第6、7节 光的衍射与偏振 激光
核心素养导学
物理观念 (1)认识光的衍射、衍射条纹的特点。 (2)认识光的偏振的特点。 (3)掌握激光的特点和各种应用。
科学探究 (1)探究光发生明显衍射的条件。 (2)观察光的偏振现象。
科学态度与责任 认识光学知识在现代生活和科技等方面的应用。
一、光的衍射
1.实验观察
在不透明的屏上安装一个 可调的单缝,缝后放一个光屏,用激光照射单缝。
2.实验现象
(1)缝比较宽时,在屏上产生一条与缝宽相当的 线。
(2)缝调到很窄时,亮条纹亮度降低,但宽度 ,而且还出现了 的条纹,中央亮条纹较宽。
(3)用白光做实验,得到的条纹是 的,但中央条纹是白色的。
3.明显衍射的条件
障碍物或狭缝的尺寸 的时候,衍射现象十分明显,这时就不能说光沿直线传播了。
[微点拨] 光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的。
二、光的偏振
1.偏振
(1)横波:质点的振动方向与波的传播方向垂直,具有偏振现象,质点振动方向称为偏振方向。
(2)纵波:质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上,没有偏振现象。
2.光的偏振
(1)研究表明:光是一种 。
(2)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,这个方向叫作透光方向(也叫“透振方向”)。光的振动方向与这个透光方向 的成分才能通过偏振片, 时不能通过偏振片。
(3)线偏振光:光振动的方向限在一个平面,沿着某一特定方向振动的光。
(4)自然光:由大量的、 的线偏振光组成的光。
三、激光
1.普通光源的特点: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。
2.激光: 相同、 恒定、振动方向一致的光波。
3.激光的特点:强度大; ; ;相干性好;覆盖波段宽而且可调谐。
4.激光的应用:激光加工;激光全息照相;激光检测;激光通信;激光医学;激光照排;激光探测引力波;激光驱动流体。
1.用三块不透光的板,在每块板的中间各开一个圆孔,各板所开的圆孔直径依次变小。装置如图甲所示,先用点光源照射圆孔最大的那块板,在屏上会出现一个如图乙所示的明亮圆形光斑;再换上圆孔较小的那块板,在屏上会出现如图丙所示较小的明亮圆形光斑;最后用圆孔最小(直径约为1 mm)的那块板,在屏上会出现如图丁所示的明暗相间的条纹。
(1)图乙中的情境是 现象。
(2)图丙中的情境是 现象。
(3)图丁中的情境是 现象。
2.通过一块偏振片观察电灯、蜡烛、月亮、反光的黑板,当以入射光线为轴转动偏振片时,看到的现象有何不同
3.激光火箭的体积小,却可以装载更大、更重要的卫星或飞船,激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供,通过一套装置,像手电筒一样,让激光束射入火箭发动机的燃烧室,使推进剂受热而急剧膨胀,于是形成一股高温高压的燃气流,以极大的速度喷出,产生巨大的推力,把卫星或飞船送入太空。则激光火箭利用了激光哪些性质
新知学习(一)|三种常见的衍射
[任务驱动]
三种衍射图样如图所示:
试判断三种衍射的类型。
[重点释解]
1.单缝衍射
(1)现象:如图,点光源S发出的光经过单缝后照射到光屏上,若缝较宽,则光沿直线传播,传播到光屏上的AB区域;若缝足够窄,则光不再沿直线传播而是传到几何阴影区,在AA'、BB'区出现亮暗相间的条纹,即发生了衍射现象。
(2)单缝衍射图样的四个特点:
①中央条纹亮而宽;
②两侧亮条纹具有对称性,亮条纹宽度逐渐变窄,亮度逐渐减弱;
③波长一定时,单缝窄的中央条纹宽,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;
④白光的单缝衍射条纹中央为白色亮条纹,两侧为彩色条纹,且外侧呈红色,靠近白色亮条纹的内侧为紫色。
2.圆孔衍射
(1)现象:圆孔衍射如图甲所示,当挡板AB上的圆孔较大时,光屏上出现如图乙中a所示的情形,光沿直线传播,无明显衍射现象发生;当挡板AB上的圆孔很小时,光屏上出现如图乙中b所示的衍射图样,出现亮、暗相间的圆环。
(2)圆孔衍射图样的两个特点
①单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度大,外面是明暗相间的不等距的圆环;越向外,亮环亮度越低。
②白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色,周围是彩色圆环。
3.泊松亮斑——障碍物的衍射现象
(1)现象:各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射,使影的轮廓模糊不清。若在单色光传播途中,放一个较小的圆形障碍物,会发现在阴影中心有一个亮斑,这就是著名的泊松亮斑,如图乙中c所示。
(2)障碍物的衍射图样的特点:圆形阴影中心有一亮斑,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。
[典例体验]
[典例] 如图a、b是由单色光分别入射到a圆孔和b圆孔形成的图像,由两图可以得出 ( )
A.a图是衍射图像,a孔直径小于b孔直径
B.a图是干涉图像,a孔直径大于b孔直径
C.b图是衍射图像,a孔直径小于b孔直径
D.b图是干涉图像,a孔直径大于b孔直径
听课记录:
/方法技巧/
光通过大孔、小孔、小圆盘衍射的区别
(1)光通过大孔沿直线传播,观察不到明显的衍射条纹。
(2)小孔形成明显的衍射条纹。
(3)小圆盘出现泊松亮斑。
[针对训练]
1.光可以通过小孔形成清晰的明暗相间的衍射图样,下列四幅图片中属于光的小孔衍射图样的是(图中白色和黑色分别表示明亮和黑暗程度) ( )
