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(共86張PPT)
第四章 光及其應用
第6節(jié) 光的衍射與偏振
第7節(jié) 激光
___________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 1.通過觀察日常生活
中難以觀察到的光的
衍射現(xiàn)象，理解發(fā)生
明顯衍射的條件，理
解單縫衍射和雙縫干
涉的區(qū)別.
___________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 2.通過實驗觀察繩上
的波的偏振，認識偏
振現(xiàn)象;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，
知道激光在日常生活
中的應用實例.
續(xù)表
情境導學
在不透明的屏上裝上一個寬度可調(diào)的單縫.在單縫后適當距離處放一個光屏，用
紅色激光照射單縫.當縫較寬時，在光屏上看到一條跟單縫寬度相當?shù)牧辆€，把單縫
調(diào)到很窄時，屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋，中間條紋最寬，越往兩邊，條紋越窄.
新知課丨必備知識解讀
知識點1 光的衍射
1 光的衍射的概念
光在傳播過程中，遇到障礙物或小孔時，會偏離原有直線傳播的路徑而繞到障
礙物后面（衍射是波特有的現(xiàn)象，光的衍射說明光是一種波．），這種現(xiàn)象叫作光
的衍射現(xiàn)象.
. .
. .
. .
. .
2 產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件
當障礙物或孔的尺寸與光的波長相當，甚至小于光的波長（一般情況下障礙物
的尺寸比光的波長大得多,衍射現(xiàn)象不明顯，故可近似認為光沿直線傳播.）時，衍射
現(xiàn)象將十分明顯.
. .
3 經(jīng)典的衍射現(xiàn)象
（1）單縫衍射和圓孔衍射
單縫衍射 圓孔衍射
演示 實驗 如圖，用單色平行光照射一單縫可調(diào) 的擋板,單縫后放一光屏，從大到小地 調(diào)節(jié)單縫的寬度，觀察光屏上的現(xiàn) 象． ______________________________________________________________ 如圖，用單色點光源照射一尺寸可
調(diào)的圓孔，圓孔后放一光屏，從大
到小地調(diào)節(jié)圓孔的大小，觀察光屏
上的現(xiàn)象．
______________________________________________________________________
. .
單縫衍射 圓孔衍射
實驗 現(xiàn)象 ①單縫較寬時，屏上是一條跟單縫寬 度相當?shù)牧辆€，符合光的直線傳播規(guī) 律. ②單縫不斷變窄，屏上會出現(xiàn)中央亮 且寬、兩邊對稱分布、明暗相間的光 帶． ①當圓孔較大時，屏上是一塊圓
斑，符合光的直線傳播規(guī)律.
②當圓孔足夠小時，能觀察到中央
為明顯的亮斑、周圍是明暗相間的
圓形光環(huán)的圖樣．
續(xù)表
單縫衍射 圓孔衍射
衍射 圖樣 特點 ①中央條紋亮且寬； ②兩側(cè)亮條紋具有對稱性，亮條紋寬 度逐漸變窄，亮度逐漸減弱； ③波長一定時，單縫越窄時中央條紋 越寬，各條紋間距越大；單縫不變 時，光波波長越長時中央條紋越寬， 各條紋間距越大； ④白光發(fā)生單縫衍射時,中央為白色亮 條紋，兩側(cè)為彩色條紋，且中央白色 亮條紋外側(cè)呈紅色. ①中央亮斑的亮度大；
②中央亮斑外面是亮暗相間的圓
環(huán)，但外圍亮環(huán)的亮度逐漸減弱；
③用不同的光照射時所得圖樣也有
所不同：如果用單色光照射，中央
為亮斑，周圍是亮度越來越暗的亮
環(huán)；如果用白光照射，中央亮斑為
白色，周圍是彩色圓環(huán).
續(xù)表
特別提醒 在衍射現(xiàn)象中，狹縫變窄或圓孔變小時，衍射現(xiàn)象更加明顯，光能傳播到
的區(qū)域變大，但通過狹縫或圓孔的光變少，條紋或圓環(huán)的亮度會降低.
（2）圓盤衍射——障礙物的衍射現(xiàn)象
①圓盤衍射現(xiàn)象：各種不同形狀的障礙物也能使光發(fā)生衍射現(xiàn)象，使障礙物的
陰影的輪廓模糊不清.若在單色光傳播途中，放一個較小的圓形障礙物，會發(fā)現(xiàn)在陰
影中心有一個亮斑，這就是著名的泊松亮斑.亮斑周圍是亮暗相間的圓環(huán).
②圓盤衍射的圖樣特點：圓盤衍射圖樣中的亮環(huán)或暗環(huán)的間距隨半徑的增大而
減小，如圖4-6-1所示.
圖4-6-1
. .
. .
. .
辨析比較
圓孔衍射與圓盤衍射圖樣的比較
圓孔衍射 圓盤衍射
不同點 ①中心亮斑較大； ②亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而 增大. ①泊松亮斑較小；
②亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而
減小．
相同點 外圍均是亮暗相間的圓環(huán)，中心均有亮斑. 學思用·典例詳解
例1-1 當游客站在峨眉山山頂背向太陽而立，而前下方又彌漫云霧時，有時會在前
下方的天幕上看到一個外紅內(nèi)紫的彩色光環(huán)，這就是神奇的“佛光現(xiàn)象”.佛光是一種
奇特的自然現(xiàn)象，當陽光穿過較厚的云層時，會受到云層深處水滴或冰晶的反射，
這種反射光穿過云霧表面時，在微小的水滴邊緣產(chǎn)生衍射現(xiàn)象.那么，下述現(xiàn)象中與
“佛光”現(xiàn)象的成因相同的是( )
B
A.雨后的彩虹
B.孔雀羽毛在陽光下色彩斑斕
C.路面上的油膜在陽光下呈現(xiàn)彩色
D.陽光照射下，樹影中呈現(xiàn)一個個圓形光斑
【解析】雨后形成彩虹是因為光的折射，選項A錯誤；孔雀羽毛在陽光下色彩斑斕
是因為光的反射和衍射，選項B正確；路面上的油膜在陽光下呈現(xiàn)彩色是因為光的干
涉，選項C錯誤；陽光照射下，樹影中有圓形光斑是因為光的直線傳播，選項D錯誤.
