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第六节　光的衍射和偏振 第七节　激光
学 习 目 标 思 维 导 图
1.观察光的衍射现象，认识衍射条纹的特点．
2.知道产生明显衍射现象的条件．
3.观察光的偏振现象，知道自然光和线偏振光的区别．
4.了解激光的特点和应用．
知识点一　光的衍射
【情境导学】
(1)让一束红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．缝间距变小时，条纹有什么变化？
提示：大约0.8 mm时会出现条纹，当缝间距变小时，屏幕上条纹间距会逐渐变宽，但亮度会逐渐减弱．
(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？
提示：会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环．
【知识梳理】
1．单缝衍射
(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________．
(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；再调小单缝宽度，条纹也随之变得清晰、细小．
较宽
变细
直线传播
明暗相间
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．
3．衍射图样
衍射时产生的________的图样叫作衍射图样．
明条纹
暗的区域
明暗相间
【重难突破】
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，明纹的亮度降低．
(3)中央明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，中央明条纹的宽度及条纹间距就越大．
(4)用白光做单缝衍射时，中央明条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央明条纹仍然最宽最亮．
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，圆形明条纹的亮度越弱，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，周围是彩色的同心圆环．
(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．
例1 某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图所示的衍射图样．
据此可以判断出(　　)
A．甲是光线射到圆孔后的衍射图样，乙是光线射到圆板后的衍射图样
B．乙是光线射到圆孔后的衍射图样，甲是光线射到圆板后的衍射图样
C．甲、乙都是光线射到圆孔后的衍射图样，甲孔的直径较大
D．甲、乙都是光线射到圆板后的衍射图样，乙板的直径较大
答案：A
解析：圆孔衍射图样是中央为大亮斑，而在圆板衍射图样中，中央为大阴影，只是在大阴影背景下中心处有一个小亮斑，此即为泊松亮斑．所以，图甲为圆孔衍射，图乙为圆板衍射，A正确．
总结提能
理解并牢记各种衍射图样的特征
(1)对于单缝衍射条纹的特征用十二个字概括：“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．
【变式训练1】　观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm，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，本题的调整是将缝调宽，现象向相反的方向发展，A正确，B、C、D错误．
知识点二　光的偏振
【情境导学】
取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，软绳上形成一列横波，质点在竖直平面内沿着上下方向振动．如果手持绳的一端左右抖动，会在绳上形成另一列横波，质点在水平面内沿着左右方向振动．现在让软绳穿过一块带有狭缝的木板．分别将狭缝与振动方向平行放置及与振动方向垂直放置，观察发生的现象(如图甲、乙所示)．
如果将这根软绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波，观察发生的现象(如图丙所示)．这两种现象说明什么？
提示：当机械波是横波时，若质点的振动方向与狭缝平行，则机械波能透过狭缝传播，若质点的振动方向与狭缝垂直则不能透过狭缝传播．对纵波而言，不管什么情况，纵波总能透过狭缝传播．
【知识梳理】
