資源簡介

第六節　光的衍射與偏振
第七節　激　光
學習目標　1.觀察光的衍射現象,認識衍射條紋的特點。2.知道產生明顯衍射的條件。3.觀察光的偏振現象,知道光是橫波。4.知道自然光和偏振光的區別,知道偏振現象的一些應用。5.了解激光的特征和應用。
知識點一　光的衍射
我們知道,波能夠繞過障礙物發生衍射。例如,聲音能夠繞過障礙物傳播。
既然光也是一種波,為什么在日常生活中我們觀察不到光的衍射,而且常常說“光沿直線傳播”呢
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.光的衍射
光通過很小的狹縫(或圓孔)時,明顯地偏離了　　　　　　方向,在屏上散開到相當大的范圍,這種現象叫作光的衍射。
2.衍射圖樣:衍射時產生的　　　　相間的圖樣。
3.三種衍射圖樣的特點
(1)單縫衍射
①單色光:中央有一條　　　　　　的條紋,兩邊是對稱且　　　　　　的條紋,亮條紋的強度向兩邊　　　　　　。
②白光:中央是一條　　　　條紋,兩邊是很快減弱的　　　　　　。
③波長一定時,單縫窄的中央條紋寬,條紋間距大;單縫寬度不變時,光波波長長的中央條紋寬,條紋間距大。
(2)圓孔衍射:光通過小孔(孔很小)時,在光屏上出現明暗相間的圓環。如圖所示。
①中央是大且亮的圓形亮斑,周圍分布著明暗相間的同心圓環,且越靠外,圓形亮條紋的亮度越弱,寬度越小。
②圓孔越小,中央亮斑的直徑越大,同時亮度越弱。
③用不同單色光照射圓孔時,得到的衍射圖樣的大小和位置不同,波長越長,中央圓形亮斑的直徑越大。
④白光的圓孔衍射圖樣中,中央是大且亮的白色光斑,周圍是彩色的同心圓環。
(3)圓板衍射(泊松亮斑)
①若在單色光傳播途中放一個較小的圓形障礙物,會發現在影的中心有一個亮斑,這就是著名的泊松亮斑。衍射圖樣如圖所示。
②中央是亮斑(與圓孔衍射圖樣中心亮斑比較,泊松亮斑較小),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。
4.光的衍射現象進一步證明了光具有　　　　。
思考 (1)當障礙物的尺寸較大時,我們觀察到光是沿直線傳播的,此時光是否發生了衍射
(2)判斷以下甲、乙兩圖哪個是光的單縫衍射圖樣,哪個是雙縫干涉圖樣。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　例1 如圖所示,甲、乙、丙、丁四幅圖是不同的單色光通過同一雙縫或單縫形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣,分析各圖樣的特點可以得出的正確結論是 (　　)
A.甲、乙是光的干涉圖樣
B.丙、丁是光的干涉圖樣
C.形成甲圖樣的光的波長比形成乙圖樣的光的波長短
D.形成丙圖樣的光的波長比形成丁圖樣的光的波長短
總結提升
　　種類 項目 單縫衍射 雙縫干涉
不同點 產生 條件 狹縫足夠小(發生明顯衍射) 頻率相同的兩列光波相遇疊加
條紋 寬度 條紋寬度不等,中央條紋最寬 條紋寬度相等
條紋 間距 各相鄰條紋間距不等 各相鄰條紋等間距
亮度 中央條紋最亮,越向兩側條紋越暗 各條紋亮度基本相同
相同點 干涉、衍射都是波特有的現象,屬于波的疊加;干涉、衍射都有明暗相間的條紋
訓練1 如圖,a、b 分別為兩束波長為λa、λb的單色光經過同一實驗裝置得到的圖樣, 則(　　)
A.a、b 為干涉圖樣,λa>λb
B.a、b 為干涉圖樣,λa<λb
C.a、b 為衍射圖樣,λa>λb
D.a、b 為衍射圖樣,λa<λb
知識點二　光的偏振
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
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.偏振現象
(1)如圖所示,當狹縫的方向與繩的振動方向　　　　時,繩上橫波可以傳過去;狹縫的方向與繩的振動方向　　　　時,繩上橫波就不能通過了,這種現象叫作偏振。
(2)偏振現象是　　　　特有的現象,　　　　不會出現偏振現象。
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　　　　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,這個方向叫作透光方向。
(2)自然光和偏振光
①線偏振光:如果光振動的方向限在一個平面,這種光叫線偏振光。
②自然光:通常光源發出的光(包括太陽光)是由大量的、振動方向不同的線偏振光組成,稱為自然光。
(3)光的偏振現象說明光是一種　　　　波。
例2 (多選)如圖所示,電燈在S處發出的光先后經過偏振片A和B,人眼在P處迎著入射光方向看不到光亮,則 (　　)
A.圖中a光為偏振光