【想一想丨問題質(zhì)疑】
我們經(jīng)常看到交通信號燈、安全指示燈、霧燈、施工警示燈等都是紅色的，除了紅
色光容易引起人們的視覺反應外，還有一個重要原因，這個原因是什么？
提示 紅光波長較長，比其他可見光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象.
【學會了嗎丨變式題】
1.（多選）抽制細絲時可用激光監(jiān)控其粗細，激光束越過細絲時產(chǎn)生條紋的規(guī)律和
激光束通過遮光板上同樣寬度的窄縫時產(chǎn)生條紋的規(guī)律相同，則下列說法正確的是
( )
BD
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
【解析】抽制細絲時,利用激光束越過細絲，也就是光通過較小的障礙物產(chǎn)生的條紋
來監(jiān)控絲的粗細，這是利用光的衍射現(xiàn)象，A錯誤，B正確；細絲直徑越小，衍射現(xiàn)
象越明顯，條紋寬度越寬，C錯誤，D正確.
例1-2 讓燭光照射到一塊遮光板上,板上有一個可自由收縮的圓形孔，當此圓形孔緩
慢地由大收縮變小時,在孔后的屏上將先后出現(xiàn)的現(xiàn)象是（遮住側(cè)面光）( )
A
A.圓形光斑 倒立的燭焰 明暗相間的圓環(huán)
B.明暗相間的圓環(huán) 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.圓形光斑 明暗相間的圓環(huán) 倒立的燭焰
【解析】當圓形孔較大時，屏上出現(xiàn)一個圓形光斑；隨著圓形孔緩慢地收縮，光斑
逐漸變小;當圓形孔小到一定程度時，屏上會出現(xiàn)倒立的燭焰，這是小孔成像現(xiàn)象;繼
續(xù)使圓形孔緩慢收縮，當圓形孔的大小與光波波長相差不多時，在屏上可以觀察到
衍射圖樣，即明暗相間的圓環(huán).故A正確.
知識點2 光的偏振
圖4-6-2
1 偏振現(xiàn)象
用手握住繩的一端，另一端固定.手做
垂直于繩方向的抖動，在繩上就形成了橫
波.如果在繩波傳播的路徑中放置一個帶有
狹縫的柵欄（如圖4-6-2），我們看到：當
偏振是橫波特有的現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生偏振現(xiàn)象.
狹縫的方向與繩的振動方向相同時，繩上橫波可以傳過去；狹縫的方向與繩的振動
方向垂直時，繩上橫波就不能通過了，這種現(xiàn)象叫作偏振.
. .
2 光的偏振
（1）偏振片
偏振片由特殊材料制成，每個偏振片都有一個特定的方向，沿著這個方向振動
的光波能順利通過偏振片，振動方向與這個方向垂直的光不能通過偏振片，這個方
向叫作“透振方向”.
（2）觀察光的偏振現(xiàn)象
①取一塊偏振片，通過它去觀察一個發(fā)光的燈，我們看到它是透明的.繞過偏振片
中心軸并垂直其平面的軸轉(zhuǎn)動偏振片，透過的光并沒有發(fā)生變化，如圖4-6-3甲所示.
②再取一塊同樣的偏振片，把它放在前一塊偏振片的后面，讓它們互相平行.固
定前一塊偏振片，繞中心軸轉(zhuǎn)動后一塊偏振片，如圖4-6-3乙所示，可觀察到，當后
一塊偏振片轉(zhuǎn)到一定程度時就沒有光通過了.
圖4-6-3
觀察結(jié)論：光是一種橫波.
. .
3 自然光
如果光振動的方向限在一個平面，這種光叫線偏振光.通常光源發(fā)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.
4 偏振光的產(chǎn)生方式
（1）讓自然光（自然光不是偏振光.）通過偏振片即可產(chǎn)生偏振光.
（2）自然光在玻璃、水面等表面反射或折射時，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變化.如圖4-6-4所示.
圖4-6-4
. .
5 偏振現(xiàn)象的應用
圖4-6-5
（1）立體電影
如圖4-6-5所示．在每架放映機前裝有一塊偏振片，其透振方
向互相垂直.觀眾所戴的偏振眼鏡的兩只鏡片透振方向互相垂直，
且左眼鏡片跟左邊放映機前偏振片的透振方向一致，右眼鏡片跟
右邊放映機前偏振片的透振方向一致．這樣，左眼只能看到左邊
放映機放映出的畫面，右眼只能看到右邊放映機放映出的畫面，
兩眼看到的畫面略有差別，因而產(chǎn)生立體感.
（2）攝影技術(shù)中的應用
在拍攝水面下的景物、池中的游魚、玻璃櫥窗里的陳列物的照片時，由于水面
或玻璃表面的反射光的干擾，常使景象不清楚，如果在照相機鏡頭前裝一片偏振濾
光片，就可使反射來的偏振光不能進入照相機內(nèi)，從而可拍出清晰的照片.
（3）偏振片在汽車擋風玻璃上的應用
在夜間行車時，迎面開來汽車的車燈眩光常常使司機看不清路面，容易發(fā)生事
故．如果在每輛車燈玻璃上和司機前面的擋風玻璃上安裝一塊偏振片，并使它們的
透振方向跟水平方向成 角，就可以解決這一問題．
（4）電子表的液晶顯示
電子表的液晶顯示也用到了偏振光．
學思用·典例詳解
例2-3 （多選）如圖4-6-6所示，是一偏振片， 的透振方向（用帶箭頭的實線表示）
為豎直方向.下列四種入射光束中哪幾種照射時能在 的另一側(cè)觀察到透射光
( )
ABD
圖4-6-6
A.太陽光
B.沿豎直方向振動的光
C.沿水平方向振動的光
D.沿與豎直方向成 角的方向振動的光
【解析】偏振片只讓沿某一方向振動的光順利通過，當偏振片的透振方向與光的振
動方向的夾角大于 小于 時，有光透過偏振片，但透射光的強度隨著夾角的增
大而變?nèi)?太陽光是自然光，光波可沿任何方向振動，所以在 的另一側(cè)能觀察到透
射光；沿豎直方向振動的光，振動方向與偏振片的透振方向相同，在 的另一側(cè)也可
看到透射光；沿水平方向振動的光，其振動方向與偏振片的透振方向垂直，所以在
的另一側(cè)看不到透射光；沿與豎直方向成 角的方向振動的光，其振動方向與透
振方向不垂直，在 的另一側(cè)仍可看到透射光.故選項A、B、D正確.