1．光的偏振：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．
相同
垂直
振动的方向
振动方向
线偏振光
4．如果在自然光(如灯光、太阳光)传播的方向上放一偏振片，其中只有那些振动方向与偏振片透振方向________的成分可以通过偏振片，于是就得到了________．
5．光的偏振现象证明光是________波．
平行
线偏振光
横
【重难突破】
1．偏振片上的“狭缝”表示透振方向，而不是真实的狭缝．
2．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．
3．自然光和线偏振光
自然光 线偏振光
光的来源 直接从光源发出的光 自然光通过偏振片后的光
光的振动方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所有方向，且沿各个方向振动的光强度都相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某一特定方向(与偏振片透振方向一致)
举例 太阳、电灯、蜡烛火焰等直接发出的光 自然光在介质表面反射和折射形成的光
例2 (多选)如图所示，P是一偏振片，P的透振方向为竖直方向．下列四种入射光束照射P时能在P的另一侧观察到透射光的是(　　)
A．太阳光
B．沿竖直方向振动的光
C．沿水平方向振动的光
D．沿与竖直方向成45°角振动的光
答案：ABD
解析：根据光的偏振知识，只要光的振动方向不与偏振片的透振方向垂直，光就能通过偏振片．当光的振动方向与偏振片的透振方向相同时，透射光最强，当二者垂直时，光完全不能透过．当二者间的夹角在0～90°逐渐增加时，透射光逐渐减弱．太阳光、沿竖直方向振动的光、沿与竖直方向成45°角振动的光均能通过偏振片．综上所述，A、B、D正确．
【变式训练2】　关于自然光和线偏振光，下列观点正确的是(　　)
A．自然光能产生干涉和衍射现象，而线偏振光却不能
B．只有自然光透过偏振片才能获得线偏振光
C．自然光只能是白色光，而线偏振光不能是白色光
D．自然光和线偏振光都能使感光底片感光
答案：D
解析：振动沿各个方向均匀分布的光是自然光，而振动沿着特定方向的光是线偏振光，但自然光和线偏振光都能发生干涉和衍射现象，A错误；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，都是线偏振光，B错误；光的颜色由光的频率决定，与光的振动方向无关，C错误；自然光和线偏振光都具有能量，都能使感光底片感光，D正确．
知识点三　激光
【知识梳理】
激光的特性及应用
特性 应用
亮度高、平行度好、单色性好、相干性好、覆盖波段宽而且可调谐 激光加工、激光医学、激光检测、激光全息照相、光纤通信、激光照排
【重难突破】
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．激光的频率单一，相干性非常好，颜色特别纯．用激光做衍射、干涉实验，效果很好．
(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．传播几千米后，激光斑扩展范围不过几厘米，而探照灯的光束能扩展到几十米范围．
(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)、激光武器等，在可控聚变反应中的应用．
例3 (多选)关于激光，下列说法正确的是(　　)
A．激光是用人工方法激发出的一种特殊的光
B．自然界中某些天然物体也可以发出激光
C．激光可以像刀子一样切除肿瘤
D．由于激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象
答案：AC
解析：激光是用人工方法激发出的一种特殊的光，A正确，B错误；激光具有高亮度等特点，可以像刀子一样切除肿瘤，C正确；激光是一种波，只要是波就能发生衍射现象，D错误．
【变式训练3】　在演示双缝干涉的实验时，常用激光作光源，这主要是应用激光的什么特性(　　)
A．亮度高 B．平行性好
C．单色性好 D．波动性好
答案：C
解析：频率相同的两束光相遇才能发生干涉，激光的单色性好，频率单一，通过双缝时能够得到两束相干光，C正确．
1．下列现象中可以说明光是横波的是(　　)
A．光的干涉现象 B．光的衍射现象
C．光的全反射现象 D．光的偏振现象
答案：D
解析：光能发生干涉和衍射现象，说明光是一种波，具有波动性；光的全反射现象，说明光由光密介质进入光疏介质和由光疏介质进入光密介质会有不同的现象；光的偏振现象说明光的振动方向与传播方向垂直，即说明光是横波，D正确．