2.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至完全闭合时,观察在孔后的屏上将先后出现什么现象 并解释产生该现象的原因
新知学习(二)|单缝衍射和双缝干涉的对比
[重点释解]
单缝衍射与双缝干涉的比较
名称 项目 单缝衍射 双缝干涉
不同点 产生条件 只要狭缝足够小,任何光都能明显发生 频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列光波相遇叠加
条纹宽度 条纹宽度不相等,中央最宽 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不相等 各相邻条纹等间距
亮度 中央条纹最亮,两边变暗 条纹清晰,亮度基本相等
相同点 成因 都有明暗相间的条纹,条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果
意义 都是波特有的现象,表明光是一种波
图样 光波的波长增大,衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大。复色光的衍射或干涉图样,可认为各单色光单独衍射或干涉所成图样的叠加
[典例体验]
[典例] 如图所示的4种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)。在下面的4幅图中从左往右排列,亮条纹的颜色依次是 ( )
A.红黄蓝紫 B.红紫蓝黄
C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫
听课记录:
/方法技巧/ 区分双缝干涉图样与单缝衍射图样的方法
根据条纹的 宽度区分 双缝干涉的条纹是等宽的,条纹间的距离也是相等的,而单缝衍射的条纹,中央亮条纹最宽,两侧的亮条纹逐渐变窄
根据条纹的 亮度区分 双缝干涉条纹,从中央亮纹往两侧亮条纹的亮度变化很小,而单缝衍射条纹的中央亮条纹最亮,两侧的亮条纹逐渐变暗
[变式拓展] (多选)对应[典例]的情境,结合其中蓝光产生的干涉图样和黄光产生的衍射图样,下列能使条纹变宽的方法是 ( )
A.把蓝光换成紫光
B.把双缝干涉仪器中的双缝间距变小
C.把黄光换成红光
D.把单缝的宽度变小
[针对训练]
1.(多选)下列各选项所示的四种明暗相间的条纹,是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样。图中黑色部分代表亮条纹,下列四幅图中由红光形成的图样是 ( )
2.利用图1所示的装置(示意图),观察光的干涉、衍射现象,在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是 ( )
A.甲对应单缝,乙对应双缝
B.甲对应双缝,乙对应单缝
C.都是单缝,甲对应的缝宽较大
D.都是双缝,甲对应的双缝间距较大
新知学习(三)|光的偏振及应用
[任务驱动]
立体电影放映时通过两台放映机,同步放映两组胶片,观众必须戴上特制的“3D眼镜”观看,就会产生立体感,使观众有身临其境的体验,若不戴上述眼镜,则看到银幕上的画面就会出现重影而模糊不清。
请思考戴上“3D眼镜”观看立体电影应用了什么原理
[重点释解]
1.偏振片和透光方向
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,只有沿着某个特定方向振动的光波才能顺利通过偏振片,这个方向叫作透光方向(也叫透振方向)。
说明:光的偏振现象表明光是横波。
2.自然光和偏振光的比较
自然光 偏振光
成因 从光源(如太阳、电灯等)直接发出的光 自然光通过偏振片后就变成了偏振光,反射光、折射光均为偏振光
振动方向 在垂直于传播方向的平面内,沿着各个方向振动 在垂直于传播方向的平面内,沿着某个特定的方向振动
经偏振片 后现象比较
如上图所示,通过偏振片后,自然光就变成了偏振光,转动偏振片,偏振光的亮度不变,但偏振方向随之变化 如上图所示,偏振光经偏振片后,若偏振方向与透振方向平行,屏亮;若垂直,则屏暗;若介于两者之间,则屏上亮度介于两者之间并随偏振方向与透振方向夹角的增大而变暗
[典例体验]
[典例] (多选)如图所示,P是一偏振片,P的透振方向(用带箭头的实线表示)为竖直方向。下列四种入射光束中哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光 ( )
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°角的方向振动的光
听课记录:
[针对训练]
1.如图所示,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。旋转偏振片P,A、B两点光的强度变化情况是 ( )
A.A、B均不变 B.A、B均有变化
C.A不变,B有变化 D.A有变化,B不变
2.(多选)如图所示,电灯S发出的光先后经过偏振片A和B,人眼在P处迎着入射光方向,看不到光亮,则( )
A.图中a处光为偏振光
B.图中b处光为偏振光
C.以SP为轴将B转过180°后,在P处将看到光亮
D.以SP为轴将B转过90°后,在P处将看到光亮
一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养
物理观念——太阳光的衍射
1.(选自鲁科版教材课后练习)如图所示,让太阳光通过窗上的小孔射进漆黑的室内,并落在光滑的反射面(如玻璃、瓷碗、镀铬器件或涂有油漆的门窗等)上。这时,你眯着眼并迎着反射方向看去,不但能看到反射面上的白点(太阳虚像),同时还能看到在它的两旁出现一排对称的彩带,眼缝越细,这种现象越显著,请分析原因。
科学探究——偏振光的检测
2.(选自粤教版教材“观察与思考”)如图所示,偏振片是一种由特殊的材料制成的元件,它有一个特殊的方向,叫作透振方向。当光的振动方向与透振方向平行时,光能完全通过偏振片;当光的振动方向与透振方向垂直时,光不能通过偏振片;当处于两者之间时,光只能部分通过。