【學會了嗎丨變式題】
2.（多選）如圖4-6-7所示，電燈發(fā)出的光先后經(jīng)過偏振片和，人眼在 處迎著入
射光方向，看不到光亮，則( )
BD
圖4-6-7
A.圖中 處光為偏振光
B.圖中 處光為偏振光
C.以為軸將轉(zhuǎn)過 后，在 處將看到光亮
D.以為軸將轉(zhuǎn)過 后，在 處將看到光亮
【解析】自然光通過偏振片后，透射光是沿著某一特定方向振動的光.電燈直接發(fā)出
的光為自然光，故A錯誤；自然光通過偏振片后變?yōu)槠窆猓蔅正確；設通過 的
光沿豎直方向振動，因點無光亮，則偏振片的透振方向沿水平方向，將 轉(zhuǎn)過
后處仍無光亮，若將轉(zhuǎn)過 ，則該偏振片將變?yōu)槟芡ㄟ^沿豎直方向振動
的光的偏振片，則偏振光能通過，即在 處有光亮，故C錯誤，D正確.
例2-4 夜晚，汽車前燈發(fā)出的強光將迎面駛來汽車的司機照得睜不開眼睛，嚴重影
響行車安全，則可考慮將汽車前燈玻璃改用偏振玻璃，使射出的燈光變?yōu)槠窆猓?br/>同時汽車前窗玻璃也采用偏振玻璃.要使司機看到迎面駛來的汽車的前燈發(fā)出的光有
效減弱，還要能看清自己車燈發(fā)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，如下措施中可行的是( )
D
A.前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向是水平的
B.前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向是豎直的
C.前窗玻璃的透振方向斜向右上 ，車燈玻璃的透振方向斜向左上
D.前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都斜向右上
【解析】若前窗玻璃的透振方向豎直、車燈玻璃的透振方向水平，則從車燈發(fā)出的
光照射到物體上后反射的光將不能透過前窗玻璃，所以A錯誤；若前窗玻璃與車燈
玻璃的透振方向均豎直，則對面車燈的光仍能照得司機睜不開眼睛，B錯誤；若前窗
玻璃的透振方向斜向右上 ，車燈玻璃的透振方向斜向左上 ，則車燈發(fā)出的
光經(jīng)物體反射后無法透過本車車窗，卻可以透過對面車窗，C錯誤;只有前窗玻璃與
車燈玻璃的透振方向均為斜向右上或左上 時才符合題意，故正確答案為D．
知識點3 激光
1 激光和激光的產(chǎn)生
（1）傳播方向、偏振、相位等性質(zhì)完全相同的光波叫作激光．激光是相干光，
激光是人工產(chǎn)生的光．（自然界中的發(fā)光體不能發(fā)出激光.）
（2）在現(xiàn)代科學技術(shù)中用激光器產(chǎn)生激光.
. .
2 激光的特性
強度大
方向性好
單色性好 激光器發(fā)射的激光，都集中在一個極窄的頻率范圍內(nèi)，由于光的顏色是
由頻率決定的，因此激光器是最理想的單色光源
相干性好 一束激光中所有光子的頻率是相同的，振動情況也完全相同，因此激光
是最好的相干光，用激光器作為光源觀察光的干涉和衍射現(xiàn)象，都能取
得較好的效果
覆蓋波段 寬而且可 調(diào)諧
續(xù)表
3 激光的常見應用
應用類型 原理 所用性質(zhì)
激光加工 激光具有能量高度集中的特點，聚焦后可以在焦斑上達 到很高的能量密度 強度大
激光醫(yī)學 利用激光器發(fā)射的激光作為“激光刀”，進行手術(shù) 激光全息照相 利用激光的相干性，將與物體反射光波的振幅和相位有 關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成強度的變化，作用在感光材料上，記錄 下物體三維圖像的信息 相干性
好、方向
性好
激光通信 激光的頻率比無線電波高很多，它所能攜帶的信息量比 無線電波大 應用類型 原理 所用性質(zhì)
激光檢測 激光作用在特定幾何形狀上會產(chǎn)生特定的散射圖形 （稱為散斑），利用散斑圖樣對產(chǎn)品進行檢測，可以發(fā) 現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量缺陷 相干性好
激光照排 將文字通過計算機分解為點陣，然后控制激光在感光底 片上進行掃描，用曝光點的點陣組成文字和圖像 方向性好
續(xù)表
4 激光的一些新技術(shù)、新應用
（1）人類第一次實際探測到引力波
探測所使用的激光干涉引力波天文臺中的核心儀器具有超精密激光技術(shù)，能夠
進行弱引力波信號的檢測.
（2）中國首次發(fā)現(xiàn)激光驅(qū)動流體新技術(shù)
2017年10月12日，國內(nèi)外高校的合作者成功利用脈沖激光在純水中實現(xiàn)持續(xù)高
速的水流噴射，首次實現(xiàn)激光驅(qū)動流體.