B.圖中b光為偏振光
C.以SP為軸將B轉過180°后,在P處將看到光亮
D.以SP為軸將B轉過90°后,在P處將看到光亮
總結提升　自然光與偏振光的比較
自然光(非偏振光) 偏振光
不同點 光的來源 直接從光源發出的光 自然光通過偏振片后的光或由某種介質反射或折射的光
光的振動方向 在垂直于光的傳播方向的平面內,光振動沿各個方向,且沿各個方向振動的光波的強度都相同 在垂直于光的傳播方向的平面內,光振動沿某個特定方向(與偏振片透振方向一致)
相同點 不管是自然光還是偏振光,傳播方向與振動方向一定垂直
訓練2 (多選)關于光的偏振,下列說法正確的是 (　)
A.自然光通過偏振片后,就得到了偏振光
B.拍攝水面下的景物時,加偏振片可使像更清晰
C.所有的波都具有偏振現象
D.立體電影是應用光的偏振現象的一個實例
知識點三　激　光
激光的特點及其應用
特點 應用
強度大:它可以在很小的　　　　和很短的　　　　內集中很大的　　　　 用激光束切割、焊接,醫學上可以用激光做“光刀”,激發核聚變等
方向性好:激光的　　　　非常好,傳播很遠的距離后仍能保持一定的強度 激光測距,為槍械、火炮、導彈等武器提供目標指引
相干性好:激光具有頻率　　　　、相位差恒定、振動方向一致的特點,是人工產生的相干光,具有高度的相干性 全息照相光纖通信
思考判斷 (1)激光可以進行光纖通信是利用了相干性好的特點。 (　　)
(2)激光可做“光刀”來切開皮膚是利用激光的相干性好的特點。 (　　)
例3 (多選)激光的誕生是一件大事,它使得人類獲得了極其理想的、自然界中不存在的光源。下列激光的特性及其應用,正確的是(　　)
A.醫學上用激光“焊接”剝落的視網膜,是利用激光的相干性
B.實驗室里用激光更容易完成雙縫干涉實驗和衍射實驗,是利用激光單色性好
C.激光能夠比較精確測量地球到月球的距離,是利用激光的方向性好
D.激光束很容易給堅硬的材料上打孔,是利用激光的強度大
訓練3 (多選)激光火箭的體積小,卻可以裝載更大、更重的衛星或飛船,激光由地面激光站或空間激光動力衛星提供,通過一套裝置,像手電筒一樣,讓激光束射入火箭發動機的燃燒室,使推進劑受熱而急劇膨脹,形成一股高溫高壓的燃氣流,以極高的速度噴出,產生巨大的推力,把衛星或飛船送入太空。激光火箭利用了激光的 (　　)
A.單色性好 B.方向性好
C.強度大 D.相干性好
隨堂對點自測
1.(光的衍射)(多選)關于光的衍射現象,下列說法正確的是(　　)
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紅暗相間的直條紋
C.光照到不透明的小圓盤上出現泊松亮斑,說明發生了衍射
D.光照到較大圓孔上出現邊緣模糊的大光斑,說明光沿著直線傳播,不存在光的衍射
2.(光的衍射)單色光通過四種元件產生的明暗條紋圖樣如圖所示,以下說法正確的是 (　　)
A.甲、乙圖為干涉圖樣,丙、丁圖為衍射圖樣
B.甲圖中條紋間距越大,該色光的波長越長
C.乙圖中單縫越寬,中央亮紋越寬
D.丙圖中圓孔尺寸越大,明暗圖樣越明顯
3.(光的偏振)如圖所示,一束自然光通過偏振片后照射到光屏上,則圖中光屏上最暗的是(偏振片上的箭頭表示透振方向)(　　)
4.(激光)納米科技是跨世紀新科技,將激光束的寬度聚集到納米級范圍內,可修復人體已損壞的器官,對DNA分子進行超微型基因修復,把至今尚令人類無奈的癌癥、遺傳疾病徹底根除,這是利用了激光的(　　)
A.單色性好 B.可調諧
C.強度大 D.相干性好
第六節　光的衍射與偏振
第七節　激　光
知識點一
導學
提示　因為可見光的波長很短,僅為400~760 nm,遠小于一般障礙物的尺寸,衍射現象不明顯。
知識梳理
1.直線傳播
2.明暗
3.(1)①較寬較亮　明暗相間　很快減弱　②白色　彩色條紋
4.波動性
[思考] 提示　(1)發生了,只是不明顯。
(2)乙圖為單縫衍射圖樣,甲圖為雙縫干涉圖樣。
例1 A　[干涉條紋是等間距的條紋,因此題圖甲、乙是干涉圖樣,題圖丙、丁是衍射圖樣,故A正確,B錯誤;由公式Δx=λ可知,條紋寬的對應的光波長更長,所以形成甲圖樣的光的波長比形成乙圖樣的光的波長長,故C錯誤;形成丙圖樣的光的波長比形成丁圖樣的光的波長長,故D錯誤。]
訓練1 C　[從圖像上可以看出條紋間距不相等,所以應該是衍射圖樣,并且a的條紋間距大于b的條紋間距;根據波長越長,衍射條紋間距越寬,可知,a對應光的波長較長,故C正確。]
知識點二
導學
提示　觀看立體電影時,觀眾戴的特制眼鏡是利用光的偏振原理制成的。當放映機同時將視點不同而略有偏差的影像投映在銀幕上時,帶上特制眼鏡的觀眾,左、右眼睛分別只能看到其中相應的一個影像,由視神經傳至大腦疊合在一起產生立體感。不戴特制眼鏡時,兩眼同時看到的兩個影像重疊,就會模糊不清。
知識梳理
