鏡，銀幕上的圖像就模糊不清了。這是為什么？
攝影師又是如何拍攝下清晰的畫面的呢？
【新課教學】
任務(wù)一、偏振
溫故舊知
橫波和縱波有什么區(qū)別？
（二）偏振
閱讀課文，回答什么是偏振，什么是偏振現(xiàn)象？
如圖是一列橫波，當這列橫波穿過兩個帶有狹縫的木板時, 狹縫的方向與波的振動方向相同，橫波是否可以穿過？
如圖當我們將后一塊木板旋轉(zhuǎn)900以后，這時橫波就是否能再通過狹縫？
縱波會不會發(fā)生以上情況？
由此可以看出橫波和縱波的區(qū)別在哪里？
光的干涉和衍射說明光具有波動性，那么光波是橫波還是縱波呢？
任務(wù)二、光的偏振
（一）偏振片
什么是偏振片？
光的偏振
光的偏振實驗說明了什么？
閱讀課文，回答什么是自然光，什么是偏振光？
任務(wù)三、偏振現(xiàn)象的應(yīng)用
你知道光的偏振現(xiàn)象在生產(chǎn)生活或科技領(lǐng)域中有什么應(yīng)用？
任務(wù)四、激光的特點及其應(yīng)用
（一）激光
閱讀課文，回答普通光為什么不容易發(fā)生干涉？
閱讀課文，什么是激光？
激光有哪些特點？在生活生產(chǎn)或科技領(lǐng)域有什么應(yīng)用？
【自我測評】
1．關(guān)于自然光和偏振光，下列觀點正確的是(　　)
A．自然光能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，而偏振光卻不能
B．只有自然光透過偏振片才能獲得偏振光
C．自然光只能是白色光，而偏振光不能是白色光
D．自然光和偏振光都能使感光底片感光
2．(多選)關(guān)于激光與自然光，下列說法正確的是(　　)
A．激光的頻率單一，而自然光是含有各種色光頻率的光，所以激光的相干性好
B．自然光是由物質(zhì)的原子發(fā)射出來的，而激光是人工產(chǎn)生的，所以激光不是由物質(zhì)的原子發(fā)射出來的
C．激光和自然光都具有相同的本質(zhì)，它們都是由原子的躍遷產(chǎn)生的
D．相干性好是激光與普通光的根本區(qū)別
【學后反思】本節(jié)課學習中，你有哪些收獲，還有哪些問題？第5節(jié) 光的衍射
導學案
【學習目標】
1.通過觀察光的偏振現(xiàn)象，知道光是橫波。
2.知道偏振光和自然光的區(qū)別，能運用偏振知識解釋生活中的一些常見光學現(xiàn)象。
3.了解激光的特性，能舉例說明激光技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。
【學習重難點】
【教學重點】對光的偏振現(xiàn)象的理解；
【教學難點】探究光的偏振現(xiàn)象 ；
【知識回顧】
機械波可分為橫波和縱波兩類，其波形及描述對比如下：
定義 標識性物理量 實物波形
橫 波 質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互__垂直__的波 ①波峰：凸起的__最高處__ ②波谷：凹下的__最低處__
縱 波 質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在__同一直線上__的波 ①密部：質(zhì)點分布__最密__的位置 ②疏部：質(zhì)點分布__最疏__的位置
【自主預(yù)習】
光的偏振
1．偏振
(1)不同的橫波，即使傳播方向相同，振動方向也可能不同的現(xiàn)象，稱為偏振現(xiàn)象。
(2)橫波的振動方向稱為偏振方向。
(3)偏振現(xiàn)象是橫波的特有現(xiàn)象，縱波沒有偏振現(xiàn)象。
2．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特定的方向，沿這個方向振動的光波能順利通過偏振片，這個偏振方向叫作透振方向。
(2)自然光：由太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，它包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各個方向振動的光波的強度都相同。
(3)偏振光：自然光垂直透過某一偏振片后，在垂直于傳播方向的平面上，沿著某一特定方向振動的光叫作偏振光。自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面的反射光和折射光都是偏振光，入射角變化時偏振的程度也有所變化。
