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第5节 光的衍射
导学案
【学习目标】
1.通过观察光的偏振现象，知道光是横波。
2.知道偏振光和自然光的区别，能运用偏振知识解释生活中的一些常见光学现象。
3.了解激光的特性，能举例说明激光技术在生产生活中的应用。
【学习重难点】
【教学重点】对光的偏振现象的理解；
【教学难点】探究光的偏振现象 ；
【知识回顾】
机械波可分为横波和纵波两类，其波形及描述对比如下：
定义 标识性物理量 实物波形
横 波 质点的振动方向与波的传播方向相互_______________的波 ①波峰：凸起的_________________ ②波谷：凹下的________________
纵 波 质点的振动方向与波的传播方向在________________的波 ①密部：质点分布_______________的位置 ②疏部：质点分布_________________的位置
【自主预习】
光的偏振
1．偏振
(1)不同的横波，即使传播方向相同，_____________也可能不同的现象，称为_____________。
(2)横波的振动方向称为_____________。
(3)偏振现象是_____________波的特有现象，_____________波没有偏振现象。
2．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，沿这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，这个偏振方向叫作透振方向。
(2)自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向上沿_____________的光，而且沿各个方向振动的光波的_____________都相同。
(3)偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，沿着某一特定方向振动的光叫作偏振光。自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面的反射光和折射光都是_____________，入射角变化时偏振的程度也有所变化。
3．偏振现象的应用
摄影中应用偏振光：为了消除反射光的影响，在镜头前安装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向_____________，减弱了反射光进入镜头。
激光
激光的特点及应用
特点 性质 应用
相干性 激光具有频率相同、相位差_____________、振动方向一致的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性 光纤通信
平行度 激光的_____________非常好，传播很远的距离仍能保持一定的强度 进行精确的测距；读取光盘上记录的信息等
高亮度 它可以在很小的_____________和很短的_____________内集中很大的_____________ 用激光束切割、焊接；医学上可以用激光做“光刀”；激发核反应等
【课堂探究】
【新课导入】
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？
摄影师又是如何拍摄下清晰的画面的呢？
【新课教学】
任务一、偏振
温故旧知
横波和纵波有什么区别？
（二）偏振
阅读课文，回答什么是偏振，什么是偏振现象？
如图是一列横波，当这列横波穿过两个带有狭缝的木板时, 狭缝的方向与波的振动方向相同，横波是否可以穿过？
如图当我们将后一块木板旋转900以后，这时横波就是否能再通过狭缝？
纵波会不会发生以上情况？
由此可以看出横波和纵波的区别在哪里？
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？
任务二、光的偏振
（一）偏振片
什么是偏振片？
光的偏振
光的偏振实验说明了什么？
阅读课文，回答什么是自然光，什么是偏振光？
任务三、偏振现象的应用
你知道光的偏振现象在生产生活或科技领域中有什么应用？
任务四、激光的特点及其应用
（一）激光
阅读课文，回答普通光为什么不容易发生干涉？
阅读课文，什么是激光？
激光有哪些特点？在生活生产或科技领域有什么应用？
【自我测评】
1．关于自然光和偏振光，下列观点正确的是(　　)
A．自然光能产生干涉和衍射现象，而偏振光却不能
B．只有自然光透过偏振片才能获得偏振光
C．自然光只能是白色光，而偏振光不能是白色光
D．自然光和偏振光都能使感光底片感光
2．(多选)关于激光与自然光，下列说法正确的是(　　)
A．激光的频率单一，而自然光是含有各种色光频率的光，所以激光的相干性好
B．自然光是由物质的原子发射出来的，而激光是人工产生的，所以激光不是由物质的原子发射出来的
C．激光和自然光都具有相同的本质，它们都是由原子的跃迁产生的
D．相干性好是激光与普通光的根本区别
【学后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？第5节 光的衍射
导学案
【学习目标】
1.通过观察光的偏振现象，知道光是横波。
2.知道偏振光和自然光的区别，能运用偏振知识解释生活中的一些常见光学现象。
3.了解激光的特性，能举例说明激光技术在生产生活中的应用。
【学习重难点】
【教学重点】对光的偏振现象的理解；
【教学难点】探究光的偏振现象 ；
【知识回顾】
机械波可分为横波和纵波两类，其波形及描述对比如下：
定义 标识性物理量 实物波形
横 波 质点的振动方向与波的传播方向相互__垂直__的波 ①波峰：凸起的__最高处__ ②波谷：凹下的__最低处__
纵 波 质点的振动方向与波的传播方向在__同一直线上__的波 ①密部：质点分布__最密__的位置 ②疏部：质点分布__最疏__的位置
【自主预习】
光的偏振
1．偏振
(1)不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能不同的现象，称为偏振现象。
(2)横波的振动方向称为偏振方向。
(3)偏振现象是横波的特有现象，纵波没有偏振现象。
2．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，沿这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，这个偏振方向叫作透振方向。
(2)自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它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。
(3)偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，沿着某一特定方向振动的光叫作偏振光。自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面的反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也有所变化。
3．偏振现象的应用
摄影中应用偏振光：为了消除反射光的影响，在镜头前安装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，减弱了反射光进入镜头。
激光
激光的特点及应用
特点 性质 应用
相干性 激光具有频率相同、相位差恒定、振动方向一致的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性 光纤通信