1.(1)相同　垂直　(2)橫波　縱波
2.(1)特殊　(3)橫
例2 BD　[自然光在垂直于傳播方向的平面內,沿各個方向的振動是均勻分布的,通過偏振片后,透射光是只沿著某一特定方向振動的光,即偏振光。從電燈直接發出的光為自然光,它通過偏振片A后,即變為偏振光,故A錯誤,B正確;設通過A的光沿豎直方向振動,而偏振片B只能通過沿水平方向振動的偏振光,才能使P點無光亮,以SP為軸將B轉過180°后,P處仍無光亮;以SP為軸將B轉過90°后,則該偏振片將變為能通過沿豎直方向振動的光的偏振片,則偏振光能通過B,即在P處有光亮,故C錯誤,D正確。]
訓練2 ABD　[自然光通過偏振片后,從而得到在某一方向振動的光,這就是偏振光,故A項正確;拍攝水面下的景物時,為防止反射光的干擾,在照相機鏡頭前裝一個偏振片可減弱水面反射光的影響,故B項正確;只有橫波才能發生光的偏振現象,故C項錯誤;立體電影的制作利用了光的偏振現象,放映的時候也是用雙鏡頭放映機,其中每個鏡頭前放有偏振方向不同的偏振片,觀眾戴的眼鏡上也有相對應方向的偏振片,這樣每只眼睛就只能看到一個鏡頭所投影的圖像,故D項正確。]
知識點三
空間　時間　能量　平行度　相同
[思考判斷] (1)√　(2)×
例3 BCD　[醫學上用激光“焊接”剝落的視網膜,是利用激光的亮度高,強度大,能量集中的特點,A錯誤;實驗室里用激光更容易完成雙縫干涉實驗和衍射實驗,是利用激光純凈度高,頻率單一,單色性好的特點,B正確;激光能夠比較精確測量地球到月球的距離,是利用激光的方向性好,C正確;激光束很容易給堅硬的材料上打孔,是利用激光的亮度高,強度大,能量集中的特點,D正確。]
訓練3 BC　[由于激光站與火箭相距較遠,為了減少能量損失,利用了激光具有很好的方向性的特點,同時利用激光的強度大特點,故B、C正確。]
隨堂對點自測
1.AC　[單色光照到狹縫上產生的衍射圖樣是明暗相間的直條紋,白光的單縫衍射圖樣是彩色直條紋,故A正確,B錯誤;光照到不透明的小圓盤上,出現泊松亮斑,是衍射現象,故C正確;光的衍射現象只有明顯與不明顯之分,大光斑的邊緣模糊,正是光的衍射造成的,故D錯誤。]
2.B　[題圖甲中,條紋等間距,為單色光的雙縫干涉圖樣,題圖乙中,條紋不等間距,為單色光的單縫衍射圖樣,題圖丙為單色光通過小圓孔的衍射圖樣,題圖丁為單色光通過小圓盤的衍射圖樣,故A錯誤;題圖甲中,根據雙縫干涉條紋間距公式Δx=λ知條紋間距越大,該色光的波長越長,故B正確;題圖乙中單縫越寬,衍射現象越不明顯,中央亮紋越窄,故C錯誤;題圖丙中圓孔尺寸越大,衍射現象越不明顯,故D錯誤。]
3.C　[自然光通過偏振片后成為偏振光,當偏振光的振動方向與偏振片的透光方向平行時能夠通過,垂直時不能通過,故C正確。]
4.C　[將激光束的寬度聚集到納米級范圍內,可修復人體已損壞的器官,對DNA分子進行超微型基因修復,把至今尚令人類無奈的癌癥、遺傳疾病徹底根除,這是利用了激光的強度大。故C正確。]第六節　光的衍射與偏振　第七節　激　光
(分值:100分)
選擇題1~10題,每小題9分,共90分。
基礎對點練
題組一　光的衍射
1.(多選)關于衍射,下列說法正確的是 (　　)
衍射現象中條紋的出現是光疊加后產生的結果
雙縫干涉中也存在衍射現象
一切波都很容易發生明顯的衍射現象
影的存在是一個與衍射現象相矛盾的客觀事實
2.關于下列四幅圖中所涉及物理知識的論述中,正確的是 (　　)
甲圖是光的干涉圖樣
乙圖是光的衍射圖樣
丙圖是利用光的折射原理
丁圖是光導纖維利用光的全反射原理,其內芯折射率小于外套的折射率
3.紅光透過雙縫在墻上呈現明暗相間的條紋,若將其中一個縫封住,在墻上可以觀察到 (　　)
4.(多選)抽制細絲時可用激光監控其粗細,激光束越過細絲時產生條紋的規律和激光束通過遮光板上同樣寬度的窄縫時產生條紋的規律相同,則下列說法正確的是 (　　)
這是利用光的干涉現象
這是利用光的衍射現象
如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲變粗了
如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲變細了
題組二　光的偏振
5.關于偏振現象,下列說法正確的是 (　　)
所有單色光都是偏振光
一切光和波都能發生偏振現象
偏振現象是橫波特有的現象
光的振動方向與偏振片的透光方向平行時,光完全不能通過偏振片
6.如圖所示,白熾燈的右側依次放置偏振片P和Q,A點位于P、Q之間,B點位于Q右側,旋轉偏振片P,A、B兩點光的強度變化情況是 (　　)
A、B均不變
A、B均有變化
A不變,B有變化
A有變化,B不變
題組三　激光
7.關于激光,下列說法中正確的是 (　　)
激光是自然界中某種物質直接發光產生的
激光相干性好,任何兩束激光都能發生干涉
