教科版 (2019)选择性必修 第一册7 激光备课课件ppt

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1.观察光的衍射现象、光的偏振现象。(科学探究)2.认识衍射条纹的特点,知道产生明显衍射现象的条件。(科学思维)3.知道自然光和线偏振光的区别。(科学思维)4.了解激光的特点和应用。(科学思维)
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
学以致用·随堂检测全达标
一、光的衍射1.单缝衍射现象(1)当单缝　　　　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　　　　。  同光的波长差不多(3)当单缝调到很窄时,光通过单缝后就明显地偏离了　　　　　　　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　　　　　　　的条纹;再调小单缝,条纹也随之变得清晰、细小。 
2.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　　　　　;反之,应该属于亮区的地方也会出现　　　　　　　。这种现象叫作光的衍射。可类比波的衍射 3.衍射图样单色光 衍射时产生的　　　　　　　的图样叫作衍射图样。 
二、光的偏振(1)偏振:当狭缝的方向与绳的振动方向　　　　时,绳上横波可以传过去;狭缝的方向与绳的振动方向　　　　时,绳上的横波就不能通过了,这种现象叫作偏振。 (2)线偏振光:光　　　　　　限在一个平面内的光。 (3)自然光:通常光源发出的光(包括太阳光)是由大量的、　　　　　　不同的　　　　　　　　组成,称为自然光。 (4)光的偏振现象证明光是　　波。 
三、激光激光的特性及应用
情境链接看立体电影时需要戴一副特制的眼镜,你知道这是为什么吗?特制的眼镜又有什么特点呢?
教材拓展阅读教材P125“发展空间”中“全息照相”后回答:全息照相利用了什么原理?全息技术包括哪两个过程?
提示 这一切都跟线偏振光有关,立体电影拍摄时是利用线偏振光,放映时也是利用线偏振光,戴的眼镜是偏振片。
提示 全息照相是利用干涉和衍射原理。全息技术包括“摄影”和“重显”两个过程。
易错辨析(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。(　　)(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。(　　)(3)激光可以进行光纤通信是利用了相干性好的特点。(　　)(4)激光可用做“光刀”来切开皮肤是利用激光的相干性好的特点。(　　)
探究点一　三种衍射图样特点的比较
导学探究让一束激光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上,屏幕上出现条纹。缝间距变小时,条纹有什么变化?
提示 当缝间距变小时,屏幕上条纹间距逐渐变宽,但亮度逐渐减弱。
知识归纳1.单缝衍射图样(1)中央条纹最亮、越向两边越暗,条纹间距不等。越靠外,条纹间距越小。(2)缝变窄后通过的光变少,而光分布的范围更宽,亮条纹的亮度降低。(3)中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关。入射光波长越大,单缝越窄,中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。(4)用白光做单缝衍射时,中央亮条纹是白色的,两边是彩色条纹,中央亮条纹仍然最宽最亮。
2.圆孔衍射图样(1)中央是大且亮的圆形亮斑,周围分布着明暗相间的同心圆环,且越靠外,圆形亮条纹的亮度越弱,宽度越小。(2)圆孔越小,中央亮斑的直径越大,同时亮度越弱。(3)用不同色光照射圆孔时,得到的衍射图样的大小和位置不同,波长越大,中央圆形亮斑的直径越大。(4)白光的圆孔衍射图样中,中央是大且亮的白色光斑,周围是彩色同心圆环。(5)只有圆孔足够小时才能得到明显的衍射图样,在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中,光屏依次得到几种不同的现象——圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)、完全黑暗。