2．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．当光的波长比圆孔的直径大时，可以产生明显的衍射现象
B．衍射现象的研究表明“光沿直线传播”只是一种近似规律
C．用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板，在圆板的后面发现圆板阴影中心处有一亮斑，这是光的干涉现象
D．用平行的单色光垂直照射一个刀片，发现屏上刀片的阴影的边缘模糊不清，这是光的衍射现象
答案：ABD
解析：当波长比障碍物的尺寸大或相差不多时，可以产生明显衍射现象，A正确；光沿直线传播是一种近似规律，B正确；泊松亮斑、刀片阴影边缘模糊都是光的衍射现象，C错误，D正确．
3．(多选)关于激光的应用，下列说法正确的是(　　)
A．光纤通信是应用激光相干性好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中进行信息传递的
B．计算机内用“磁头”可读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度好的特点来进行的
C．医学中用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
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
答案：ABC
解析：光纤通信主要利用了激光的相干性好的特点，A正确；计算机内的“磁头”可读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好的特点，B正确；医疗中用激光做“光刀”和工业上用激光打孔都是利用了激光的亮度高的特点，C正确；激光测距利用的是激光的平行度好的特点，D错误．
4．(多选)关于立体电影，
以下说法正确的是(　　)
A．观众戴上特制眼镜是为了防止伤害眼睛
B．这副眼镜其实就是一对透振方向互相垂直的偏振片
C.戴上特制眼镜的观众若只用一只眼睛看，则银幕上只是一片光亮而无图像
D．产生立体视觉是因为人的两只眼睛同时观察物体时，在视网膜上形成的像并不完全相同
答案：BD
解析：放立体电影时有左、右两架放映机同时工作，在每架放映机前有一块偏振片，两偏振片的透振方向互相垂直，因此从放映机前偏振片射出的两束线偏振光的偏振方向互相垂直，这两束线偏振光经屏幕反射后其偏振方向不改变，观众眼睛所戴的偏光眼镜的两只镜片透振方向互相垂直，且左眼镜片跟左边放映机前偏振片的透振方向一致，右眼镜片跟右边放映机前面偏振片的透振方向一致，这样，左眼只能看到左边放映机映出的画面，右眼只能看到右边放映机映出的画面，两眼看到的画面略有差别，因而产生立体感，B、D正确．
1．(多选)对于光的衍射现象的定性分析，下列说法正确的是(　　)
A．只有障碍物或孔的尺寸跟光波波长相差不大甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象
B．光的衍射现象是光波相互叠加的结果
C．光的衍射现象否定了光沿直线传播的结论
D．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生弯曲产生的现象
答案：ABD
解析：光的直线传播规律只是近似的，只有在光的波长比障碍物小很多的情况下，光才可以看成是直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，它们是在不同条件下出现的两种现象，C错误，A、B、D正确．
2．(多选)将激光束的宽度聚焦到纳米级(10－9 m)范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人无奈的癌症、遗传疾病等彻底根除．这是应用了激光的(　　)
A．平行性好的特性 B．相干性好的特性
C．亮度高的特性 D．波动性好的特征
答案：AC
解析：利用激光做手术，正是利用了激光束可以很细，不扩散，且能量大的特点，A、C正确．
3．一束红光经过狭缝在光屏上得到如图所示的图样，则(　　)
A．该图样属于红光的干涉图样
B．狭缝宽度必远大于红光波长
C．光沿直线传播只是近似规律
D．减小狭缝宽度，条纹间距变窄
答案：C
解析：红光通过单缝，产生中间宽、两边窄的衍射图样，A错误；当缝的宽度与光波的波长接近或比光波的波长小得多时能发生明显衍射现象，且减小狭缝宽度时，条纹间距变宽，B、D错误；光的波长比障碍物小得多时，可以把光的传播看做直线传播，故光沿直线传播只是近似规律，C正确．
4．在一次观察光的衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样，那么障碍物应是(　　)
A．很大的透明圆板