用激光照射不透明擋板上小圓孔時,光屏上能觀測到等間距的光環
激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖像的信息
8.(多選)激光被譽為“神奇的光”,關于激光的應用,下列說法中正確的是 (　　)
激光用來控制核聚變,是因為它的方向性好,光源的能量能集中在很小一點上,可以在空間某個小區域內產生極高的溫度
由于激光是相干光,所以它能像無線電波那樣被調制,用來傳遞信息
用激光攔截導彈、摧毀衛星,是因為激光在大氣中傳播不受大氣的影響
能利用激光測量地面到月球表面的距離,是因為激光通過地球大氣不會發生折射
綜合提升練
9.夜晚,汽車前燈發出的強光將迎面駛來的汽車司機照得睜不開眼,嚴重影響行車安全。若考慮將汽車前燈玻璃改用偏振玻璃,使射出的燈光變為偏振光;同時汽車前窗玻璃也采用偏振玻璃,其透振方向正好與對面燈光的振動方向垂直,但還要能看清自己車燈發出的光所照亮的物體。假設所有的汽車前窗玻璃和前燈玻璃均按同一要求設置,如下措施可行的是 (　　)
前窗玻璃的透光方向是豎直的,車燈玻璃的透光方向是水平的
前窗玻璃和車燈玻璃的透光方向都是豎直的
前窗玻璃的透光方向是斜向右上45°,車燈玻璃的透光方向是斜向左上45°
前窗玻璃和車燈玻璃的透光方向都是斜向右上45°
10.下列關于光的認識,正確的是 (　　)
光的干涉和衍射不僅說明了光具有波動性,還說明了光是橫波
全息照片往往用激光來拍攝,主要是利用了激光的相干性
泊松亮斑是由光的干涉形成的
拍攝玻璃櫥窗內的物品時,往往在鏡頭前加一個偏振片以增加透射光的強度
11.(10分)應用激光平行度好的特性,可以精確地測量距離。對準目標發射一個極短的激光脈沖,測量發射脈沖與收到反射脈沖的時間間隔,就可求出激光器到目標的距離。若在地球上向月球發射一個激光脈沖,測得從發射到收到反射脈沖所用的時間為2.56 s,則月球到地球的距離大約是多少
第六節　光的衍射與偏振
第七節　激　光
1.AB　[衍射圖樣是復雜的光波的疊加現象,雙縫干涉中光通過兩個狹縫時均發生衍射現象,一般現象中既有干涉又有衍射,一切波都能發生衍射,但要發生明顯的衍射,需要滿足障礙物或小孔的尺寸小于或與波長相當的條件,故A、B正確。]
2.C　[甲圖是光的衍射圖樣,乙圖是光的干涉圖樣,故A、B錯誤;丙圖是利用光的折射原理,C正確;丁圖中光導纖維的內芯折射率大于外套的折射率,D錯誤。]
3.A　[若將其中一個縫封住,在墻上可以觀察到衍射條紋,即中央是亮紋且最寬,兩邊是明暗相間的條紋,且平行不等距。故A正確。]
4.BD　[由于是激光束越過細絲,也就是通過障礙物,所以這是利用光的衍射現象,A錯誤,B正確;當細絲較細時,細絲的直徑比較接近激光的波長,衍射現象會較明顯,條紋寬度會更寬一些,C錯誤,D正確。]
5.C　[自然光中的單色光不是偏振光,A錯誤;只有橫波才能發生偏振現象,縱波不能發生偏振現象,因此偏振現象是橫波特有的現象,B錯誤,C正確;光的振動方向與偏振片的透光方向垂直時,光完全不能通過偏振片,D錯誤。]
6.C　[旋轉偏振片P,A處得到的是強度始終相同的偏振光,偏振光再經過偏振片Q時,B處的光強隨著P的轉動而變化,當Q的透光方向與經過P的偏振光的振動方向垂直時,B處的光強最弱,選項C正確。]
7.D　[激光是人造光,不是自然界中某種物質直接發光產生的,故A錯誤;激光相干性好,只有頻率相同、相位差恒定的兩束激光才會發生干涉,故B錯誤;用激光照射不透明擋板上小圓孔時,光屏上能觀測到衍射條紋,但間距不等,故C錯誤;激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖像的信息,故D正確。]
8.AB　[激光用來控制核聚變,是因為它的方向性好,光源的能量能集中在很小一點上,可以在空間某個小區域內產生極高的溫度,故A正確;由于激光是相干光,所以它能像無線電波那樣被調制,用來傳遞信息,故B正確;用激光攔截導彈、摧毀衛星,是因為激光方向性好、強度大,故C錯誤;能利用激光測量地面到月球表面的距離,是因為激光平行度好、方向性好,故D錯誤。]
9.D　[若前窗玻璃的透振方向豎直、車燈玻璃的透光方向水平,則從車燈發出的光經物體反射后將不能透過前窗玻璃,司機面前將是一片漆黑,A錯誤;若前窗玻璃與車燈玻璃的透光方向均豎直,則對面車燈的光仍能照得司機睜不開眼,B錯誤;若前窗玻璃透光方向是斜向右上45°,車燈玻璃的透光方向是斜向左上45°,則車燈發出的光經物體反射后無法透進本車車窗內,卻可以透進對面車的車窗內,C錯誤;若前窗玻璃和車燈玻璃的透光方向都是斜向右上45°,則車燈發出的光經物體反射后可以透進本車車窗內,且不可以透進對面車的車窗內,D正確。]