(1)让太阳光或灯光通过偏振片,旋转偏振片,从偏振片的另一侧观察到的光有什么变化
(2)保持偏振片位置不动,再在后面放置第二块偏振片,旋转第二块偏振片,从第二块偏振片后能观察到什么现象
二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值
1.(多选)抽制细丝时可以用激光监控其粗细,如图所示,激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同,则 ( )
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
2.(2024·江苏高考)用观看立体电影的特制眼镜观察手机液晶屏幕上的图片,透过左镜片的图片明亮、右镜片的灰暗。旋转手机屏幕90°后,透过两镜片的图片 ( )
A.均变明亮
B.均变灰暗
C.亮度均无变化
D.左镜片的变暗,右镜片的变亮
第6、7节 光的衍射与偏振 激光
落实必备知识
[预读教材]
一、
1.宽度 2.(1)亮 (2)增大 明暗相间 (3)彩色 3.很小
二、
2.(1)横波 (2)平行 垂直 (4)振动方向不同
三、
2.频率 相位差 3.方向性好 单色性好
[情境创设]
1.(1)光的直线传播 (2)光的直线传播 (3)光的衍射
2.提示:通过一块偏振片去观察电灯、蜡烛时,透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化。因为灯光、烛光都是自然光,沿各个方向振动的光的强度相同,因此当偏振片旋转时,透射出来的光波的振动方向虽然改变了(肉眼对此不能感觉),但光的强弱没有改变。月亮和黑板反射的光是偏振光,它们通过偏振片透射过来的光线的强弱会随偏振片的旋转发生周期性的变化。
3.提示:由于激光站与卫星相隔距离远,为了减少能量损失,必须利用激光方向性好、强度大的性质。
强化关键能力
新知学习(一)
[任务驱动]
提示:a为单缝衍射,b为圆孔衍射,c为泊松亮斑。
[典例] 选A 因为干涉图样为等宽度亮暗相间的条纹,a图是衍射图像,所以B、D错误;衍射发生的条件是缝隙宽度小于光的波长才能有清晰的衍射图像,如果缝隙宽度过大会观察不到衍射图像,光会沿直线传播,根据图像信息可知,b图是光沿直线传播形成的图像,所以a孔直径小于b孔直径,故A正确、C错误。
[针对训练]
1.选B 小孔衍射条纹的特点是圆形条纹,中心圆形亮条纹大且亮,B项符合这个特点。
2.提示:当孔足够大时,由于光沿直线传播,所以屏上首先出现的是三角形光斑,之后随着小孔的继续缩小,出现小孔成像,成的是太阳的像,故为小圆形光斑,随着小孔的进一步缩小,当尺寸与光波波长差不多时,出现了明暗相间的衍射条纹,最后随小孔的闭合而全部消失。
新知学习(二)
[典例] 选B 双缝干涉条纹是等间距的,而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外,两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小,因此a、c为双缝干涉条纹,b、d为单缝衍射条纹。双缝干涉条纹的宽度(即相邻亮或暗条纹间距)Δx=λ,红光波长比蓝光波长长,则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距,即a、c分别对应于红光和蓝光。而在单缝衍射中,当单缝宽度一定时,波长越长,衍射越明显,即中央条纹越宽越亮,b、d分别对应于紫光和黄光。综上所述,a、b、c、d四个图中亮条纹的颜色依次是:红、紫、蓝、黄,B正确。
[变式拓展] 选BCD 对双缝干涉来说,相邻条纹的间距Δx=λ,可知增大l和λ或减小d均可增大条纹的宽度,故A错误,B正确;在单缝衍射现象中,如增大条纹的宽度,可以使λ增大或单缝减小,故C、D正确。
[针对训练]
1.选AD 双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹,相邻两亮(暗)条纹中心线间的距离相等,故A、C是双缝干涉图样,根据双缝干涉条纹间距Δx=λ可知,波长λ越长,Δx越大,故A选项是红光的干涉图样,C选项是紫光的干涉图样;单缝衍射条纹中间明亮且宽度大,越向两侧条纹宽度越小,亮度越暗,且光的波长越长,中央亮条纹越宽,故B选项是紫光单缝衍射图样,D选项为红光单缝衍射图样。综上所述,选项A、D是红光形成的图样。
2.选A 单缝衍射图样的中央条纹亮且宽,相邻条纹间距不等;双缝干涉图样中相邻条纹间距相等。根据题目中给出的甲、乙两种图样可知,甲是单缝衍射的图样,乙是双缝干涉的图样,A选项正确。
新知学习(三)
[任务驱动]
提示:应用了光的偏振现象。
[典例] 选ABD 偏振片只让沿某一方向振动的光顺利通过,当偏振片的透振方向与光的振动方向的夹角不为90°时,有光透过偏振片,但透射光的强度变弱。太阳光是自然光,光波可沿任何方向振动,所以在P的另一侧能观察到透射光;沿竖直方向振动的光,振动方向与偏振片的透振方向相同,当然也可看到透射光;沿水平方向振动的光,其振动方向与偏振片的透振方向垂直,所以看不到透射光;沿与竖直方向成45°角的方向振动的光,其振动方向与透振方向不垂直,仍可看到透射光。故选项A、B、D正确。
[针对训练]
1.选C 白炽灯发出的光为自然光,通过偏振片P后产生偏振光,旋转P,A处光的强度不变;当P与Q的偏振方向一致时B点光的强度最强;当P与Q的偏振方向垂直时B点光的强度最弱,所以选项C正确。
2.选BD 自然光通过偏振片后,透射光是沿着某一特定方向振动的光。电灯直接发出的光为自然光,故A错误;自然光通过A偏振片后即变为偏振光,故B正确;设通过A的光沿竖直方向振动,因P点无光亮,则B偏振片的透振方向沿水平方向,将B转过180°后P处仍无光亮,若将B转过90°,则该偏振片将变为能通过沿竖直方向振动的光的偏振片,则偏振光能通过B,即在P处有光亮,故C错误,D正确。