B．很大的中间有大圆孔的不透明的圆板
C．很大的不透明的圆板
D．很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
答案：D
解析：用光照射很大的透明圆板时，后面出现一片亮斑，观察不到清晰的明暗相间的图样，A错误；用光照射很大的中间有大圆孔的不透明挡板时，后面是一亮洞，B错误；用光照射很大的不透明圆板时，后面是一片阴影，C错误；用光照射很大的中间有小圆孔的不透明圆板时，是明暗相间的衍射图样，D正确．
5．如图，a、b、c、d四个图样是两种单色光用同样的仪器形成的双缝干涉或单缝衍射图样，
分析各图样的特点(黑色为明条纹，a图样的明纹间距比b图样大，c图样中央明纹比d图样宽)可以得出的正确结论是(　　)
A．a、b是光的衍射图样，c、d为光的干涉图样
B．a、b是光的干涉图样，c、d为光的衍射图样
C．形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短
D．形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长短
答案：B
6．两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯前面，有光通过．如果将其中一片旋转180°，在旋转过程中可能会产生的现象是(　　)
A．透过偏振片的光强先增强，然后又减小到零
B．透过偏振片的光强先增强，然后减小到非零的最小值
C．透过偏振片的光强在整个过程中都增强
D．透过偏振片的光强先增强，再减弱，然后又增强
答案：D
解析：旋转其中一个偏振片时，根据两个偏振片的透振方向平行时光强最强，透振方向垂直时光强最弱的原则，可知旋转其中一个偏振片时，光强的变化可能出现先增强，再减弱，然后又增强的现象，也可能出现先减弱，后增强，再减弱的现象，D正确．
7．在拍摄日落水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是(　　)
A．减弱反射光，从而使景物的像清晰
B．增强反射光，从而使景物的像清晰
C．增强透射光，从而使景物的像清晰
D．减弱透射光，从而使景物的像清晰
答案：A
解析：由于反射光的干扰，景物的像常常比较模糊，所以装上偏振片的目的是减弱反射光，偏振片的透振方向应与反射光的振动方向垂直，不能增强透射光，A正确．
8．(多选)对于激光的认识，以下说法正确的是(　　)
A．普通光源发出的光都是激光
B．激光是自然界普遍存在的一种光
C．激光是一种人工产生的相干光
D．激光已经深入我们生活的各个方面
答案：CD
解析：普通光源发出的光的频率是不一样的，而激光器发出的激光的频率几乎是单一的，并且满足相干条件，所以激光与普通光源发出的光有着本质的区别，A错误；激光是原子受激辐射产生的光，要通过人工专门制得，所以并不是在自然界中普遍存在的，B错误，C正确；在日常的生产、生活中很多方面都用到了激光，D正确．
9．如图所示，一束自然光通过偏振片照射到光屏上，则图中光屏上没有发亮的是(偏振片上的箭头表示其透振方向)(　　)
答案：C
解析：自然光通过偏振片后成为偏振光，当偏振光的振动方向与偏振片的透振方向平行时能够通过，垂直时不能通过，C正确．
10．下列激光的特性及其应用，正确的是(　　)
A．实验室里用激光更容易完成双缝干涉实验和衍射实验，是利用激光纯净度高
B．医学上用激光“焊接”剥落的视网膜，是利用激光的相干性
C．激光束很容易给坚硬的材料上打孔，是利用激光的平行度好
D．激光能够比较精确测量地球到月球的距离，是利用激光的亮度高
答案：A
解析：实验室里用激光更容易完成双缝干涉实验和衍射实验，是利用激光纯净度高，频率单一，相干性好的特点，A正确；医学上用激光“焊接”剥落的视网膜，是利用激光的亮度高，强度大，能量集中的特点，B错误；激光束很容易给坚硬的材料上打孔，是利用激光的亮度高，强度大，能量集中的特点，C错误；激光能够比较精确测量地球到月球的距离，是利用激光的平行度好，D错误．
11.(多选)在抽制很细的金属丝的过程中，可以用激光随时监测抽丝的粗细情况．其装置如图甲所示，在抽丝机的细丝出口附近，用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝，在细丝的另一侧用光屏接收激光．工作人员通过观察光屏上明暗相间亮斑的情况(如图乙所示为沿激光传播方向看到的光屏情况)，便可知道抽制出的细丝是否合格．对于这种监控抽丝机的装置，
下列说法中正确的是(　　)
A．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，表明细丝粗了
D．如果屏上条纹变宽，表明细丝细了
答案：BD