3．偏振現(xiàn)象的應(yīng)用
攝影中應(yīng)用偏振光：為了消除反射光的影響，在鏡頭前安裝一片偏振濾光片，讓它的透振方向與反射光的偏振方向垂直，減弱了反射光進入鏡頭。
激光
激光的特點及應(yīng)用
特點 性質(zhì) 應(yīng)用
相干性 激光具有頻率相同、相位差恒定、振動方向一致的特點，是人工產(chǎn)生的相干光，具有高度的相干性 光纖通信
平行度 激光的平行度非常好，傳播很遠的距離仍能保持一定的強度 進行精確的測距；讀取光盤上記錄的信息等
高亮度 它可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大的能量 用激光束切割、焊接；醫(yī)學上可以用激光做“光刀”；激發(fā)核反應(yīng)等
【課堂探究】
【新課導入】
在觀看立體電影時，觀眾要戴上特制的眼鏡，如果不戴這副眼鏡，銀幕上的圖像就模糊不清了。這是為什么？
學生根據(jù)自己所知所解或課前預(yù)習回答問題
攝影師又是如何拍攝下清晰的畫面的呢？
學生根據(jù)自己所知所解或課前預(yù)習回答問題
【新課教學】
任務(wù)一、偏振
溫故舊知
橫波和縱波有什么區(qū)別？
在縱波中，各點的振動方向總與波的傳播方向在同一直線上；在橫波中，各點的振動方向總與波的傳播方向垂直。
（二）偏振
閱讀課文，回答什么是偏振，什么是偏振現(xiàn)象？
1.偏振現(xiàn)象：不同的橫波，即使傳播方向相同，振動方向也可能是不同的。這個現(xiàn)象稱為“偏振現(xiàn)象”。
2.偏振方向：一列沿水平方向傳播的橫波，既可能沿上下方向振動，也可能沿左右方向振動，還可能沿其他“斜”的方向振動。橫波的振動方向稱為“偏振方向”。
如圖是一列橫波，當這列橫波穿過兩個帶有狹縫的木板時, 狹縫的方向與波的振動方向相同，橫波是否可以穿過？
回答：橫波能穿過狹縫
如圖當我們將后一塊木板旋轉(zhuǎn)900以后，這時橫波就是否能再通過狹縫？
回答：橫波不能穿過狹縫
縱波會不會發(fā)生以上情況？
縱波不會發(fā)生以上情況
由此可以看出橫波和縱波的區(qū)別在哪里？
橫波能夠發(fā)生偏振現(xiàn)象而縱波不能發(fā)生偏振現(xiàn)象，這就是橫波與縱波的一個區(qū)別。
光的干涉和衍射說明光具有波動性，那么光波是橫波還是縱波呢？
學生根據(jù)偏振現(xiàn)象回答自己的猜想
任務(wù)二、光的偏振
（一）偏振片
什么是偏振片？
一種由高分子薄膜制成的光學器件，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通過偏振片，這個方向叫做“透振方向”。
光的偏振
光的偏振實驗說明了什么？
光的偏振實驗說明了光是一種橫波。
閱讀課文，回答什么是自然光，什么是偏振光？
1．自然光：實際上，太陽以及日光燈、發(fā)光二極管等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同。這種光是“自然光”。
2.偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿著一個特定的方向振動的光叫偏振光。
任務(wù)三、偏振現(xiàn)象的應(yīng)用
你知道光的偏振現(xiàn)象在生產(chǎn)生活或科技領(lǐng)域中有什么應(yīng)用？
（一）攝影
攝影師在拍攝池中的游魚、玻璃櫥窗里的陳列物時，由于水面和玻璃表面的反射光的干擾，景象會不清楚。如果在照相機鏡頭前裝一片偏振濾光片，轉(zhuǎn)動濾光片，讓它的透振方向與水面和玻璃表面的反射光的偏振方向垂直，就可以減弱反射光而使水下和玻璃后的景象清晰。
（二）汽車
汽車夜間在公路上行駛與對面的車輛相遇時，為避免雙方車燈的眩目，司機都關(guān)閉大燈，只開小燈，放慢車速，以免發(fā)生車禍。如駕駛室的前窗玻璃和車燈的玻璃罩都裝有偏振片，而且規(guī)定它們的偏振化方向都沿同一方向并與水平面成45度角，那么，司機從前窗只能看到自已的車燈發(fā)出的光，而看不到對面車燈的光，這樣，汽車在夜間行駛時，既不用熄燈，也不用減速，
可以保證安全行車。
立體電影