10.B　[光的干涉和衍射能說明光具有波動性,不能說明光是一種橫波,光的偏振現象才說明了光是一種橫波,故A錯誤;全息照片主要是利用了激光的相干性,故B正確;泊松亮斑是由光的衍射形成的,故C錯誤;玻璃的反射光為偏振光,所以拍攝玻璃櫥窗內的物品時,往往在鏡頭前加一個偏振片以減弱玻璃的反射光,故D錯誤。]
11.3.84×105 km
解析　真空中的光速c=3.0×108 m/s,從發射脈沖到收到反射脈沖所用時間t=2.56 s,月球與地球間距離為s=×3.0×108×2.56 m=3.84×105 km。(共46張PPT)
第六節　光的衍射與偏振
第四章 光及其應用
第七節　激　光
1.觀察光的衍射現象，認識衍射條紋的特點。
2.知道產生明顯衍射的條件。
3.觀察光的偏振現象，知道光是橫波。
4.知道自然光和偏振光的區別，知道偏振現象的一些應用。5.了解激光的特征和應用。
學習目標
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓練
03
知識點
1
知識點二　光的偏振
知識點一　光的衍射
知識點三　激　光
知識點一　光的衍射
我們知道，波能夠繞過障礙物發生衍射。例如，聲音能夠繞過障礙物傳播。
既然光也是一種波，為什么在日常生活中我們觀察不到光的衍射，而且常常說“光沿直線傳播”呢？
提示　因為可見光的波長很短，僅為400～760 nm，遠小于一般障礙物的尺寸，衍射現象不明顯。
1.光的衍射
光通過很小的狹縫(或圓孔)時，明顯地偏離了__________方向，在屏上散開到相當大的范圍，這種現象叫作光的衍射。
2.衍射圖樣：衍射時產生的______相間的圖樣。
直線傳播
明暗
3.三種衍射圖樣的特點
(1)單縫衍射
①單色光：中央有一條__________的條紋，兩邊是對稱且__________的條紋，亮條紋的強度向兩邊__________。
②白光：中央是一條______條紋，兩邊是很快減弱的__________。
③波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，條紋間距大；單縫寬度不變時，光波波長長的中央條紋寬，條紋間距大。
較寬較亮
很快減弱
明暗相間
白色
彩色條紋
(2)圓孔衍射：光通過小孔(孔很小)時，在光屏上出現明暗相間的圓環。如圖所示。
①中央是大且亮的圓形亮斑，周圍分布著明暗相間的同心圓環，且越靠外，圓形亮條紋的亮度越弱，寬度越小。
②圓孔越小，中央亮斑的直徑越大，同時亮度越弱。
③用不同單色光照射圓孔時，得到的衍射圖樣的大小和位置不同，波長越長，中央圓形亮斑的直徑越大。
④白光的圓孔衍射圖樣中，中央是大且亮的白色光斑，周圍是彩色的同心圓環。
(3)圓板衍射(泊松亮斑)
①若在單色光傳播途中放一個較小的圓形障礙物，會發現在影的
中心有一個亮斑，這就是著名的泊松亮斑。衍射圖樣如圖所示。
②中央是亮斑(與圓孔衍射圖樣中心亮斑比較，泊松亮斑較小)，
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。
4.光的衍射現象進一步證明了光具有________。
波動性
【思考】 (1)當障礙物的尺寸較大時，我們觀察到光是沿直線傳播的，此時光是否發生了衍射？
(2)判斷以下甲、乙兩圖哪個是光的單縫衍射圖樣，哪個是雙縫干涉圖樣。
提示　(1)發生了，只是不明顯。
(2)乙圖為單縫衍射圖樣，甲圖為雙縫干涉圖樣。
A
例1 如圖所示，甲、乙、丙、丁四幅圖是不同的單色光通過同一雙縫或單縫形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣，分析各圖樣的特點可以得出的正確結論是(　　)
A.甲、乙是光的干涉圖樣
B.丙、丁是光的干涉圖樣
C.形成甲圖樣的光的波長比形成乙圖樣的光的波長短
D.形成丙圖樣的光的波長比形成丁圖樣的光的波長短
總結提升
　　種類 項目　　 單縫衍射 雙縫干涉
不同點 產生條件 狹縫足夠小(發生明顯衍射) 頻率相同的兩列光波相遇疊加
條紋寬度 條紋寬度不等，中央條紋最寬 條紋寬度相等
條紋間距 各相鄰條紋間距不等 各相鄰條紋等間距
亮度 中央條紋最亮，越向兩側條紋越暗 各條紋亮度基本相同
相同點 干涉、衍射都是波特有的現象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋
訓練1 如圖，a、b 分別為兩束波長為λa、λb的單色光經過同一實驗裝置得到的圖樣， 則(　　)
C
A.a、b 為干涉圖樣，λa>λb
B.a、b 為干涉圖樣，λa<λb
C.a、b 為衍射圖樣，λa>λb
D.a、b 為衍射圖樣，λa<λb
解析　從圖像上可以看出條紋間距不相等，所以應該是衍射圖樣，并且a的條紋間距大于b的條紋間距；根據波長越長，衍射條紋間距越寬，可知，a對應光的波長較長，故C正確。
知識點二　光的偏振