解析：由题意知条纹的形成属单缝衍射，并非运用光的干涉，而是利用光的衍射现象，A错误，B正确；由单缝衍射可知，缝变窄条纹宽度变宽，故如果屏上条纹变宽，表明细丝变细了，C错误，D正确．
12．(多选)准分子激光器利用氩气和氟气的混合物产生激光刀，可用于进行近视眼的治疗．用这样的激光刀对近视眼进行手术，手术时间短、效果好、无痛苦．关于这个治疗，以下说法正确的是(　　)
A．近视眼是物体成像在眼球中的视网膜的前面，使人不能看清物体
B．激光具有很好的方向性，用激光刀可以在非常小的面积上对眼睛进行手术
C．激光治疗近视眼手术是对视网膜进行修复
D．激光治疗近视眼手术是对角膜进行切削
答案：ABD
解析：激光手术是物理技术用于临床医学的最新成果．人的眼睛是一个光学成像系统，角膜和晶状体相当于一个凸透镜，物体通过凸透镜成像在视网膜上，人就能看清楚物体．当角膜和晶状体组成的这个凸透镜的焦距比较小，物体成像在视网膜的前面时，人就不能看清物体，这就是近视眼，A正确；激光具有很好的方向性，用激光刀可以在非常小的面积上对眼睛进行手术，B正确；激光手术不是修复视网膜，而是对角膜进行切削，改变角膜的形状，使眼球中的凸透镜的焦距适当变大，光经过角膜和晶状体后成像在视网膜上，C错误，D正确．
13．如图所示的四种明暗相间的条纹分别是红光、黄光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及绿光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示明纹)．在下面的四幅图中从左往右排列，明条纹的颜色依次是(　　)
A．黄绿红紫
B．黄紫红绿
C．红紫黄绿
D．红绿黄紫
答案：C第六节　光的衍射和偏振 第七节　激光
学 习 目 标 思 维 导 图
1.观察光的衍射现象，认识衍射条纹的特点． 2.知道产生明显衍射现象的条件． 3.观察光的偏振现象，知道自然光和线偏振光的区别． 4.了解激光的特点和应用．
知识点一　光的衍射
【情境导学】
(1)让一束红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？
【知识梳理】
1．单缝衍射
(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________．
(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；再调小单缝宽度，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．
3．衍射图样
衍射时产生的________的图样叫作衍射图样．
【重难突破】
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，明纹的亮度降低．
(3)中央明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，中央明条纹的宽度及条纹间距就越大．
(4)用白光做单缝衍射时，中央明条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央明条纹仍然最宽最亮．
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，圆形明条纹的亮度越弱，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，周围是彩色的同心圆环．
(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．
例1 某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图所示的衍射图样．据此可以判断出(　　)
A．甲是光线射到圆孔后的衍射图样，乙是光线射到圆板后的衍射图样
B．乙是光线射到圆孔后的衍射图样，甲是光线射到圆板后的衍射图样
C．甲、乙都是光线射到圆孔后的衍射图样，甲孔的直径较大
D．甲、乙都是光线射到圆板后的衍射图样，乙板的直径较大
总结提能
理解并牢记各种衍射图样的特征
(1)对于单缝衍射条纹的特征用十二个字概括：“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．
【变式训练1】　观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm，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
知识点二　光的偏振
【情境导学】