學思用·典例詳解
例3-5 關(guān)于激光，下列說法正確的是( )
D
A.激光的相干性好，可以用在雷達上進行精確的測距
B.激光相干性好，任何兩束激光都能發(fā)生干涉
C.激光是人工制造的，不是偏振光
D.激光亮度高，可在醫(yī)學上作為光刀切除腫瘤，或“焊接”剝落的視網(wǎng)膜
【解析】激光方向性好，可以用在雷達上進行精確的測距，故A錯誤；激光相干性
好，但頻率不相同的兩束激光不會發(fā)生干涉，故B錯誤；激光是人造光，也是偏振光，
故C錯誤；激光亮度高、能量集中，可以用在醫(yī)學上作為光刀切除腫瘤，或“焊接”剝
落的視網(wǎng)膜，故D正確．
例3-6 利用激光遇到物體發(fā)生反射的特點，可以測定物體的有關(guān)參量.如圖4-6-8甲所
示，為固定的集激光發(fā)生器和接收器于一體的裝置， 為一輛在水平地面上做勻速
直線運動的小車，現(xiàn)使對準勻速行駛的小車，每隔固定時間 發(fā)射一激光脈沖，
如圖4-6-8乙中幅度較大的波形，而接收到的由小車 反射回的激光脈沖如圖4-6-8乙
中幅度較小的波形，發(fā)射、接收激光脈沖的時間間隔如圖4-6-8乙所示,、、 均
已知.則根據(jù)所給信息判斷小車的運動方向為______（填“向左”或“向右”），速度大
小為_______.（設光在空氣中的速度為 ）
向右
圖4-6-8
【解析】若小車不動，從發(fā)射激光脈沖到接收激光脈沖的時間間隔應恒定.而從題圖
乙可看出，從發(fā)射激光脈沖到接收激光脈沖的時間間隔逐漸增大，故可知小車 的速
度方向與激光發(fā)射方向一致,即小車向右運動.要求小車的速度，關(guān)鍵是求出小車通過
的某段位移和通過該段位移所用的時間，作出小車運動的示意圖如圖4-6-9 所示.
,在這段位移內(nèi)小車運動的時間 ,
故小車的速度大小 .
圖4-6-9
釋疑惑 重難拓展
知識點4 衍射光柵
1 定義
衍射光柵是由許多等寬的狹縫等距離地排列起來形成的光學元件.用它更易觀察、
分析衍射現(xiàn)象.
2 原理
增加狹縫的個數(shù)，衍射條紋的寬度將變窄，亮度將增加.
3 透射光柵和反射光柵
在一塊很平的玻璃上刻出一系列等距的平行刻痕，刻痕產(chǎn)生漫反射而不太透光，
未刻的部分相當于透光的狹縫，這樣就做成了透射光柵.如果在高反射率的金屬上刻
痕，就可以做成反射光柵.
4 光通過衍射光柵形成的圖樣
光通過衍射光柵后形成明暗相間的衍射條紋且較亮.形成原因是光柵的每一條狹
縫都能在接收屏上的對應位置產(chǎn)生單縫衍射圖樣，由于不同狹縫產(chǎn)生的光是相干的，
必定產(chǎn)生干涉，形成明暗相間的條紋.所以，在接收屏上得到的光柵衍射圖樣是單縫
衍射和多縫干涉的共同結(jié)果.
學思用·典例詳解
例4-7 （多選）關(guān)于衍射光柵，下列說法正確的是( )
ABD
A.衍射光柵是由許多等寬度的狹縫組成的
B.衍射光柵分為透射光柵和反射光柵兩類
C.透射光柵中刻痕的部分相當于透光的狹縫
D.透射光柵中未刻痕的部分相當于透光的狹縫
【解析】對于透射光柵來說，當光照射到刻痕上時，光發(fā)生漫反射而不能透過，故
選項C錯誤.
【想一想丨問題質(zhì)疑】
光柵有什么具體應用？請舉例分析.
提示 復色光經(jīng)光柵衍射后會彼此分開，如白光經(jīng)過光柵后能被分解并形成彩色條紋.
由此，光柵作為分光器件，常被用于單色儀和光譜儀中.
知識點5 光的衍射和干涉的區(qū)別與聯(lián)系
內(nèi)容 干涉 衍射
現(xiàn)象 在光重疊區(qū)域出現(xiàn) 加強或減弱的現(xiàn)象 光繞過障礙物偏離直線傳播的現(xiàn)
象
產(chǎn)生條件 兩個光源頻率相 同、振動方向相 同、相位差恒定 障礙物或孔的尺寸與光的波長差
不多或比光的波長小（明顯衍射
的條件）
典型實驗 楊氏雙縫干涉實驗 單縫衍射、圓孔衍射、不透明圓
盤衍射
內(nèi)容 干涉 衍射
圖樣 特點 不同點 條紋寬度 條紋寬度相等 條紋寬度不等，中央的條紋最寬
條紋間距 各相鄰條紋等間距 各相鄰條紋間距不等
亮度情況 條紋清晰，亮度基 本相等 中央條紋最亮，兩邊條紋逐漸變
暗
相同點 干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象；干涉、衍射都有明暗 相間的條紋 續(xù)表
學思用·典例詳解
圖4-6-10
例5-8 如圖4-6-10所示的4種明暗相間的條
紋分別是紅光、紫光各自通過同一個雙縫
干涉儀器和同一個單縫衍射儀器后形成的
干涉圖樣和衍射圖樣（黑色部分表示亮條
A
A.圖樣甲為紅光的干涉圖樣 B.圖樣乙為紫光的干涉圖樣
C.圖樣丙為紅光的衍射圖樣 D.圖樣丁為紫光的衍射圖樣
紋）.關(guān)于這4幅圖樣，下列說法正確的是 ( )
【解析】干涉圖樣為等間距的，因為紅光波長比紫光的長，所以由 知，紫光
的條紋間距較小，所以圖樣甲為紅光的干涉圖樣，圖樣丙為紫光的干涉圖樣.衍射圖
樣為中間寬、兩側(cè)窄的特點，且波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯，故圖樣乙為紫光的衍
射圖樣，圖樣丁為紅光的衍射圖樣.