浸润学科素养和核心价值
一、
1.提示:这是一种光的衍射现象,光通过眼缝时产生衍射现象,不同色光衍射条纹间距不同,因此,可以看到一排对称的彩带,眼缝越细,衍射现象越明显。
2.提示:(1)另一侧光的亮度没有变化。
(2)旋转第二个偏振片,从第二个偏振片后面发现光的亮度发生变化,如果两个偏振片的透振方向平行,亮度较大,如果两个偏振片的透振方向垂直时,几乎看不到光。
二、
1.选BD 题述现象符合光的衍射产生的条件,故B正确;由衍射产生的条件可知,丝越细衍射现象越明显,故D正确。
2.选D 用观看立体电影的特制眼镜去观看手机液晶屏幕上的图片,透过左镜片的图片明亮,右镜片的灰暗,说明左镜片的透振方向和光的偏振方向相同,右镜片的透振方向和光的偏振方向垂直。当手机屏幕旋转90°时,左镜片的透振方向与光的偏振方向垂直,则透过左镜片的图片变暗,右镜片的透振方向与光的偏振方向相同,则透过右镜片的图片变亮,故D正确,A、B、C错误。
1 / 10(共82张PPT)
光的衍射与偏振 激光
第6、7节
核心素养导学
物理观念 (1)认识光的衍射、衍射条纹的特点。
(2)认识光的偏振的特点。
(3)掌握激光的特点和各种应用。
科学探究 (1)探究光发生明显衍射的条件。
(2)观察光的偏振现象。
科学态度与责任 认识光学知识在现代生活和科技等方面的应用。
[四层]学习内容1 落实必备知识
[四层]学习内容2 强化关键能力
01
02
CONTENTS
目录
[四层]学习内容3 ·4 浸润学科素养和核心价值
课时跟踪检测
03
04
[四层]学习内容1 落实必备知识
一、光的衍射
1.实验观察
在不透明的屏上安装一个______可调的单缝，缝后放一个光屏，用激光照射单缝。
宽度
2.实验现象
(1)缝比较宽时，在屏上产生一条与缝宽相当的____线。
(2)缝调到很窄时，亮条纹亮度降低，但宽度______，而且还出现了__________的条纹，中央亮条纹较宽。
(3)用白光做实验，得到的条纹是______的，但中央条纹是白色的。
亮
增大
明暗相间
彩色
3.明显衍射的条件
障碍物或狭缝的尺寸_______的时候，衍射现象十分明显，这时就不能说光沿直线传播了。
[微点拨] 光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的。
很小
二、光的偏振
1.偏振
(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直，具有偏振现象，质点振动方向称为偏振方向。
(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上，没有偏振现象。
2.光的偏振
(1)研究表明：光是一种______。
(2)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，这个方向叫作透光方向(也叫“透振方向”)。光的振动方向与这个透光方向______的成分才能通过偏振片，______时不能通过偏振片。
(3)线偏振光：光振动的方向限在一个平面，沿着某一特定方向振动的光。
(4)自然光：由大量的、_____________的线偏振光组成的光。
横波
平行
垂直
振动方向不同
三、激光
1.普通光源的特点：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。
2.激光：_____相同、________恒定、振动方向一致的光波。
3.激光的特点：强度大；_________；__________；相干性好；覆盖波段宽而且可调谐。
4.激光的应用：激光加工；激光全息照相；激光检测；激光通信；激光医学；激光照排；激光探测引力波；激光驱动流体。
频率
相位差
方向性好
单色性好
1.用三块不透光的板，在每块板的中间各
开一个圆孔，各板所开的圆孔直径依次变小。
装置如图甲所示，先用点光源照射圆孔最大的
那块板，在屏上会出现一个如图乙所示的明亮
圆形光斑；再换上圆孔较小的那块板，在屏上会出现如图丙所示较小的明亮圆形光斑；最后用圆孔最小(直径约为1 mm)的那块板，在屏上会出现如图丁所示的明暗相间的条纹。
(1)图乙中的情境是______________现象。
(2)图丙中的情境是______________现象。
(3)图丁中的情境是__________现象。
光的直线传播
光的直线传播
光的衍射
2.通过一块偏振片观察电灯、蜡烛、月亮、反光的黑板，当以入射光线为轴转动偏振片时，看到的现象有何不同
提示：通过一块偏振片去观察电灯、蜡烛时，透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化。因为灯光、烛光都是自然光，沿各个方向振动的光的强度相同，因此当偏振片旋转时，透射出来的光波的振动方向虽然改变了(肉眼对此不能感觉)，但光的强弱没有改变。月亮和黑板反射的光是偏振光，它们通过偏振片透射过来的光线的强弱会随偏振片的旋转发生周期性的变化。
3.激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重要的卫星或飞船，激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，于是形成一股高温高压的燃气流，以极大的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空。则激光火箭利用了激光哪些性质
提示：由于激光站与卫星相隔距离远，为了减少能量损失，必须利用激光方向性好、强度大的性质。
[四层]学习内容2 强化关键能力
三种衍射图样如图所示：
新知学习(一)|三种常见的衍射
任务驱动
试判断三种衍射的类型。
提示：a为单缝衍射，b为圆孔衍射，c为泊松亮斑。