取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，软绳上形成一列横波，质点在竖直平面内沿着上下方向振动．如果手持绳的一端左右抖动，会在绳上形成另一列横波，质点在水平面内沿着左右方向振动．现在让软绳穿过一块带有狭缝的木板．分别将狭缝与振动方向平行放置及与振动方向垂直放置，观察发生的现象(如图甲、乙所示)．如果将这根软绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波，观察发生的现象(如图丙所示)．这两种现象说明什么？
【知识梳理】
1．光的偏振：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．如果在自然光(如灯光、太阳光)传播的方向上放一偏振片，其中只有那些振动方向与偏振片透振方向________的成分可以通过偏振片，于是就得到了________．
5．光的偏振现象证明光是________波．
【重难突破】
1．偏振片上的“狭缝”表示透振方向，而不是真实的狭缝．
2．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．
3．自然光和线偏振光
自然光 线偏振光
光的来源 直接从光源发出的光 自然光通过偏振片后的光
光的振动方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所有方向，且沿各个方向振动的光强度都相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某一特定方向(与偏振片透振方向一致)
举例 太阳、电灯、蜡烛火焰等直接发出的光 自然光在介质表面反射和折射形成的光
例2 (多选)如图所示，P是一偏振片，P的透振方向为竖直方向．下列四种入射光束照射P时能在P的另一侧观察到透射光的是(　　)
A．太阳光
B．沿竖直方向振动的光
C．沿水平方向振动的光
D．沿与竖直方向成45°角振动的光
【变式训练2】　关于自然光和线偏振光，下列观点正确的是(　　)
A．自然光能产生干涉和衍射现象，而线偏振光却不能
B．只有自然光透过偏振片才能获得线偏振光
C．自然光只能是白色光，而线偏振光不能是白色光
D．自然光和线偏振光都能使感光底片感光
知识点三　激光
【知识梳理】
激光的特性及应用
特性 应用
亮度高、平行度好、单色性好、相干性好、覆盖波段宽而且可调谐 激光加工、激光医学、激光检测、激光全息照相、光纤通信、激光照排
【重难突破】
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．激光的频率单一，相干性非常好，颜色特别纯．用激光做衍射、干涉实验，效果很好．
(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．传播几千米后，激光斑扩展范围不过几厘米，而探照灯的光束能扩展到几十米范围．
(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)、激光武器等，在可控聚变反应中的应用．
例3 (多选)关于激光，下列说法正确的是(　　)
A．激光是用人工方法激发出的一种特殊的光
B．自然界中某些天然物体也可以发出激光
C．激光可以像刀子一样切除肿瘤
D．由于激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象
【变式训练3】　在演示双缝干涉的实验时，常用激光作光源，这主要是应用激光的什么特性(　　)
A．亮度高 B．平行性好
C．单色性好 D．波动性好
随堂自主检测
1．下列现象中可以说明光是横波的是(　　)
A．光的干涉现象 B．光的衍射现象
C．光的全反射现象 D．光的偏振现象
2．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．当光的波长比圆孔的直径大时，可以产生明显的衍射现象
B．衍射现象的研究表明“光沿直线传播”只是一种近似规律
C．用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板，在圆板的后面发现圆板阴影中心处有一亮斑，这是光的干涉现象
D．用平行的单色光垂直照射一个刀片，发现屏上刀片的阴影的边缘模糊不清，这是光的衍射现象
3．(多选)关于激光的应用，下列说法正确的是(　　)
A．光纤通信是应用激光相干性好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中进行信息传递的
B．计算机内用“磁头”可读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度好的特点来进行的