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？
提示　觀看立體電影時，觀眾戴的特制眼鏡是利用光的偏振原理制成的。當放映機同時將視點不同而略有偏差的影像投映在銀幕上時，帶上特制眼鏡的觀眾，左、右眼睛分別只能看到其中相應的一個影像，由視神經傳至大腦疊合在一起產生立體感。不戴特制眼鏡時，兩眼同時看到的兩個影像重疊，就會模糊不清。
1.偏振現象
(1)如圖所示，當狹縫的方向與繩的振動方向______時，繩上橫波可以傳過去；狹縫的方向與繩的振動方向______時，繩上橫波就不能通過了，這種現象叫作偏振。
相同
垂直
(2)偏振現象是______特有的現象，______不會出現偏振現象。
橫波
縱波
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______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，這個方向叫作透光方向。
(2)自然光和偏振光
①線偏振光：如果光振動的方向限在一個平面，這種光叫線偏振光。
②自然光：通常光源發出的光(包括太陽光)是由大量的、振動方向不同的線偏振光組成，稱為自然光。
(3)光的偏振現象說明光是一種____波。
特殊
橫
例2 (多選)如圖所示，電燈在S處發出的光先后經過偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向看不到光亮，則(　　)
BD
A.圖中a光為偏振光
B.圖中b光為偏振光
C.以SP為軸將B轉過180°后，在P處將看到光亮
D.以SP為軸將B轉過90°后，在P處將看到光亮
解析　自然光在垂直于傳播方向的平面內，沿各個方向的振動是均勻分布的，通過偏振片后，透射光是只沿著某一特定方向振動的光，即偏振光。從電燈直接發出的光為自然光，它通過偏振片A后，即變為偏振光，故A錯誤，B正確；設通過A的光沿豎直方向振動，而偏振片B只能通過沿水平方向振動的偏振光，才能使P點無光亮，以SP為軸將B轉過180°后，P處仍無光亮；以SP為軸將B轉過90°后，則該偏振片將變為能通過沿豎直方向振動的光的偏振片，則偏振光能通過B，即在P處有光亮，故C錯誤，D正確。
總結提升　自然光與偏振光的比較
自然光(非偏振光) 偏振光
不同點 光的來源 直接從光源發出的光 自然光通過偏振片后的光或由某種介質反射或折射的光
光的振動方向 在垂直于光的傳播方向的平面內，光振動沿各個方向，且沿各個方向振動的光波的強度都相同 在垂直于光的傳播方向的平面內，光振動沿某個特定方向(與偏振片透振方向一致)
相同點 不管是自然光還是偏振光，傳播方向與振動方向一定垂直
訓練2 (多選)關于光的偏振，下列說法正確的是(　 )
A.自然光通過偏振片后，就得到了偏振光
B.拍攝水面下的景物時，加偏振片可使像更清晰
C.所有的波都具有偏振現象
D.立體電影是應用光的偏振現象的一個實例
解析　自然光通過偏振片后，從而得到在某一方向振動的光，這就是偏振光，故A項正確；拍攝水面下的景物時，為防止反射光的干擾，在照相機鏡頭前裝一個偏振片可減弱水面反射光的影響，故B項正確；只有橫波才能發生光的偏振現象，故C項錯誤；立體電影的制作利用了光的偏振現象，放映的時候也是用雙鏡頭放映機，其中每個鏡頭前放有偏振方向不同的偏振片，觀眾戴的眼鏡上也有相對應方向的偏振片，這樣每只眼睛就只能看到一個鏡頭所投影的圖像，故D項正確。
ABD
知識點三　激　光
激光的特點及其應用
特點 應用
強度大：它可以在很小的______和很短的______內集中很大的______ 用激光束切割、焊接，醫學上可以用激光做“光刀”，激發核聚變等
方向性好：激光的________非常好，傳播很遠的距離后仍能保持一定的強度 激光測距，為槍械、火炮、導彈等武器提供目標指引
相干性好：激光具有頻率______、相位差恒定、振動方向一致的特點，是人工產生的相干光，具有高度的相干性 全息照相
光纖通信
空間
時間
能量
平行度
相同
【思考判斷】 (1)激光可以進行光纖通信是利用了相干性好的特點。( )
(2)激光可做“光刀”來切開皮膚是利用激光的相干性好的特點。( )
√
×
×
BCD
例3 (多選)激光的誕生是一件大事，它使得人類獲得了極其理想的、自然界中不存在的光源。下列激光的特性及其應用，正確的是(　 　)
A.醫學上用激光“焊接”剝落的視網膜，是利用激光的相干性
B.實驗室里用激光更容易完成雙縫干涉實驗和衍射實驗，是利用激光單色性好
C.激光能夠比較精確測量地球到月球的距離，是利用激光的方向性好
D.激光束很容易給堅硬的材料上打孔，是利用激光的強度大