3.不透明的小圆板衍射图样(泊松亮斑)(1)在圆板的阴影中心出现亮斑,在阴影外有明暗相间的圆环。(2)泊松亮斑图样的亮环或暗环的距离随着圆板半径的增大而减小,而且背景是明亮的,如图所示。泊松亮斑
特别提示　理解并牢记各种衍射图样的特征(1)单缝衍射条纹的特征可以用十二个字概括:中宽边窄、中亮边暗、中白边彩。其中“中白边彩”只适合于白光光源。(2)各种衍射图样的形状不同,但图样的分布规律、影响因素都是类似的。
应用体验【例1】 (多选)用如图甲所示装置做圆孔衍射实验,在屏上得到的衍射图样如图乙所示,实验发现光绕过孔的边缘,传播到了相当大的范围。下列说法正确的是(　　)A.这个实验用事实证明了光具有波动性B.圆孔变小,衍射图样的范围反而变大C.圆孔变小,中央亮斑的亮度反而变大D.不同波长的光对应衍射图样完全相同
解析 圆孔变小,衍射现象更明显,即衍射图样的范围反而变大,故B正确;圆孔变小时,光透过的能量会变小,而中央亮斑面积会变大,所以亮度会变暗,故C错误;用不同波长的光做实验,衍射图样不完全相同,相同孔径时,波长越长,则亮斑会越大,故D错误;衍射实验证实了光具有波动性,故A正确。
对点演练1(多选)如图为红光、蓝光分别通过单缝、双缝所呈现的图样,则(　　)A.图甲为红光的衍射图样B.图乙为红光的衍射图样C.图丙为蓝光的干涉图样D.图丁为蓝光的干涉图样
解析 由图样特点可知,甲、乙为衍射图样,且波长越长,中央亮条纹越宽,条纹间距越大,因为红光波长大于蓝光,所以图甲为蓝光的衍射图样,图乙为红光的衍射图样,故A错误,B正确;由图样特点可知,丙、丁为干涉图样,且由Δx= 可知,光的波长越长,干涉条纹间距越大,故图丙为红光的干涉图样,图丁为蓝光的干涉图样,故C错误,D正确。
探究点二　自然光和线偏振光的比较
导学探究用手握住绳的一端,另一端固定。手做垂直于绳方向的抖动,在绳上就形成了横波。如果在绳波传播的路径中放置一个带有狭缝的栅栏,我们看到:当狭缝的方向与绳的振动方向相同时,绳上横波可以传过去;狭缝的方向与绳的振动方向垂直时,绳上横波就不能通过了(如图所示)。这种现象叫作偏振。光有这种现象吗?
知识归纳偏振片上的“狭缝”表示透振方向,而不是真实的狭缝。只要光的振动方向不与透振方向垂直,都可以不同程度地通过偏振片,不过强度要比振动方向与透振方向平行的光弱一些。
1.自然光和线偏振光
2.获取线偏振光的方法(1)让自然光通过一块偏振片。(2)让自然光射到两种介质的交界面上,入射角合适使得反射光与折射光垂直时,反射光和折射光都是线偏振光,且偏振方向互相垂直。
应用体验【例2】 如图所示,让太阳光通过偏振片P和Q,以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q,可以看到透射光的强度会发生变化,这是光的偏振现象。这个实验表明(　　)A.光是电磁波B.光是一种横波C.光是一种纵波D.光是一种概率波
解析 当以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q,可以看到透射光的强度会发生变化,说明偏振片的透振方向会影响到光的透射强度,则光的振动方向一定与传播方向垂直,所以这个实验表明光是一种横波,故选B。
对点演练2(2023江苏南通高二期中)有一种魔术道具被称为“穿墙而过”,其结构是两片塑料偏振片卷起来,放进空心的透明圆筒内,中间两偏振片重叠区域给观众感觉为一块“挡板”,如图甲所示。当圆筒中的小球从B端滚向A端,居然穿过了“挡板”,如图乙所示。下列说法正确的是(　　)A.该魔术说明光是横波B.该魔术对观众的观察角度有要求C.只用一片塑料偏振片也可以完成该魔术D.该魔术中对两偏振片卷起来的方式无要求
解析 光的偏振现象说明光是横波,故A正确;任何角度的光都会发生偏振现象,故不同角度的观众看到的现象相同,故对观察角度无要求,故B错误;偏振片的特点为当偏振片偏振方向与偏振光的方向平行时,偏振光可以全部通过偏振片,当偏振片偏振方向与偏振光的方向垂直时,偏振光不能通过偏振片,则在中间区域放垂直偏振片和水平偏振片,将两偏振片卷起来,且部分重合,自然光通过两片偏振方向互相垂直的偏振片时,光强减弱,形成黑影,看起来就像一道墙,一片偏振片无法完成魔术,故C、D错误。
探究点三　激光的特点及其应用
导学探究激光作为一种人造光源在科研、通信、工业生产、军事科技等领域都有着广泛应用,如激光干涉仪、激光切割机、激光炮等。激光的应用如此广泛,激光到底具有哪些特性?
