【物理】光的衍射 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

§4-5光的衍射高二物理（人教版2019）选择性必修第一册第四章光观察与思考光的干涉现象说明光是一种波，衍射也是波特有的一种性质，那为什么我们看到的是“光沿直线传播”呢？一、光的衍射

1.光的衍射：

光离开直线路径绕过障碍物阴影里去的现象叫做光的衍射现象。

2.明显衍射的条件：

障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。

3.物理意义：光的衍射现象证明光是一种波。

新课讲授（1）单缝衍射条纹的特征4.单缝衍射①中央亮纹宽而亮②两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗观察下列衍射图样，分析衍射规律：不同缝宽的单缝衍射不同色光的单缝衍射①波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大．②单缝不变时，光波波长的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大．③白光的单缝衍射条纹为中央亮，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色．（2）不同色光或不同宽度单缝衍射条纹的特征新课讲授光的干涉和衍射图样比较新课讲授5.干涉条纹与衍射条纹的区别

（1）干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱较慢。

（2）衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。

新课讲授(1)实验：光经一个不透明圆盘。(2)现象：在不透明圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑。新课讲授7.泊松亮斑8.光的直线传播的条件

只有在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，光才可以看作是沿直线传播的。新课讲授用羽毛做光栅衍射实验二、衍射光栅

新课讲授(1)什么是衍射光栅？(2)光栅衍射图样特点与单缝衍射相比有怎样的变化？由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器。衍射图样特点与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。§4-6光的偏振激光高二物理（人教版2019）选择性必修第一册第四章光观察与思考：新课引入

在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么？一、偏振1.在横波中，振动方向总是垂直于波的传播方向.(1)偏振现象：在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动的波叫波的偏振现象。(2)偏振方向：横波的振动方向称为“偏振方向”。我们把这种现象称为横波的偏振现象2.纵波不发生偏振现象

一列纵波，以这列纵波的传播方向为轴，无论我们怎么旋转第二块木板，纵波都能通过。也就是说纵波不发生偏振现象。

新课讲授3.横波能够发生偏振现象而纵波不能发生偏振现象，这就是横波与纵波的一个区别。思考与讨论：(2)如何判断某种波是横波，还是纵波？(1)光的干涉和衍射说明光具有波动性，那么光波是横波还是纵波呢？——有无偏振现象新课讲授二、光的偏振1.偏振片：一种由高分子薄膜制成的光学器件，每个偏振片都有一个特定的方向，只有沿着这个方向振动的光波才能通过偏振片，这个方向叫做“透振方向”。示意图实物箭头表示透振方向光的偏振现象新课讲授2.偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动的光叫偏振光。PQ自然光偏振光起偏器检偏器光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光。光振动沿着特定方向的光就是偏振光。P明甲P

Q（弱）乙明暗丙P

Q新课讲授当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变。当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振片时要弱。当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零。新课讲授

自然光射到两种介质的界面上，如果光入射的方向合适，使反射光与折射光之间的夹角恰好是90°，这时反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直。光振动垂直于纸面光振动在纸面内3.光是一种横波新课讲授三、偏振现象的应用未使用偏振镜前使用偏振镜后新课讲授三、偏振现象的应用立体3D电影新课讲授新课讲授做一做：1.相干性：激光是一种人工产生的相干光。相干性应用：光纤通讯、激光全息技术四、激光的特点及其应用新课讲授应用：测距、测速、信息存储和阅读2.平行度非常好：从地面上发射的一束极细的激光束，到达月球表面时，也只发散成直径lm多的光斑，因此激光在地面上传播时，可以看成是不发散的。手持式雷达测速仪手提激光测距仪3.亮度高：所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率，自然光源亮度最高的是太阳，而目前的高功率激光器，亮度可达太阳的1万倍。应用：工业切割、焊接；医学“光刀”；利用强激光产生的高压引发核聚变。氧化熔化激光切割激发核聚变新课讲授课堂小结光的衍射光的衍射明显衍射条件：障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。单缝衍射图样特征各类孔的衍射图样特征泊松亮斑衍射光栅课堂小结光的偏振偏振光的特点偏振光的获得偏振现象的应用激光光是横波特点应用相干性平行度好亮度好1．关于光的衍射现象，下列说法正确的是（）A．红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹B．白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹C．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了干涉D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射A课堂练习【答案】A【详解】AB．红光照到狭缝上产生的衍射图样是红暗相间的直条纹，白光的衍射图样是彩色条纹，故A正确，B错误；C．光照到不透明小圆盘上，在其阴影中心处出现亮点，是衍射现象，故C错误；D．光照到大圆孔上出现大光斑，大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象，故D错误。故选A。课堂练习2．研究光的波动现象的实验装置如图甲所示，实验中光屏上得到了如图乙所示的图样。下列说法正确的是（）A．挡板上有两条平行的狭缝B．减小激光器和狭缝间的距离，中央亮条纹将变窄C．增大狭缝和光屏间的距离，中央亮条纹将变窄D．将红色激光换成蓝色激光，中央亮条纹将变窄D课堂练习【答案】D【详解】A．由图乙条纹特点可知是衍射条纹，即挡板上有一条狭缝，故A错误；BCD．因为单缝衍射形成的条纹间距与单缝宽度、缝到屏的距离以及光的波长有关，与激光器和狭缝间的距离无关，即减小激光器和狭缝间的距离，中央亮条纹宽度将不变；增大狭缝和光屏间的距离，中央亮条纹将变宽；将红色激光换成蓝色激光，波长变短，则中央亮条纹将变窄。故BC错误，D正确。故选D。课堂练习3．当游客站在峨眉山山顶背向太阳而立，而前下方又弥漫云雾时，有时会在前下方的天幕上看到一个外红内紫的彩色光环，这就是神奇的“佛光现象”。佛光是一种奇特的自然现象，当阳光照射较厚的云层时，日光射透云层后，会受到云层深处水滴或冰晶的反射，这种反射在穿过云雾表面时，在微小的水滴边缘产生衍射现象。那么，下述现象中与“佛光”现象成因相同的是（）A．雨后的彩虹B．孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓C．路面上的油膜阳光下呈现彩色D．阳光照射下，树影中呈现一个个小圆形光斑B课堂练习【答案】B【详解】A．雨后的彩虹是因为光的折射，故A错误；B．只有孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓是因为光的反射和衍射而形成的，故B正确；C．路面上的油膜是因为干涉形成的，故C错误；D．阳光照射形成的光斑是因为光的直线传播而形成的小孔成像，故D错误。故选B。课堂练习4．下面四种现象中，不是由光的衍射现象造成的有（）A．通过游标卡尺观察两卡脚间狭缝中发光的日光灯管，会看到平行的彩色条纹B．不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑C．太阳光照射下，架在空中的电线在地面上不会留下影子D．用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环C课堂练习【答案】C【详解】A．通过游标卡尺观测两卡脚间狭缝中发光的日光灯管，会看到平行的彩色条纹，是光的衍射；故A正确，不符合题意；B．不透光圆片后面阴影中心出现一个亮斑，即泊松亮斑，是光的衍射；故B正确，不符合题意；C．太阳光照射下，架在空中的电线在地面上不会留下影子，电线的直径要比光的波长大很多，根本不能发生明显的衍射现象，地面上不留下电线的影子是因为光源比较大，障碍物比较小，在地面上形成伪本影区，故C错误，符合题意；D．用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环，这是光的衍射，故C正确，不符合题意。故选C。课堂练习5．让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直到完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现（）A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失B．由大变小的三角形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C．由大变小的三角形光斑，明暗相间的条