解析　醫學上用激光“焊接”剝落的視網膜，是利用激光的亮度高，強度大，能量集中的特點，A錯誤；實驗室里用激光更容易完成雙縫干涉實驗和衍射實驗，是利用激光純凈度高，頻率單一，單色性好的特點，B正確；激光能夠比較精確測量地球到月球的距離，是利用激光的方向性好，C正確；激光束很容易給堅硬的材料上打孔，是利用激光的亮度高，強度大，能量集中的特點，D正確。
訓練3 (多選)激光火箭的體積小，卻可以裝載更大、更重的衛星或飛船，激光由地面激光站或空間激光動力衛星提供，通過一套裝置，像手電筒一樣，讓激光束射入火箭發動機的燃燒室，使推進劑受熱而急劇膨脹，形成一股高溫高壓的燃氣流，以極高的速度噴出，產生巨大的推力，把衛星或飛船送入太空。激光火箭利用了激光的(　　)
A.單色性好 B.方向性好 C.強度大 D.相干性好
解析　由于激光站與火箭相距較遠，為了減少能量損失，利用了激光具有很好的方向性的特點，同時利用激光的強度大特點，故B、C正確。
BC
隨堂對點自測
2
AC
1.(光的衍射)(多選)關于光的衍射現象，下列說法正確的是(　　)
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紅暗相間的直條紋
C.光照到不透明的小圓盤上出現泊松亮斑，說明發生了衍射
D.光照到較大圓孔上出現邊緣模糊的大光斑，說明光沿著直線傳播，不存在光的衍射
解析　單色光照到狹縫上產生的衍射圖樣是明暗相間的直條紋，白光的單縫衍射圖樣是彩色直條紋，故A正確，B錯誤；光照到不透明的小圓盤上，出現泊松亮斑，是衍射現象，故C正確；光的衍射現象只有明顯與不明顯之分，大光斑的邊緣模糊，正是光的衍射造成的，故D錯誤。
B
2.(光的衍射)單色光通過四種元件產生的明暗條紋圖樣如圖所示，以下說法正確的是(　　)
A.甲、乙圖為干涉圖樣，丙、丁圖
為衍射圖樣
B.甲圖中條紋間距越大，該色光的波長越長
C.乙圖中單縫越寬，中央亮紋越寬
D.丙圖中圓孔尺寸越大，明暗圖樣越明顯
C
3.(光的偏振)如圖所示，一束自然光通過偏振片后照射到光屏上，則圖中光屏上最暗的是(偏振片上的箭頭表示透振方向)(　　)
解析　自然光通過偏振片后成為偏振光，當偏振光的振動方向與偏振片的透光方向平行時能夠通過，垂直時不能通過，故C正確。
C
4.(激光)納米科技是跨世紀新科技，將激光束的寬度聚集到納米級范圍內，可修復人體已損壞的器官，對DNA分子進行超微型基因修復，把至今尚令人類無奈的癌癥、遺傳疾病徹底根除，這是利用了激光的(　　)
A.單色性好 B.可調諧
C.強度大 D.相干性好
解析　將激光束的寬度聚集到納米級范圍內，可修復人體已損壞的器官，對DNA分子進行超微型基因修復，把至今尚令人類無奈的癌癥、遺傳疾病徹底根除，這是利用了激光的強度大。故C正確。
課后鞏固訓練
3
AB
題組一　光的衍射
1.(多選)關于衍射，下列說法正確的是(　　)
A.衍射現象中條紋的出現是光疊加后產生的結果
B.雙縫干涉中也存在衍射現象
C.一切波都很容易發生明顯的衍射現象
D.影的存在是一個與衍射現象相矛盾的客觀事實
解析　衍射圖樣是復雜的光波的疊加現象，雙縫干涉中光通過兩個狹縫時均發生衍射現象，一般現象中既有干涉又有衍射，一切波都能發生衍射，但要發生明顯的衍射，需要滿足障礙物或小孔的尺寸小于或與波長相當的條件，故A、B正確。
基礎對點練
C
2.關于下列四幅圖中所涉及物理知識的論述中，正確的是(　　)
A.甲圖是光的干涉圖樣
B.乙圖是光的衍射圖樣
C.丙圖是利用光的折射原理
D.丁圖是光導纖維利用光的全反射原理，其內芯折射率小于外套的折射率
解析　甲圖是光的衍射圖樣，乙圖是光的干涉圖樣，故A、B錯誤；丙圖是利用光的折射原理，C正確；丁圖中光導纖維的內芯折射率大于外套的折射率，D錯誤。
A
3.紅光透過雙縫在墻上呈現明暗相間的條紋，若將其中一個縫封住，在墻上可以觀察到(　　)
解析　若將其中一個縫封住，在墻上可以觀察到衍射條紋，即中央是亮紋且最寬，兩邊是明暗相間的條紋，且平行不等距。故A正確。
BD
4.(多選)抽制細絲時可用激光監控其粗細，激光束越過細絲時產生條紋的規律和激光束通過遮光板上同樣寬度的窄縫時產生條紋的規律相同，則下列說法正確的是(　　)
A.這是利用光的干涉現象
B.這是利用光的衍射現象
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
解析　由于是激光束越過細絲，也就是通過障礙物，所以這是利用光的衍射現象，A錯誤，B正確；當細絲較細時，細絲的直徑比較接近激光的波長，衍射現象會較明顯，條紋寬度會更寬一些，C錯誤，D正確。
C
題組二　光的偏振
5.關于偏振現象，下列說法正確的是(　　)
A.所有單色光都是偏振光
B.一切光和波都能發生偏振現象
C.偏振現象是橫波特有的現象
D.光的振動方向與偏振片的透光方向平行時，光完全不能通過偏振片