知識點6 自然光和偏振光的比較
項目 自然光（非偏振光） 偏振光（與自然光只在振動方向
上有區(qū)別，在其他方面無區(qū)別.）
光的來源 直接從光源發(fā)出的光 自然光通過偏振片后的光或自然
光經(jīng)過反射、折射后的光
光的振動方向 在垂直于光的傳播方向的平面 內(nèi)，光振動沿任意方向，且沿各 個方向光振動的強度相同 在垂直于光的傳播方向的平面
內(nèi)，光振動沿特定方向
. .
舉例 太陽、電燈、蠟燭火焰等直接發(fā) 出的光 自然光在介質(zhì)表面反射、折射形
成的光
自然光經(jīng)過偏 振片形成偏振 光 _______________________________________________________________________________ 續(xù)表
學思用·典例詳解
例6-9 關(guān)于自然光和偏振光，下列說法正確的是( )
D
A.自然光能產(chǎn)生光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象，而偏振光卻不能
B.自然光只有透過偏振片才能獲得偏振光
C.自然光只能是白光，而偏振光不能是白光
D.自然光和偏振光都能使感光底片感光
【解析】干涉與衍射都是波特有的現(xiàn)象，偏振光也是一種波，同樣能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象
與衍射現(xiàn)象，故A錯誤；自然界中的折射光、反射光等均屬于偏振光，故B錯誤；自
然光可以是任意顏色的光，偏振光可以是白光，故C錯誤；自然光和偏振光都具有能
量，都能使感光底片感光，故D正確.
解題課丨關(guān)鍵能力構(gòu)建
題型1 衍射圖樣及衍射條件
圖4-6-11
例10 （2025·山東煙臺期末）某同學為觀
察雙縫干涉和單縫衍射實驗現(xiàn)象，準備了
玻璃片、兩片刮胡刀片、蠟燭以及紅、藍
兩支激光筆、光屏等器材.他先用蠟燭將
玻璃片的一面熏黑，再用刀片在玻璃片熏黑的一面上分別得到一組雙縫和一條單縫.
豎直平行固定玻璃片和光屏后，分別用激光筆照射單、雙縫，得到的圖樣分別如圖4
-6-11甲、乙所示（圖中黑色部分表示暗條紋），激光筆垂直玻璃板沿雙縫中心照射
雙縫時的實驗原理圖如圖丙所示，點到兩縫、的距離相等， 為光屏上的一點.
下列說法正確的是( )
A.圖甲是光的單縫衍射圖樣，圖乙是光的雙縫干涉圖樣
B.激光筆離雙縫越近，雙縫干涉圖樣中相鄰兩條亮條紋中心的距離越小
C.用激光筆照射單縫時，用紅光比用藍光得到的圖樣的中央亮條紋的寬度稍窄
D.用激光筆發(fā)出的激光平行照射雙縫時，若、到 點的距離差為入射光波長的整
數(shù)倍， 點應是亮條紋
思路點撥 解題關(guān)鍵是掌握干涉圖樣與衍射圖樣的特點，注意單縫衍射形成的條紋間
距與單縫寬度、縫到光屏的距離以及光的波長有關(guān).
√
【解析】雙縫干涉圖樣的兩相鄰亮或暗條紋中心的間距相等，故圖甲為雙縫干涉圖
樣，衍射圖樣的條紋中間寬、兩側(cè)窄，故圖乙為光的衍射圖樣，A錯誤；根據(jù)雙縫
干涉條紋間距公式 及式中各物理量的意義可知，激光筆的遠近不會影響干
涉條紋的間距，B錯誤；由單縫衍射的特點可知，當單縫寬度不變時，入射光的波長
越長，中央亮條紋越寬，因紅光波長比藍光波長長，故用紅光比用藍光得到的圖樣
的中央亮條紋的寬度稍寬，C錯誤；用激光筆發(fā)出的激光平行照射雙縫時，若、
到點的距離差為入射光波長的整數(shù)倍，則兩光波在點相互加強， 點為亮條紋，D
正確.
分析光的衍射現(xiàn)象的要點
1.判定衍射圖樣時要和干涉圖樣進行區(qū)分.
2.對同樣的障礙物，波長越長的光，衍射現(xiàn)象越明顯，對于某種波長的光，障礙物
越小，衍射現(xiàn)象越明顯.
【學會了嗎丨變式題】
3.太陽光照射一塊遮光板，遮光板上有一個大的三角形孔，太陽光透過這個孔，在
光屏上形成一個三角形光斑.當遮光板上三角形孔的尺寸不斷減小時，光屏上會呈現(xiàn)
①圓形光斑；②三角形光斑；③明暗相間的衍射條紋，則( )
C
A.光屏上先后呈現(xiàn)的圖樣順序是①②③ B.光屏上先后呈現(xiàn)的圖樣順序是①③②
C.由于光的直線傳播產(chǎn)生的圖樣有①② D.由于光的直線傳播產(chǎn)生的圖樣有②③
【解析】發(fā)生明顯衍射的條件是：光波傳播過程中碰到的障礙物或者小孔尺寸要比
波長小或相差不多.由于光波波長很短，約在 的數(shù)量級上，當遮光板上三角形
孔的尺寸不斷減小時，由于光在小孔較大的情況下沿直線傳播，所以一開始是三角
形光斑，當小孔較小時出現(xiàn)圓形光斑；由于光波波長很短，在小孔接近閉合時會出
現(xiàn)衍射條紋，光屏上先后呈現(xiàn)的圖樣順序是②①③，故C正確，A、B、D錯誤.
題型2 偏振現(xiàn)象的分析
圖4-6-12
例11 （江蘇高考題）如圖4-6-12所示,白熾燈的右側(cè)依次平
行放置偏振片和，點位于、之間,點位于 右側(cè).旋
轉(zhuǎn)偏振片,、 兩點光的強度的變化情況是( )
C
A.、均不變 B.、 均有變化
C.不變,有變化 D.有變化, 不變
【解析】白熾燈發(fā)出的光為自然光，包含著在垂直于傳播方向上沿各個方向振動的
光，且沿各個方向振動的光的強度都相同.偏振片和 都只允許沿特定方向振動的光
通過，偏振片旋轉(zhuǎn)到任何位置都有光線通過，而且強度不變，所以 點的光的強度
不變.當自然光通過偏振片后變?yōu)槠窆猓D(zhuǎn)偏振片，當偏振片和 的透振方
向相同時，點最亮，當偏振片和的透振方向垂直時，點最暗，所以 點光的強
度會發(fā)生變化.故選項C正確.