1.单缝衍射
(1)现象：如图，点光源S发出的光经过单缝后照
射到光屏上，若缝较宽，则光沿直线传播，传播到光
屏上的AB区域；若缝足够窄，则光不再沿直线传播而
是传到几何阴影区，在AA'、BB'区出现亮暗相间的
条纹，即发生了衍射现象。
重点释解
(2)单缝衍射图样的四个特点：
①中央条纹亮而宽；
②两侧亮条纹具有对称性，亮条纹宽度逐渐变窄，亮度逐渐减弱；
③波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，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；
④白光的单缝衍射条纹中央为白色亮条纹，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近白色亮条纹的内侧为紫色。
2.圆孔衍射
(1)现象：圆孔衍射如图甲所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光屏上出现如图乙中a所示的情形，光沿直线传播，无明显衍射现象发生；当挡板AB上的圆孔很小时，光屏上出现如图乙中b所示的衍射图样，出现亮、暗相间的圆环。
(2)圆孔衍射图样的两个特点
①单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环；越向外，亮环亮度越低。
②白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色，周围是彩色圆环。
3.泊松亮斑——障碍物的衍射现象
(1)现象：各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清。若在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑，如图乙中c所示。
(2)障碍物的衍射图样的特点：圆形阴影中心有一亮斑，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。
[典例] 如图a、b是由单色光分别入射到a圆孔和b圆孔形成的图像，由两图可以得出 ( )
A.a图是衍射图像，a孔直径小于b孔直径
B.a图是干涉图像，a孔直径大于b孔直径
C.b图是衍射图像，a孔直径小于b孔直径
D.b图是干涉图像，a孔直径大于b孔直径
典例体验
√
[解析] 因为干涉图样为等宽度亮暗相间的条纹，a图是衍射图像，所以B、D错误；衍射发生的条件是缝隙宽度小于光的波长才能有清晰的衍射图像，如果缝隙宽度过大会观察不到衍射图像，光会沿直线传播，根据图像信息可知，b图是光沿直线传播形成的图像，所以a孔直径小于b孔直径，故A正确、C错误。
/方法技巧/
光通过大孔、小孔、小圆盘衍射的区别
(1)光通过大孔沿直线传播，观察不到明显的衍射条纹。
(2)小孔形成明显的衍射条纹。
(3)小圆盘出现泊松亮斑。
1.光可以通过小孔形成清晰的明暗相间的衍射图样，下列四幅图片中属于光的小孔衍射图样的是(图中白色和黑色分别表示明亮和黑暗程度) ( )
针对训练
解析：小孔衍射条纹的特点是圆形条纹，中心圆形亮条纹大且亮，B项符合这个特点。
√
2.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至完全闭合时，观察在孔后的屏上将先后出现什么现象 并解释产生该现象的原因
提示：当孔足够大时，由于光沿直线传播，所以屏上首先出现的是三角形光斑，之后随着小孔的继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆形光斑，随着小孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长差不多时，出现了明暗相间的衍射条纹，最后随小孔的闭合而全部消失。
单缝衍射与双缝干涉的比较
新知学习(二)|单缝衍射和双缝干涉的对比
重点释解
名称 项目 单缝衍射 双缝干涉
不同点 产生条件 只要狭缝足够小，任何光都能明显发生 频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列光波相遇叠加
条纹宽度 条纹宽度不相等，中央最宽 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不相等 各相邻条纹等间距
亮度 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相等
名称 项目 单缝衍射 双缝干涉
相同点 成因 都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果
意义 都是波特有的现象，表明光是一种波
图样 光波的波长增大，衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大。复色光的衍射或干涉图样，可认为各单色光单独衍射或干涉所成图样的叠加
[典例] 如图所示的4种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)。在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是 ( )
典例体验
√
A.红黄蓝紫 B.红紫蓝黄 C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫
[解析] 双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此a、c为双缝干涉条纹，b、d为单缝衍射条纹。双缝干涉条纹的宽度(即相邻亮或暗条纹间距)Δx=λ，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即a、c分别对应于红光和蓝光。而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，b、d分别对应于紫光和黄光。综上所述，a、b、c、d四个图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B正确。