解析　自然光中的單色光不是偏振光，A錯誤；只有橫波才能發生偏振現象，縱波不能發生偏振現象，因此偏振現象是橫波特有的現象，B錯誤，C正確；光的振動方向與偏振片的透光方向垂直時，光完全不能通過偏振片，D錯誤。
C
6.如圖所示，白熾燈的右側依次放置偏振片P和Q，A點位于P、Q之間，B點位于Q右側，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　旋轉偏振片P，A處得到的是強度始終相同的偏振光，偏振光再經過偏振片Q時，B處的光強隨著P的轉動而變化，當Q的透光方向與經過P的偏振光的振動方向垂直時，B處的光強最弱，選項C正確。
D
題組三　激光
7.關于激光，下列說法中正確的是(　　)
A.激光是自然界中某種物質直接發光產生的
B.激光相干性好，任何兩束激光都能發生干涉
C.用激光照射不透明擋板上小圓孔時，光屏上能觀測到等間距的光環
D.激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖像的信息
解析　激光是人造光，不是自然界中某種物質直接發光產生的，故A錯誤；激光相干性好，只有頻率相同、相位差恒定的兩束激光才會發生干涉，故B錯誤；用激光照射不透明擋板上小圓孔時，光屏上能觀測到衍射條紋，但間距不等，故C錯誤；激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖像的信息，故D正確。
AB
8.(多選)激光被譽為“神奇的光”，關于激光的應用，下列說法中正確的是(　　)
A.激光用來控制核聚變，是因為它的方向性好，光源的能量能集中在很小一點上，可以在空間某個小區域內產生極高的溫度
B.由于激光是相干光，所以它能像無線電波那樣被調制，用來傳遞信息
C.用激光攔截導彈、摧毀衛星，是因為激光在大氣中傳播不受大氣的影響
D.能利用激光測量地面到月球表面的距離，是因為激光通過地球大氣不會發生折射
解析　激光用來控制核聚變，是因為它的方向性好，光源的能量能集中在很小一點上，可以在空間某個小區域內產生極高的溫度，故A正確；由于激光是相干光，所以它能像無線電波那樣被調制，用來傳遞信息，故B正確；用激光攔截導彈、摧毀衛星，是因為激光方向性好、強度大，故C錯誤；能利用激光測量地面到月球表面的距離，是因為激光平行度好、方向性好，故D錯誤。
D
9.夜晚，汽車前燈發出的強光將迎面駛來的汽車司機照得睜不開眼，嚴重影響行車安全。若考慮將汽車前燈玻璃改用偏振玻璃，使射出的燈光變為偏振光；同時汽車前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好與對面燈光的振動方向垂直，但還要能看清自己車燈發出的光所照亮的物體。假設所有的汽車前窗玻璃和前燈玻璃均按同一要求設置，如下措施可行的是(　　)
A.前窗玻璃的透光方向是豎直的，車燈玻璃的透光方向是水平的
B.前窗玻璃和車燈玻璃的透光方向都是豎直的
C.前窗玻璃的透光方向是斜向右上45°，車燈玻璃的透光方向是斜向左上45°
D.前窗玻璃和車燈玻璃的透光方向都是斜向右上45°
綜合提升練
解析　若前窗玻璃的透振方向豎直、車燈玻璃的透光方向水平，則從車燈發出的光經物體反射后將不能透過前窗玻璃，司機面前將是一片漆黑，A錯誤；若前窗玻璃與車燈玻璃的透光方向均豎直，則對面車燈的光仍能照得司機睜不開眼，B錯誤；若前窗玻璃透光方向是斜向右上45°，車燈玻璃的透光方向是斜向左上45°，則車燈發出的光經物體反射后無法透進本車車窗內，卻可以透進對面車的車窗內，C錯誤；若前窗玻璃和車燈玻璃的透光方向都是斜向右上45°，則車燈發出的光經物體反射后可以透進本車車窗內，且不可以透進對面車的車窗內，D正確。
B
10.下列關于光的認識，正確的是(　　)
A.光的干涉和衍射不僅說明了光具有波動性，還說明了光是橫波
B.全息照片往往用激光來拍攝，主要是利用了激光的相干性
C.泊松亮斑是由光的干涉形成的
D.拍攝玻璃櫥窗內的物品時，往往在鏡頭前加一個偏振片以增加透射光的強度
解析　光的干涉和衍射能說明光具有波動性，不能說明光是一種橫波，光的偏振現象才說明了光是一種橫波，故A錯誤；全息照片主要是利用了激光的相干性，故B正確；泊松亮斑是由光的衍射形成的，故C錯誤；玻璃的反射光為偏振光，所以拍攝玻璃櫥窗內的物品時，往往在鏡頭前加一個偏振片以減弱玻璃的反射光，故D錯誤。
11.應用激光平行度好的特性，可以精確地測量距離。對準目標發射一個極短的激光脈沖，測量發射脈沖與收到反射脈沖的時間間隔，就可求出激光器到目標的距離。若在地球上向月球發射一個激光脈沖，測得從發射到收到反射脈沖所用的時間為2.56 s，則月球到地球的距離大約是多少？
答案　3.84×105 km

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