偏振現(xiàn)象的分析思路
1.自然光通過偏振片后，變?yōu)槠窆猓懊娴钠衿Q為起偏器，后面的偏振片稱
為檢偏器，轉(zhuǎn)動后面的偏振片，屏上光的強度有變化，說明兩偏振片之間的光為偏
振光.
2.此類題可按如下思路分析：太陽光是自然光 振動方向與偏振片的透振方向平行
的光透過偏振片 兩平行偏振片的透振方向平行時，透射光強度最大，垂直時透射
光強度最小.
【學會了嗎丨變式題】
4.用白熾燈作為光源做光的雙縫干涉實驗,如果在雙縫的每個縫后面放置一個偏振片,
且兩個偏振片的透振方向相互垂直,則下列說法正確的是( )
C
A.光屏上仍有干涉條紋,但條紋的亮度減弱
B.光屏上仍有干涉條紋,但條紋的亮度增強
C.光屏上的干涉條紋消失,但仍有光射到光屏上
D.光屏上的干涉條紋消失,且光屏上一片黑暗
【解析】由于兩個偏振片的透振方向相互垂直,所以到達光屏時兩列偏振光的振動方
向相互垂直,不能相互疊加發(fā)生干涉,因此選項A、B錯誤.雖然透過兩偏振片的光不能
在屏上形成干涉條紋,但畢竟到達了光屏,因此選項C正確,選項D錯誤.
題型3 偏振光的應用
例12 鑒別奶粉的質(zhì)量時，奶粉中碳水化合物（糖）的含量是一個重要指標，用“旋
光法”可以測量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量.偏振光通過糖的水溶液后，偏振方
向會相對于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個角度 ，這一角度 稱為“旋光度”， 的
值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將 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4-6-13所示，是自然光源，、是偏振片，轉(zhuǎn)動，使到達 處的光最強，
然后將被測樣品置于、 之間，則下列說法不正確的是( )
圖4-6-13
A.到達 處光的強度會明顯減弱
B.將偏振片轉(zhuǎn)動一個角度，使得處光強最大，偏振片
轉(zhuǎn)過的角度等于 或
C.將偏振片轉(zhuǎn)動一個角度，使得處光強最大，偏振片
轉(zhuǎn)過的角度等于 或
D.偏振光不能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象
√
【解析】、間未放待檢糖溶液時，轉(zhuǎn)動使到達處的光最強，則偏振片、 的
透振方向一致.若在、 之間放上待檢糖溶液，因糖溶液對偏振光有旋光效應，使偏
振光的偏振方向發(fā)生改變，則到達處光的強度會明顯減弱.若適當旋轉(zhuǎn)或 ，可以
使自然光通過偏振片、糖溶液和偏振片后到達 處的光強最大，則偏振片旋轉(zhuǎn)的
角度等于 或 .偏振光也是波，能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象.故選項A、B、C正
確，D錯誤.
解決偏振光的應用問題的要點
1.明確自然光與偏振光的區(qū)別.
2.明確光的振動方向與偏振片的透振方向的關(guān)系，若它們平行，則透射光的強度最
強，若它們垂直，則透射光的強度最弱.
3.明確常見偏振光的幾種應用，如攝影技術(shù)、汽車擋風玻璃、立體電影等.
【學會了嗎丨變式題】
5.（2025·山東淄博期末）有一種魔術(shù)道具稱為“穿墻而過”.其結(jié)構(gòu)是兩片塑料偏振片
卷起來，放進空心的透明圓筒內(nèi)，中間兩偏振片重疊區(qū)域給觀眾感覺為一塊“擋板”，
如圖4-6-14甲所示.當圓筒中的小球從端滾向 端，居然穿過了“擋板”，如圖4-6-14
乙所示.則( )
A
圖4-6-14
A.該魔術(shù)說明光是橫波
B.該魔術(shù)對觀眾的觀察角度有要求
C.只用一片塑料偏振片也可以完成該魔術(shù)
D.該魔術(shù)中對兩偏振片卷起來的方式無要求
【解析】光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波，故A正確；任何角度的光都會發(fā)生偏振現(xiàn)象，
偏振現(xiàn)象與觀察角度無關(guān)，不同角度的觀眾看到的現(xiàn)象相同，故對觀察角度無要求，
故B錯誤；偏振片的特點為當偏振片透振方向與偏振光的振動方向平行時，偏振光可
以全部通過偏振片，當偏振片透振方向與偏振光的振動方向垂直時，偏振光不能通
過偏振片，則在中間區(qū)域放垂直偏振片和水平偏振片，將兩偏振片卷起來，自然光
通過兩片偏振方向互相垂直的偏振片時，光強減弱，形成黑影，看起來就像一塊擋
板，一片偏振片無法完成該魔術(shù)，故C、D錯誤.
題型4 激光的特點及應用
例14 （多選）準分子激光器利用氬氣和氟氣的混合物產(chǎn)生激光，用于近視眼的治
療．關(guān)于這種治療方式，以下說法正確的是( )
ABD
A.近視眼是物體在眼球中成像在視網(wǎng)膜的前面，使人不能看清物體
B.激光的方向性好，可以在非常小的面積上對眼睛進行光凝手術(shù)
C.激光治療近視眼手術(shù)是對視網(wǎng)膜進行修復
D.激光治療近視眼手術(shù)是對角膜進行切削
【解析】利用激光的方向性好對眼睛進行光凝手術(shù)是物理技術(shù)應用于臨床醫(yī)學的成
果．人的眼睛是一個光學成像系統(tǒng)，角膜和晶狀體的共同作用相當于一個凸透鏡，
物體通過凸透鏡成像在視網(wǎng)膜上，人就能看清楚物體．當角膜和晶狀體組成的這個
凸透鏡的焦距比較小，物體成像在視網(wǎng)膜的前面時，人就不能看清楚物體，這就是
近視眼的成因．激光手術(shù)不是修復視網(wǎng)膜，而是對角膜進行切削，改變角膜的形狀，
使眼球中的“凸透鏡”的焦距適當變大，物體經(jīng)過角膜和晶狀體后成像在視網(wǎng)膜上.故
選項A、B、D正確.
