（浙江新高考专用版）2019_2020学年高中物理第十三章光5_6光的衍射光的偏振教案新人教版.docx

5光的衍射 6光的偏振知识内容选考要求课时要求光的衍射b1.了解光的衍射现象，知道光产生明显衍射现象的条件以及衍射条纹的特点2会用激光笔和光传感器做单缝衍射实验，能区分干涉条纹和衍射条纹3知道光的偏振现象，了解自然光与偏振光的区别以及偏振的简单应用知道光的偏振现象证明了光是横波.光的偏振b一、光的衍射1用单色平行光照射狭缝，当缝很窄时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方这就是光的衍射现象2各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹3发生明显衍射现象的条件：在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显4衍射光栅(1)构成：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件(2)增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加(3)种类：透射光栅和反射光栅二、光的偏振1偏振片由特定的材料制成，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顺利通过偏振片，这个方向叫做“透振方向”2自然光和偏振光(1)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同这种光是“自然光”(2)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动，这种光叫做偏振光3光的偏振现象说明光是一种横波4偏振现象的应用照相机镜头前的偏振滤光片、电子表的液晶显示、立体电影、车灯眩光的消除等判断下列说法的正误(1)衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的()(2)只有波长长的光才发生明显的衍射现象()(3)横波和纵波都能产生偏振现象()(4)自然光通过偏振片可以获得偏振光()一、光的衍射(1)让一束激光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，逐渐减小两个卡脚之间的距离，使缝越来越小，观察照在屏幕上光斑的变化缝宽大约多大时屏幕上出现条纹？缝间距变小时，条纹有什么变化？(2)用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔，用眼睛通过小孔观察太阳光，会观察到什么现象？答案(1)大约0.4mm时会出现条纹，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(2)会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环三种衍射图样的特点1单缝衍射(1)单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹(2)波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中央条纹宽，条纹间距大2圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现明暗相间的圆环如图1所示图1图23圆板衍射(泊松亮斑)(1)若在单色光(如激光)传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑衍射图样如图2所示(2)中央是亮斑，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环例1(多选)关于光的衍射现象，下面说法正确的是()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，说明发生了衍射D光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射答案AC解析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，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，光的衍射现象只有明显与不明显之分，D项屏中大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象故A、C正确针对训练1观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2mm逐渐增大到0.8mm，看到的现象是()A衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显B衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显C衍射条纹的间距不变，只是亮度增强D以上现象都不会发生答案A解析由单缝衍射实验的调整与观察可知，狭缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽，条纹间距也越大，本题是将缝调宽，现象向相反的方向变化，故选项A正确，B、C、D错误二、单缝衍射与双缝干涉的比较1不同点(1)产生条件(2)图样2相同点(1)都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或减弱的结果(2)都是波特有的现象，表明光是一种波例2如图3所示的四幅明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)则在下面的四幅图中从左到右排列，亮条纹的颜色依次是()图3A红黄蓝紫B红紫蓝黄C蓝紫红黄D蓝黄红紫答案B解析双缝干涉条纹平行等距，且波长越长，条纹间距越大，而红光波长比蓝光波长长，故第一幅图为红光，第三幅图为蓝光；又由于黄光波长比紫光波长长，故第四幅图为黄光的衍射图样，第二幅图为紫光的衍射图样学科素养例2分辨了衍射和干涉图样宽度上：双缝干涉的条纹是等宽等间距的，而单缝衍射的条纹是中央亮条纹最宽，两侧的条纹变窄；亮度上：双缝干涉条纹从中央往两侧亮度变化很小；而单缝衍射的中央条纹最亮，两侧逐渐变暗，在分辨过程中提高了学生的综合分析能力，这是对基于事实建构的物理模型的应用过程，体现了“科学思维”的学科