偏振式3D技術(shù)是利用光線有“振動方向”的原理來分解原始圖像的，通過在顯示屏幕上加放偏光板，可以向觀看者輸送兩幅偏振方向不同的畫面，當畫面經(jīng)過偏振眼鏡時，由于偏振式眼鏡的每只鏡片只能接收一個偏振方向的畫面，這樣一來人的左右眼就會收到兩組畫面，最后經(jīng)過大腦合成立體影像。
液晶顯示
液晶顯示器就是利用這一特性，在上下兩片柵欄相互垂直的偏光板之間充滿液晶，利用電場控制液晶的轉(zhuǎn)動．不同的電場大小就會形成不同的灰階亮度．
（五）偏光太陽鏡
在陽光充足的白天駕駛汽車，從路面或周圍建筑物的玻璃上反射過來的耀眼的陽光，常會使眼睛睜不開。由于光是橫波，所以這些強烈的來自上空的散射光基本上是水平方向振動的。因此，只需帶一副只能透射豎直方向偏振光的偏振太陽鏡便可擋住部分的散射光。
（六）昆蟲對偏振光的應(yīng)用
人的眼睛對光的偏振狀態(tài)是不能分辨的，但某些昆蟲的眼睛對偏振卻很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支復(fù)眼、兩支復(fù)眼，每個復(fù)眼包含有6300個小眼，這些小眼能根據(jù)太陽的偏光確定的方位，然后以太陽為定向標來判斷方向，所以蜜蜂可準確無誤地把它的同類引到它所找到的花叢。
任務(wù)四、激光的特點及其應(yīng)用
（一）激光
閱讀課文，回答普通光為什么不容易發(fā)生干涉？
普通光源發(fā)出的自然光是許多頻率、相位、偏振以及傳播方向各不相同的光的雜亂無章的混合。這導致兩個獨立的普通光源發(fā)出的光不會發(fā)生干涉。
閱讀課文，什么是激光？
1960年，美國物理學家梅曼率先在實驗室中制造出了傳播方向、偏振、相位等性質(zhì)完全相同的光波，這就是激光。
激光有哪些特點？在生活生產(chǎn)或科技領(lǐng)域有什么應(yīng)用？
1、相干性：激光是一種人工產(chǎn)生的相干光。
相干性應(yīng)用：光纖通訊、激光全息技術(shù)
2.平行度非常好：從地面上發(fā)射的一束極細的激光束，到達月球表面時，也只發(fā)散成直徑lm多的光斑，因此激光在地面上傳播時，可以看成是不發(fā)散的。
應(yīng)用：測距、測速、信息存儲和閱讀
3.亮度高：所謂亮度，是指垂直于光線平面內(nèi)單位面積上的發(fā)光功率，自然光源亮度最高的是太陽，而目前的高功率激光器，亮度可達太陽的1萬倍。
應(yīng)用：工業(yè)切割、焊接；醫(yī)學“光刀”；利用強激光產(chǎn)生的高壓引發(fā)核聚變。
【自我測評】
1．關(guān)于自然光和偏振光，下列觀點正確的是(　　)
A．自然光能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，而偏振光卻不能
B．只有自然光透過偏振片才能獲得偏振光
C．自然光只能是白色光，而偏振光不能是白色光
D．自然光和偏振光都能使感光底片感光
【答案】D
[詳解】光振動沿各個方向均勻分布的光就是自然光，而振動沿著特定方向的光就是偏振光，但自然光和偏振光都能發(fā)生干涉、衍射，所以A錯；光的偏振現(xiàn)象并不罕見，除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通常看到的絕大部分光，都是偏振光，所以B錯；光的顏色由光的頻率決定，與光的振動方向無關(guān)，所以C錯；自然光和偏振光都具有能量，都能使感光片感光，D正確。
2．(多選)關(guān)于激光與自然光，下列說法正確的是(　ACD　)
A．激光的頻率單一，而自然光是含有各種色光頻率的光，所以激光的相干性好
B．自然光是由物質(zhì)的原子發(fā)射出來的，而激光是人工產(chǎn)生的，所以激光不是由物質(zhì)的原子發(fā)射出來的
C．激光和自然光都具有相同的本質(zhì)，它們都是由原子的躍遷產(chǎn)生的
D．相干性好是激光與普通光的根本區(qū)別
【答案】ACD
[詳解】激光的頻率單一，相干性很好，自然光中含有各種頻率的光，故A、D正確；激光和自然光都是由原子的躍遷產(chǎn)生的，故B錯誤，C正確。
【學后反思】本節(jié)課學習中，你有哪些收獲，還有哪些問題？

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