處理激光的應用問題時要明確激光的某個具體應用涉及了激光的哪些特點，對激光
的性質(zhì)與常見應用的對應關(guān)系要了解.
【學會了嗎丨變式題】
6.激光火箭的體積小，卻可以裝載更大、更重的衛(wèi)星或飛船，激光由地面激光站或
空間激光動力衛(wèi)星提供，通過一套裝置，像手電筒一樣，讓激光束射入火箭發(fā)動機
的燃燒室，使推進劑受熱而急劇膨脹，于是形成一股高溫高壓的燃氣流，以極高的
速度噴出，產(chǎn)生巨大的推力，把衛(wèi)星或飛船送入太空.激光火箭利用了激光的( )
B
①單色性好 ②方向性好 ③高能量 ④相干性好
A.①② B.②③ C.①③ D.②④
【解析】燃燒室中的推進劑受熱而急劇膨脹，形成一股高溫高壓的燃氣流，正是利
用激光的高能量的性質(zhì)，同時為了準確射入燃燒室還利用了激光的方向性好的性質(zhì)；
激光相干性好，主要用于全息照相等，與激光火箭無關(guān)，因此②③符合題目要求，
故B正確，A、C、D錯誤.
考試課丨核心素養(yǎng)聚焦
考情揭秘 素養(yǎng)點擊
基本考 查點 明顯衍射現(xiàn)象的產(chǎn)生條件，衍 射圖樣特征，光的偏振現(xiàn)象， 激光的產(chǎn)生及應用. 1.掌握明顯衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的條件和衍射圖
樣的特征；熟練地運用衍射圖樣和雙縫
干涉圖樣的區(qū)別來分析問題.
2.從光的偏振現(xiàn)象得知光是橫波；通過分
析，理解自然光和偏振光的區(qū)別，能分
析一些光學現(xiàn)象.
3.通過對偏振光和激光的理解，掌握它們
在生活、生產(chǎn)和科學探究方面的應用.
熱點及 難點 衍射圖樣和干涉圖樣的區(qū)別， 光的偏振現(xiàn)象在生產(chǎn)、生活中 的應用，激光的特點. 題型及 難度 通常是選擇題，難度較易. 高考中 地位 在高考中時有涉及. 考向1 考查干涉和衍射圖樣的區(qū)別
例14 （北京高考題）利用圖4-6-15所示的裝置（示意圖）,觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象,
在光屏上得到如圖4-6-16中甲和乙兩種圖樣.下列關(guān)于 處放置的光學元件說法正確的
是( )
A
圖4-6-15
圖4-6-16
A.甲對應單縫,乙對應雙縫 B.甲對應雙縫,乙對應單縫
C.都是單縫,甲對應的縫寬較大 D.都是雙縫,甲對應的雙縫間距較大
【解析】由題圖中給出的甲、乙兩種圖樣可知，甲是單縫衍射圖樣，乙是雙縫干涉
圖樣，選項A正確，B、C、D錯誤.
命題探源 題目中給出的甲、乙兩種圖樣都源于教材，分別是單縫衍射的圖樣、 雙縫干涉的圖樣. 素養(yǎng)探源 核心素養(yǎng) 考查途徑
科學思維 本題通過考查考生對干涉圖樣和衍射圖樣
的理解，考查考生的科學思維能力.
得分探源 雙縫干涉圖樣的特點是條紋寬度相等、條紋間距相等，而單縫衍射圖 樣具有中央條紋寬且亮的特點，利用干涉圖樣與衍射圖樣的區(qū)別很容 易選出正確選項. 考向2 激光的特點及應用
例15 （江蘇高考題）激光具有相干性好、方向性好、亮度高等特點，在科學技術(shù)和
日常生活中應用廣泛，下面關(guān)于激光的敘述正確的是( )
D
A.激光是縱波
B.頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長相同
C.兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象
D.利用激光方向性好的特點可以測量月球到地球的距離
本題考查激光的特點及應用，體現(xiàn)了對物理觀念的考查.
【解析】激光是橫波，A項錯誤；由公式及 可知，頻率相同的激光在不
同介質(zhì)中的波長不同，B項錯誤；干涉的條件是兩列波的頻率相同，相位差恒定，C
項錯誤；測距利用的是激光的方向性好的特點，D項正確．
習題課丨學業(yè)質(zhì)量測評
A 基礎練丨知識測評
建議時間:15分鐘
1.（2022·北京卷）下列現(xiàn)象能說明光是橫波的是( )
C
A.光的衍射現(xiàn)象 B.光的折射現(xiàn)象 C.光的偏振現(xiàn)象 D.光的干涉現(xiàn)象
【解析】光的偏振現(xiàn)象能說明光是橫波，其他現(xiàn)象不能說明，故C正確，A、B、D錯誤.
2.觀察單縫衍射現(xiàn)象時，把縫寬由逐漸增大到 ，看到的現(xiàn)象是 ( )
A
A.衍射條紋的間距逐漸變小，衍射現(xiàn)象越來越不明顯
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】單縫衍射實驗中，狹縫寬度越小（大），衍射現(xiàn)象越明顯（不明顯），衍
射條紋越寬（窄），條紋間距越大（小）.故選項A正確.