素养针对训练2(多选)如图4(a)所示是做双缝干涉实验的示意图先做操作1：用两块不同颜色的滤光片分别挡住双缝屏上下两半部分和；接着再做操作2：用不透明的挡板挡住b缝若两块滤光片一块是红色，一块是蓝色，则()图4A完成操作1后，光屏上出现的是图(b)图案，且甲是红色条纹，乙是蓝色条纹B完成操作1后，光屏上出现的是图(c)图案，且丙是蓝色条纹，丁是红色条纹C完成操作2后，光屏上出现的是图(b)图案，且甲是蓝色条纹，乙是红色条纹D完成操作2后，光屏上出现的是图(c)图案，且丙是红色条纹，丁是蓝色条纹答案AD解析题图(b)中的条纹为等间距明暗相间条纹，是干涉图样题图(c)为中间最宽且不等间距明暗相间条纹，是衍射条纹操作1是双缝干涉实验，故条纹间距相等，光屏上出现题图(b)图案，由图案知甲的波长大于乙的波长，故甲为红色条纹，乙为蓝色条纹，A正确；操作2是单缝衍射，条纹间距不相等，光屏上为题图(c)图案，再结合波长关系可知D正确三、光的偏振如图所示，取一个偏振片P，让阳光通过偏振片P，在P的另一侧观察，可以看到偏振片是透明的；在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，会看到什么现象？这说明什么？答案会看到在旋转Q时光的亮度发生变化偏振片的作用类似于狭缝的作用，只有振动方向与透振方向一致的光才能通过当偏振片Q与P的透振方向平行时，穿过Q的光最强；当Q与P的透振方向垂直时，光不能透过Q.对偏振方向与透振方向的理解透振方向：偏振片由特定的材料制成，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顺利通过偏振片，这个方向叫做“透振方向”(1)当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向平行时，透射的光最强；当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向垂直时，光不能穿过偏振片(2)当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向既不平行也不垂直时，则仍会有部分光透过偏振片，只是透过的光的强度介于平行和垂直两种情况之间例3(2018湖州高二下学期期末)如图5所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧，以两偏振片的中心连线为轴旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是()图5AA、B均不变BA、B均有变化CA不变，B有变化DA有变化，B不变答案C解析以两偏振片的中心连线为轴旋转偏振片P，A点的光强不变；当两偏振片的偏振方向平行时B点亮度最大，当偏振方向垂直时B点的亮度最小，则B点亮度有变化，故选C.1(光的衍射)(多选)对光的衍射现象的定性分析，正确的是()A光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象B衍射图样是光波相互叠加的结果C光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论答案ABC解析根据光的衍射现象的定义可知选项A正确；衍射图样中有亮、暗条纹，这是光波相互叠加的结果，加强区为亮条纹，减弱区为暗条纹，选项B正确；因为衍射也是波特有的现象，所以光的衍射现象的发现为光的波动说提供了有力证据，选项C正确；当障碍物较大时，光的衍射很弱，光几乎沿直线传播，即光的直线传播只是特殊情况下的近似，二者是统一的，选项D错误2(光的衍射)让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时，则在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)是()A三角形光斑倒立的烛焰明暗相间的圆环B三角形光斑圆形光斑倒立的烛焰C倒立的烛焰圆形光斑明暗相间的圆环D三角形光斑明暗相间的圆环倒立的烛焰答案A解析当三角形孔较大时，屏上出现一个三角形光斑，如图甲所示，随着三角形缓慢地收缩，光斑逐渐变小；当三角形孔小到一定程度时，屏上会出现倒立的烛焰，如图乙所示；继续使三角形孔缓慢收缩，可以观察到小孔衍射图样；当孔闭合时，屏上就会一片黑暗故A正确3(单缝衍射与双缝干涉的比较)(多选)(2017宁波效实中学高二第二学期期中)做单缝衍射实验和双缝干涉实验时，用激光比普通光源效果更好，图象更清晰如图6所示，如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况下列说法正确的是()图6A做单缝实验时，光强分布如图乙所示B做单缝实验时，光强分布如图丙所示C做双缝实验时，光强分布如图乙所示D做双缝实验时，光强分布如图丙所示答案AD4(光的偏振)(2017嘉兴一中高二第二学期期中)让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，如图7所示，此时可在屏上看到明显的亮光以光的传播方向为轴旋转下列仪器，最有可能看到操作前后因透射光的强度发生变化，引起光屏亮度改变的是()图7A沿光的传播方向看P顺时针转动90B沿光的传播方向看P顺时针转动180C沿光的传播方向看光源顺时针转动90D沿光的传播方向看光屏顺时针转动180答案A一、选择题考点一光的衍射1(多选)在单缝衍射实验中，下列说法正确的是()A其他条件不变，将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄B其他条件不变，使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C其他条件不变，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D其他条件不变，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽答案ACD解析黄光波长大于绿光波长，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，条纹间距也越宽，所以A、C正确；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹间距会变宽，B错误；当光的波长一定，单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距会变宽，D正确2(多选)沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗，这是由于在这种情况下()A只有波长较短的一部分光才能到达地面B只有波长较长的一部分光才能到达地面C只有频率较高的一部分光才能到达地面D只有频率较低的一部分光才能到达地面答案BD解析根据光发生明显衍射现象的条件知，发生沙尘暴时，只有波长较长的一部分光能到达地面，据知，到达地面的光是频率较低的一部分光，故选项B、D正确3(多选)(2018金华高二检测)抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图1所示激光束通过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝时产生的条纹规律相同，则()图1A这是利用光的干涉现象B这是利用光的衍射现象C如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了D如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了答案BD解析由题图图样可知，这是利用了光的衍射现象，当丝变细时(相当于狭缝变窄)条纹间距变宽，B、D选项正确4某同学使用激光器做光源，在不透光的挡板上开一条宽度为0.05mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图2所示，则他在光屏上看到的条纹是()图2答案B解析单缝衍射条纹中间宽，两侧越来越窄，又由于单缝是水平的，故衍射条纹也是水平的，B对考点二单缝衍射与双缝干涉的比较5(多选)关于衍射，下列说法中正确的是()A衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果B双缝干涉中也存在着光的衍射现象C一切波都很容易发生明显的衍射现象D影子的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实答案AB6如图3所示，a表示单缝，b表示双缝，用某单色光分别照射竖直放置的单缝和双缝，在缝后较远位置竖直放置的光屏上可以观察到明暗相间的条纹(图中阴影表示亮条纹)，则()图3A图c表示单缝衍射条纹，图d表示双缝干涉条纹B单缝S越宽，越容易观察到对应的明暗条纹C双缝间距离越小，对应条纹间距越大D照射双缝的单色光波长越短，对应条纹间距越大答案C解析根据单缝衍射条纹间距不等，而双缝干涉条纹间距相等，则有题图c表示双缝干涉条纹，题图d表示单缝衍射条纹，故A错误；根据发生明显衍射现象的条件可知，单缝S越窄，越容易观察到对应的明暗条纹，故B错误；在双缝干涉中，干涉条纹的间距x，由公式可得，条纹间距与波长、双缝与屏之间的距离l成正比，与双缝间的距离d成反比，故C正确，D错误7一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹，现将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到()A与原来相同的明暗相间的条纹，只是亮条纹比原来暗些B与原来不同的明暗相间的条纹，而中央亮条纹变宽些C只有一条与缝宽对应的亮条纹D无条纹，只存在一片红光答案B8(2017嘉兴一中高二第二学期期中)在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样，图4的四幅图中属于光的单缝衍射图样的是()图4Aa、cBb、cCa、dDb、d答案D解析单缝衍射条纹的特点是中央亮条纹最宽、最亮，双缝干涉条纹的特点是等间距的条纹，所以a是干涉条纹，b、d是单缝衍射条纹，c是水波的衍射图样考点三光的偏振9(多选)如图所示，一束自然光通过起偏振器照射到光屏上，则图中光屏上发亮的有(起偏振器上用箭头表示其透射方向)()答案ABD解析自然光通过起偏振器后成为偏振光，当偏振光的振动方向与起偏振器的透振方向平行时能够通过，垂直时不能通过，所以A、B、D正确10(多选)光的偏振现象说明光是横波，下列现象中能反映光的偏振特性的是()A一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90时，反射光线是偏振光C日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振片，可以使景象更清晰D通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹答案ABC解析自然光通过第一个偏振片后形成单一振动方向的偏振光，再通过第二个偏振片时，若偏振片的透振方向与此偏振光的振动方向垂直，则无光透过第二个偏振片，若二者平行则透射光最强，故选项A反映了光的偏振特性；一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线垂直时，反射光线和折射光线都是偏振光且偏振方向垂直，选项B反映了光的偏振特性；拍摄水中景物或玻璃橱窗中景物时，由于水或玻璃表面反射光较强，使所拍摄景物不清晰，在照相机镜头前装上偏振片，使其透振方向与反射光的偏振方向垂直，则有效防止反射光进入照相机，从而使所拍景象更清晰，选项C反映了光的偏振特性；选项D中通过手指间的缝隙观察日光灯，看到彩色条纹是光的衍射现象故选A、B、C.11(多选)(2017宁波效实中学高二期中)利用旋光仪这种仪器可以用来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量其原理是：偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线旋转一个角度，这一角度称为“旋光角”，的值与糖溶液的浓度有关将的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量如图5所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是()图5A到达O处光的强度会明显减弱B到达O处光的强度不会明显减弱C将偏振片B转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片B转过的角度等于D将偏振片A转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片A转过的角度等于答案ACD12如图6所示是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的振动方