提示 相干性强、平行度好、亮度高。
知识归纳1.激光的产生激光是原子受激辐射产生的光,发光的方向、频率、振动方向均相同,两列相同激光相遇可以发生干涉。2.激光的特点(1)激光是人工产生的相干光,其单色性好,相干性好。(2)激光的平行度好。从激光器发出的激光具有极好的平行性,几乎是一束方向不变、发散角很小的平行光。(3)激光的亮度高。激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。
3.激光的应用光纤通信,激光测距,激光读写,激光加工,激光手术(亦称光刀手术),激光武器,在可控聚变反应中的应用等。
应用体验【例3】 (多选)下列说法正确的是(　　 )A.如果地球表面没有大气层,太阳照亮地球的范围要比有大气层时略大些B.激光是一种人工产生的相干光,因此可对它进行调制,用来传递信息C.从本质上说激光是横波D.激光测距雷达能根据多普勒效应测出目标的运动速度,从而对目标进行跟踪
解析 如果地球表面没有大气层,就是光的直射;若有大气层,由于光的折射,导致照亮地球的范围变大,故A错误。激光是一种人工产生的相干光,频率单一,通常用作相干光对它进行调制来传递信息,激光属于电磁波,所以从本质上说激光是横波,故B、C正确。激光的频率高,波长短,不容易发生衍射,所以激光雷达能根据多普勒效应测出目标的运动速度,从而对目标进行跟踪,故D正确。
对点演练3下列关于仪器原理的说法正确的是(　　)A.甲图中,雷达测速应用了多普勒效应B.乙图中,激光切割金属利用了激光相干性好的特点C.丙图中,观看立体电影时,需佩戴特制眼镜利用了光的衍射现象D.丁图中,纤维内窥镜利用光导纤维进行光线与图像的传导应用了光的干涉现象
解析 甲图中,雷达测速利用了多普勒效应,故A正确;乙图中,激光切割金属利用了激光亮度高、能量大的特点,故B错误;丙图中,观看立体电影时,需佩戴特制眼镜利用了光的偏振现象,故C错误;丁图中,光导纤维传递信息利用了光的全反射现象,故D错误。
1.(光的偏振、衍射、干涉特点)(多选)(2023湖南益阳高二期末)下列关于光的有关说法正确的是(　　)A.光的偏振现象说明光是一种横波B.波长越短越容易发生衍射现象C.光的干涉条纹等间距,光的衍射条纹不等间距D.光的干涉现象能够说明光具有波动性,光的衍射现象不能说明光具有波动性
解析 光的偏振现象说明光是一种横波,故A正确,波长越长越容易发生衍射现象,故B错误;光的干涉条纹等间距,光的衍射条纹不等间距,故C正确;光的干涉现象和衍射现象都能够说明光具有波动性,故D错误。
2.(光的衍射)(2023河北唐山期末)抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细。如图所示,观察激光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化。下列说法正确的是(　　)A.这里应用的是光的色散现象B.这里应用的是光的偏振现象C.如果屏上条纹变窄,表明抽制的丝变细D.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细
解析 激光通过细丝后在光屏上形成明暗相间的条纹,应用的是光的衍射现象,A、B错误;如果屏上条纹变宽,则说明衍射现象更加明显,可知金属丝变细,C错误,D正确。
3.(激光的特点及其应用)(多选)关于激光的应用,下列说法正确的是(　 　)A.与常规通信相比,激光通信的特点是容量大、抗干扰能力强B.激光全息照相利用了激光的相干性C.医学中用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光能量高度集中的特点D.“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点