3.（多選）關(guān)于衍射，下列說法正確的是( )
AB
A.衍射現(xiàn)象中條紋的出現(xiàn)是光疊加產(chǎn)生的結(jié)果
B.雙縫干涉中也存在衍射現(xiàn)象
C.一切波都很容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
D.影的存在是一個與衍射現(xiàn)象相矛盾的客觀事實
【解析】衍射圖樣是復雜的光波疊加現(xiàn)象，雙縫干涉中光通過兩個狹縫時均發(fā)生衍
射現(xiàn)象.一切波都能發(fā)生衍射，但要發(fā)生明顯的衍射，需要滿足障礙物的尺寸與波的
波長相差不多或比波長小的條件.當波的波長比障礙物的尺寸小時，不發(fā)生明顯的衍
射，表現(xiàn)出波沿直線傳播的特征，出現(xiàn)了影,影的存在與衍射現(xiàn)象并不矛盾.因此A、
B正確，C、D錯誤.
4.關(guān)于光的干涉和衍射現(xiàn)象，下列說法正確的是( )
D
A.光的干涉現(xiàn)象遵循波的疊加原理，衍射現(xiàn)象不遵循波的疊加原理
B.光的干涉條紋是彩色的，衍射條紋是明暗相間的
C.光的干涉現(xiàn)象說明光具有波動性，光的衍射現(xiàn)象不能說明這一點
D.光的干涉和衍射現(xiàn)象都是光波疊加的結(jié)果
【解析】光的干涉現(xiàn)象、衍射現(xiàn)象都是光波疊加的結(jié)果，兩者都表明光是一種波，
選項A、C錯誤，選項D正確.從條紋特點看，雖然在條紋寬度、間距方面，干涉條紋
和衍射條紋有所區(qū)別，但單色光的干涉條紋、衍射條紋都是明暗相間的，白光的干
涉條紋、衍射條紋都是彩色條紋，選項B錯誤.
5.如圖所示，讓自然光照到、兩偏振片上，當、 兩偏振片的透振方向間的夾角
為以下哪個度數(shù)時， 右邊的光屏（未畫出）上最暗( )
D
A. B. C. D.
【解析】自然光經(jīng)偏振片后，成為振動方向與 透振方向相同的偏振光，該偏振光遇
到偏振片且與的透振方向間的夾角為 時， 右邊的光屏上最暗，選項D正確．
6.為了提高汽車夜間行車安全，有人提出設想：將汽車的擋風玻璃和車燈罩做成偏
振片，使司機只看到前方景物反射自己車燈的光而看不見對面車燈發(fā)出的光，從而
大大降低對面的車燈造成的視線模糊.以下關(guān)于光的偏振的說法正確的是( )
A
A.只有振動方向和偏振片的透振方向一致的光才能順利透過偏振片
B.單色光就是偏振光
C.光的偏振現(xiàn)象證明了光是一種機械波
D.泊松亮斑屬于光的偏振現(xiàn)象
【解析】根據(jù)光的偏振原理可知，振動方向和偏振片的透振方向一致的光，才能順
利透過偏振片，故A正確；單色光是指光的頻率很窄，偏振光是指光波的振動方向
單一，兩者無必然聯(lián)系，故B錯誤；光的偏振現(xiàn)象證明了光是一種橫波，不是證明了
光是機械波，故C錯誤；泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，故D錯誤.
B 綜合練丨選考通關(guān)
建議時間:10分鐘
7.新自然現(xiàn)象（2025·湖北武漢模擬，多選）沙塵暴是一種惡劣的天氣現(xiàn)象，發(fā)生沙
塵暴時能見度只有十幾米，天氣變黃變暗，這是由于這種情況下( )
BD
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.只有頻率較大的一部分光才能到達地面
D.只有頻率較小的一部分光才能到達地面
【解析】波長較短的波容易被障礙物擋住，不能到達地面，波長較長的波容易發(fā)生
衍射而通過沙塵間的縫隙到達地面，則發(fā)生沙塵暴時，只有波長較長的一部分光線
能到達地面，根據(jù) 可知，到達地面的光頻率較小，故B、D正確，A、C錯誤.
8.在一束單色光的傳播方向上分別放置單縫、雙縫、小圓孔和小圓板后，在光屏上
得到如圖所示的四幅圖樣（甲、乙中黑色條紋對應亮條紋），以下說法正確的是
( )
圖甲 圖乙 圖丙 圖丁
A
A.甲是雙縫干涉圖樣，丁是圓盤衍射圖樣
B.乙是單縫衍射圖樣，丙是圓盤衍射圖樣
C.甲是雙縫干涉圖樣，丁是圓孔衍射圖樣
D.乙是雙縫干涉圖樣，丙是圓孔衍射圖樣
【解析】衍射圖樣與干涉圖樣的區(qū)別：前者的中央亮條紋亮且寬，越向兩側(cè)條紋寬度
越小，后者明暗條紋寬度相等.可知題圖甲是雙縫干涉條紋，題圖乙是單縫衍射條紋.根
據(jù)圓孔衍射與圓盤衍射的區(qū)別可知，圓孔衍射的圖樣中央較大的區(qū)域內(nèi)是亮的，周圍
是明暗相間的圓環(huán)，圓盤衍射的圖樣中間較大的區(qū)域是暗的，在暗區(qū)域中心存在一亮
斑，可知題圖丙是圓孔衍射圖樣，題圖丁是圓盤衍射圖樣.所以只有A是正確的.
9.新信息題（2025·山東濰坊調(diào)研）線膨脹系數(shù)是表征物
體受熱時長度增加程度的物理量.利用單縫衍射實驗裝置可
以測量金屬的線膨脹系數(shù).如圖所示是該實驗的裝置示意圖，
擋光片固定，擋光片 放置在待測金屬棒上端，讓激光通
過、 間的平直狹縫后在光屏上形成衍射圖樣.已知中央亮
C
A.激光通過狹縫后在光屏上可以形成明暗相間的等距條紋
B.其他實驗條件不變，使用頻率更大的激光，中央亮條紋寬度變大
C.其他實驗條件不變，對金屬棒加溫，中央亮條紋寬度變大
D.其他實驗條件不變，增大光屏到狹縫的距離，中央亮條紋寬度變小
條紋寬度、單縫寬度、光的波長 、縫到屏的距離滿足關(guān)系式 .關(guān)于該
實驗，下列說法正確的是( )
【解析】

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