平行度 激光的平行度非常好，传播很远的距离仍能保持一定的强度 进行精确的测距；读取光盘上记录的信息等
高亮度 它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量 用激光束切割、焊接；医学上可以用激光做“光刀”；激发核反应等
【课堂探究】
【新课导入】
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？
学生根据自己所知所解或课前预习回答问题
摄影师又是如何拍摄下清晰的画面的呢？
学生根据自己所知所解或课前预习回答问题
【新课教学】
任务一、偏振
温故旧知
横波和纵波有什么区别？
在纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上；在横波中，各点的振动方向总与波的传播方向垂直。
（二）偏振
阅读课文，回答什么是偏振，什么是偏振现象？
1.偏振现象：不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的。这个现象称为“偏振现象”。
2.偏振方向：一列沿水平方向传播的横波，既可能沿上下方向振动，也可能沿左右方向振动，还可能沿其他“斜”的方向振动。横波的振动方向称为“偏振方向”。
如图是一列横波，当这列横波穿过两个带有狭缝的木板时, 狭缝的方向与波的振动方向相同，横波是否可以穿过？
回答：横波能穿过狭缝
如图当我们将后一块木板旋转900以后，这时横波就是否能再通过狭缝？
回答：横波不能穿过狭缝
纵波会不会发生以上情况？
纵波不会发生以上情况
由此可以看出横波和纵波的区别在哪里？
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。
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？
学生根据偏振现象回答自己的猜想
任务二、光的偏振
（一）偏振片
什么是偏振片？
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”。
光的偏振
光的偏振实验说明了什么？
光的偏振实验说明了光是一种横波。
阅读课文，回答什么是自然光，什么是偏振光？
1．自然光：实际上，太阳以及日光灯、发光二极管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，而且沿着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，只沿着一个特定的方向振动的光叫偏振光。
任务三、偏振现象的应用
你知道光的偏振现象在生产生活或科技领域中有什么应用？
（一）摄影
摄影师在拍摄池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物时，由于水面和玻璃表面的反射光的干扰，景象会不清楚。如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，转动滤光片，让它的透振方向与水面和玻璃表面的反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使水下和玻璃后的景象清晰。
（二）汽车
汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为避免双方车灯的眩目，司机都关闭大灯，只开小灯，放慢车速，以免发生车祸。如驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，而且规定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45度角，那么，司机从前窗只能看到自已的车灯发出的光，而看不到对面车灯的光，这样，汽车在夜间行驶时，既不用熄灯，也不用减速，
可以保证安全行车。
立体电影
偏振式3D技术是利用光线有“振动方向”的原理来分解原始图像的，通过在显示屏幕上加放偏光板，可以向观看者输送两幅偏振方向不同的画面，当画面经过偏振眼镜时，由于偏振式眼镜的每只镜片只能接收一个偏振方向的画面，这样一来人的左右眼就会收到两组画面，最后经过大脑合成立体影像。
液晶显示
液晶显示器就是利用这一特性，在上下两片栅栏相互垂直的偏光板之间充满液晶，利用电场控制液晶的转动．不同的电场大小就会形成不同的灰阶亮度．
（五）偏光太阳镜
在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁不开。由于光是横波，所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向振动的。因此，只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光。
（六）昆虫对偏振光的应用
人的眼睛对光的偏振状态是不能分辨的，但某些昆虫的眼睛对偏振却很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支复眼、两支复眼，每个复眼包含有6300个小眼，这些小眼能根据太阳的偏光确定的方位，然后以太阳为定向标来判断方向，所以蜜蜂可准确无误地把它的同类引到它所找到的花丛。
任务四、激光的特点及其应用
（一）激光
阅读课文，回答普通光为什么不容易发生干涉？
普通光源发出的自然光是许多频率、相位、偏振以及传播方向各不相同的光的杂乱无章的混合。这导致两个独立的普通光源发出的光不会发生干涉。
阅读课文，什么是激光？
1960年，美国物理学家梅曼率先在实验室中制造出了传播方向、偏振、相位等性质完全相同的光波，这就是激光。
激光有哪些特点？在生活生产或科技领域有什么应用？
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
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。
应用：测距、测速、信息存储和阅读
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。
【自我测评】
1．关于自然光和偏振光，下列观点正确的是(　　)
A．自然光能产生干涉和衍射现象，而偏振光却不能
B．只有自然光透过偏振片才能获得偏振光
C．自然光只能是白色光，而偏振光不能是白色光
D．自然光和偏振光都能使感光底片感光
【答案】D
[详解】光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光，而振动沿着特定方向的光就是偏振光，但自然光和偏振光都能发生干涉、衍射，所以A错；光的偏振现象并不罕见，除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光，所以B错；光的颜色由光的频率决定，与光的振动方向无关，所以C错；自然光和偏振光都具有能量，都能使感光片感光，D正确。
2．(多选)关于激光与自然光，下列说法正确的是(　ACD　)
A．激光的频率单一，而自然光是含有各种色光频率的光，所以激光的相干性好
B．自然光是由物质的原子发射出来的，而激光是人工产生的，所以激光不是由物质的原子发射出来的
C．激光和自然光都具有相同的本质，它们都是由原子的跃迁产生的
D．相干性好是激光与普通光的根本区别
【答案】ACD
[详解】激光的频率单一，相干性很好，自然光中含有各种频率的光，故A、D正确；激光和自然光都是由原子的跃迁产生的，故B错误，C正确。
【学后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？

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