C．医学中用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
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
4．(多选)关于立体电影，以下说法正确的是(　　)
A．观众戴上特制眼镜是为了防止伤害眼睛
B．这副眼镜其实就是一对透振方向互相垂直的偏振片
C.戴上特制眼镜的观众若只用一只眼睛看，则银幕上只是一片光亮而无图像
D．产生立体视觉是因为人的两只眼睛同时观察物体时，在视网膜上形成的像并不完全相同
温馨提示：请完成课时素养评价25
第六节　光的衍射和偏振 第七节　激光
知识点一
情境导学
提示：(1)大约0.8 mm时会出现条纹，当缝间距变小时，屏幕上条纹间距会逐渐变宽，但亮度会逐渐减弱．
(2)会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环．
知识梳理
1．(1)较宽　(2)变细　(3)直线传播　明暗相间
2．明条纹　暗的区域　
3．明暗相间
重难突破
[例1]　解析：圆孔衍射图样是中央为大亮斑，而在圆板衍射图样中，中央为大阴影，只是在大阴影背景下中心处有一个小亮斑，此即为泊松亮斑．所以，图甲为圆孔衍射，图乙为圆板衍射，A正确．
答案：A
【变式训练1】　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，本题的调整是将缝调宽，现象向相反的方向发展，A正确，B、C、D错误．
答案：A
知识点二
情境导学
提示：当机械波是横波时，若质点的振动方向与狭缝平行，则机械波能透过狭缝传播，若质点的振动方向与狭缝垂直则不能透过狭缝传播．对纵波而言，不管什么情况，纵波总能透过狭缝传播．
知识梳理
1．相同　垂直
2．振动的方向
3．振动方向　线偏振光
4．平行　线偏振光
5．横
重难突破
[例2]　解析：根据光的偏振知识，只要光的振动方向不与偏振片的透振方向垂直，光就能通过偏振片．当光的振动方向与偏振片的透振方向相同时，透射光最强，当二者垂直时，光完全不能透过．当二者间的夹角在0～90°逐渐增加时，透射光逐渐减弱．太阳光、沿竖直方向振动的光、沿与竖直方向成45°角振动的光均能通过偏振片．综上所述，A、B、D正确．
答案：ABD
【变式训练2】　解析：振动沿各个方向均匀分布的光是自然光，而振动沿着特定方向的光是线偏振光，但自然光和线偏振光都能发生干涉和衍射现象，A错误；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，都是线偏振光，B错误；光的颜色由光的频率决定，与光的振动方向无关，C错误；自然光和线偏振光都具有能量，都能使感光底片感光，D正确．
答案：D
知识点三
重难突破
[例3]　解析：激光是用人工方法激发出的一种特殊的光，A正确，B错误；激光具有高亮度等特点，可以像刀子一样切除肿瘤，C正确；激光是一种波，只要是波就能发生衍射现象，D错误．
答案：AC
【变式训练3】　解析：频率相同的两束光相遇才能发生干涉，激光的单色性好，频率单一，通过双缝时能够得到两束相干光，C正确．
答案：C
随堂自主检测
1．解析：光能发生干涉和衍射现象，说明光是一种波，具有波动性；光的全反射现象，说明光由光密介质进入光疏介质和由光疏介质进入光密介质会有不同的现象；光的偏振现象说明光的振动方向与传播方向垂直，即说明光是横波，D正确．
答案：D
2．解析：当波长比障碍物的尺寸大或相差不多时，可以产生明显衍射现象，A正确；光沿直线传播是一种近似规律，B正确；泊松亮斑、刀片阴影边缘模糊都是光的衍射现象，C错误，D正确．
答案：ABD
3．解析：光纤通信主要利用了激光的相干性好的特点，A正确；计算机内的“磁头”可读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好的特点，B正确；医疗中用激光做“光刀”和工业上用激光打孔都是利用了激光的亮度高的特点，C正确；激光测距利用的是激光的平行度好的特点，D错误．
答案：ABC
4．解析：放立体电影时有左、右两架放映机同时工作，在每架放映机前有一块偏振片，两偏振片的透振方向互相垂直，因此从放映机前偏振片射出的两束线偏振光的偏振方向互相垂直，这两束线偏振光经屏幕反射后其偏振方向不改变，观众眼睛所戴的偏光眼镜的两只镜片透振方向互相垂直，且左眼镜片跟左边放映机前偏振片的透振方向一致，右眼镜片跟右边放映机前面偏振片的透振方向一致，这样，左眼只能看到左边放映机映出的画面，右眼只能看到右边放映机映出的画面，两眼看到的画面略有差别，因而产生立体感，B、D正确．
答案：BD
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