/方法技巧/ 区分双缝干涉图样与单缝衍射图样的方法
根据条纹的宽度区分 双缝干涉的条纹是等宽的，条纹间的距离也是相等的，而单缝衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄
根据条纹的亮度区分 双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮条纹的亮度变化很小，而单缝衍射条纹的中央亮条纹最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗
[变式拓展] (多选)对应[典例]的情境，结合其中蓝光产生的干涉图样和黄光产生的衍射图样，下列能使条纹变宽的方法是 ( )
A.把蓝光换成紫光
B.把双缝干涉仪器中的双缝间距变小
C.把黄光换成红光
D.把单缝的宽度变小
√
√
√
[解析] 对双缝干涉来说，相邻条纹的间距Δx=λ，可知增大l和λ或减小d均可增大条纹的宽度，故A错误，B正确；在单缝衍射现象中，如增大条纹的宽度，可以使λ增大或单缝减小，故C、D正确。
1.(多选)下列各选项所示的四种明暗相间的条纹，是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样。图中黑色部分代表亮条纹，下列四幅图中由红光形成的图样是 ( )
针对训练
√
√
解析：双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，相邻两亮(暗)条纹中心线间的距离相等，故A、C是双缝干涉图样，根据双缝干涉条纹间距Δx=λ可知，波长λ越长，Δx越大，故A选项是红光的干涉图样，C选项是紫光的干涉图样；单缝衍射条纹中间明亮且宽度大，越向两侧条纹宽度越小，亮度越暗，且光的波长越长，中央亮条纹越宽，故B选项是紫光单缝衍射图样，D选项为红光单缝衍射图样。综上所述，选项A、D是红光形成的图样。
2.利用图1所示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是 ( )
A.甲对应单缝，乙对应双缝
B.甲对应双缝，乙对应单缝
C.都是单缝，甲对应的缝宽较大
D.都是双缝，甲对应的双缝间距较大
√
解析：单缝衍射图样的中央条纹亮且宽，相邻条纹间距不等；双缝干涉图样中相邻条纹间距相等。根据题目中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，A选项正确。
立体电影放映时通过两台放映机，同步放映两组胶
片，观众必须戴上特制的“3D眼镜”观看，就会产生立体感，使观众有身临其境的体验，若不戴上述眼镜，则看到银幕上的画面就会出现重影而模糊不清。
请思考戴上“3D眼镜”观看立体电影应用了什么原理
新知学习(三)|光的偏振及应用
任务驱动
提示：应用了光的偏振现象。
1.偏振片和透光方向
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，只有沿着某个特定方向振动的光波才能顺利通过偏振片，这个方向叫作透光方向(也叫透振方向)。
说明：光的偏振现象表明光是横波。
重点释解
2.自然光和偏振光的比较
自然光 偏振光
成因 从光源(如太阳、电灯等)直接发出的光 自然光通过偏振片后就变成了偏振光，反射光、折射光均为偏振光
振动方向 在垂直于传播方向的平面内，沿着各个方向振动 在垂直于传播方向的平面内，沿着某个特定的方向振动
自然光 偏振光
经偏 振片 后现象比较
如上图所示，通过偏振片后，自然光就变成了偏振光，转动偏振片，偏振光的亮度不变，但偏振方向随之变化 如上图所示，偏振光经偏振片后，若偏振方向与透振方向平行，屏亮；若垂直，则屏暗；若介于两者之间，则屏上亮度介于两者之间并随偏振方向与透振方向夹角的增大而变暗
[典例] (多选)如图所示，P是一偏振片，P的透振方向(用带箭头的实线表示)为竖直方向。下列四种入射光束中哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光 ( )
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°角的方向振动的光
典例体验
√
√
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[解析] 偏振片只让沿某一方向振动的光顺利通过，当偏振片的透振方向与光的振动方向的夹角不为90°时，有光透过偏振片，但透射光的强度变弱。太阳光是自然光，光波可沿任何方向振动，所以在P的另一侧能观察到透射光；沿竖直方向振动的光，振动方向与偏振片的透振方向相同，当然也可看到透射光；沿水平方向振动的光，其振动方向与偏振片的透振方向垂直，所以看不到透射光；沿与竖直方向成45°角的方向振动的光，其振动方向与透振方向不垂直，仍可看到透射光。故选项A、B、D正确。
1.如图所示，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。旋转偏
振片P，A、B两点光的强度变化情况是 ( )
A.A、B均不变 B.A、B均有变化
C.A不变，B有变化 D.A有变化，B不变
√
针对训练
解析：白炽灯发出的光为自然光，通过偏振片P后产生偏振光，旋转P，A处光的强度不变；当P与Q的偏振方向一致时B点光的强度最强；当P与Q的偏振方向垂直时B点光的强度最弱，所以选项C正确。
2.(多选)如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则 ( )
A.图中a处光为偏振光
B.图中b处光为偏振光
C.以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮
D.以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮
√
√
解析：自然光通过偏振片后，透射光是沿着某一特定方向振动的光。电灯直接发出的光为自然光，故A错误；自然光通过A偏振片后即变为偏振光，故B正确；设通过A的光沿竖直方向振动，因P点无光亮，则B偏振片的透振方向沿水平方向，将B转过180°后P处仍无光亮，若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过沿竖直方向振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，故C错误，D正确。
[四层] 学习内容3·4浸润
学科素养和核心价值
1.(选自鲁科版教材课后练习)如图所示，让太阳光通过
窗上的小孔射进漆黑的室内，并落在光滑的反射面(如玻璃、
瓷碗、镀铬器件或涂有油漆的门窗等)上。这时，你眯着眼并迎着反射方向看去，不但能看到反射面上的白点(太阳虚像)，同时还能看到在它的两旁出现一排对称的彩带，眼缝越细，这种现象越显著，请分析原因。
物理观念——太阳光的衍射
一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养
提示：这是一种光的衍射现象，光通过眼缝时产生衍射现象，不同色光衍射条纹间距不同，因此，可以看到一排对称的彩带，眼缝越细，衍射现象越明显。
2.(选自粤教版教材“观察与思考”)如图所示，
偏振片是一种由特殊的材料制成的元件，它有一个
特殊的方向，叫作透振方向。当光的振动方向与透振方向平行时，光能完全通过偏振片；当光的振动方向与透振方向垂直时，光不能通过偏振片；当处于两者之间时，光只能部分通过。
(1)让太阳光或灯光通过偏振片，旋转偏振片，从偏振片的另一侧观察到的光有什么变化
科学探究——偏振光的检测
提示：另一侧光的亮度没有变化。
(2)保持偏振片位置不动，再在后面放置第二块偏振片，旋转第二块偏振片，从第二块偏振片后能观察到什么现象
提示：旋转第二个偏振片，从第二个偏振片后面发现光的亮度发生变化，如果两个偏振片的透振方向平行，亮度较大，如果两个偏振片的透振方向垂直时，几乎看不到光。
1.(多选)抽制细丝时可以用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同，则 ( )
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
二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值
√
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解析：题述现象符合光的衍射产生的条件，故B正确；由衍射产生的条件可知，丝越细衍射现象越明显，故D正确。
2.(2024·江苏高考)用观看立体电影的特制眼镜观察手机液晶屏幕上的图片，透过左镜片的图片明亮、右镜片的灰暗。旋转手机屏幕90°后，透过两镜片的图片 ( )
A.均变明亮
B.均变灰暗
C.亮度均无变化
D.左镜片的变暗，右镜片的变亮
√
解析：用观看立体电影的特制眼镜去观看手机液晶屏幕上的图片，透过左镜片的图片明亮，右镜片的灰暗，说明左镜片的透振方向和光的偏振方向相同，右镜片的透振方向和光的偏振方向垂直。当手机屏幕旋转90°时，左镜片的透振方向与光的偏振方向垂直，则透过左镜片的图片变暗，右镜片的透振方向与光的偏振方向相同，则透过右镜片的图片变亮，故D正确，A、B、C错误。
课时跟踪检测
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1.下列四幅图能说明光是横波的是 ( )
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解析：只有光的偏振现象能说明光的传播方向与振动方向垂直，即能说明光是横波，其他的现象均不能说明光是横波，如A项的全反射现象，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，B项的干涉现象和D项的衍射现象说明光具有波动性，故C正确，A、B、D错误。
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2.(多选)在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是 ( )
A.将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄
B.使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
C.换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
D.增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽
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解析：当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的路径越远，条纹间距也越大；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大；光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，故选项A、C、D正确。
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3.某同学在不透光的挡板上开一条宽为0.05 mm
的窄缝，使用激光器为光源，进行光的衍射实验，
如图所示。则他在光屏上看到的条纹是下面图中的 ( )
解析：根据衍射条纹的特点，光的衍射条纹与狭缝平行，且中间宽、两边窄，不等间距，故B正确。
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4.激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是 ( )
A.激光是纵波
B.频率相同的激光在不同介质中的波长相同
C.两束频率不同的激光能产生干涉现象
D.利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
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解析：一切光都是横波，故A错误；根据v=λf，光在不同介质中的传播速度不同，频率相同，波长不同，故B错误；发生干涉现象的两束光频率必须相同，故C错误；利用激光的平行度非常好可以进行测距，故D正确。
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5.某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆盘
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，乙是光线射到圆盘后的衍射图样
B.乙是光线射到圆孔后的衍射图样，甲是光线射到圆盘后的衍射图样
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、乙都是光线射到圆盘后的衍射图样，乙板的直径较大
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解析：题图甲的衍射图为明暗相间的圆环，而题图乙为在影的中心有一个亮斑——泊松亮斑，故甲为光线通过圆孔后形成的衍射图样，乙为光线射到不透光的圆盘上形成的衍射图样，故A正确。
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6.一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。现在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.只有一条与缝宽相对应的亮条纹
D.无条纹，只存在一片红光
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解析：红光通过双缝时，产生了干涉现象，而干涉图样的特点是：中央出现亮条纹，两侧对称出现等间距的明暗相间的条纹；如果将双缝中一条缝挡住，其他不改变，光屏上出现的是光的衍射条纹，衍射条纹是宽度不相等的条纹，中央亮条纹最宽，两侧为对称不等间隔的明暗相间的条纹，且距中央亮条纹远的亮条纹亮度迅速减小，故B正确，A、C、D错误。
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7.(多选)如图所示，A、B为两偏振片，一束自然光
沿OO'方向射向A，此时在光屏C上透射光的强度最大，
则下列说法中正确的是 ( )
A.此时A、B的透振方向平行
B.只有将B绕OO'轴顺时针旋转90°，屏上透射光的强度才会最弱，几乎为零
C.将A或B绕OO'轴旋转90°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零
D.将A沿顺时针旋转180°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零
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解析：当A、B两偏振片的透振方向平行时，光屏上的光强度最大；当二者透振方向垂直时，光屏上的光强度最小，几乎为零。由此可知A、C选项正确。
8.在一束单色光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，在光屏上得到如下四幅图样，关于光屏前传播方向上放置的装置，以下说法正确的是 ( )
A.甲是单缝、乙是双缝 B.乙是双缝、丙是小圆孔
C.丙是小圆孔、丁是小圆板 D.丁是小圆孔、甲是双缝
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解析：衍射与干涉图样的区别：前者是中间亮条纹，越向两侧条纹宽度越小，后者明暗条纹宽度相等，可知甲图是双缝干涉条纹，乙图是单缝衍射条纹；根据小孔衍射与泊松亮斑的区别可知，小圆孔衍射的图样，中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，可知丙是小圆孔衍射，丁是小圆板衍射，所以C正确。
9.如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片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 ( )
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A.光是电磁波 B.光是一种横波
C.光是一种纵波 D.光是概率波
解析：光的偏振现象证明光是一种横波，故B正确。
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10.如图所示的四幅明暗相间的条
纹，分别是红光经过间距不同的双缝及宽度不同的单缝所形成的。则在下面的四幅图中(甲、乙、丙、丁)依次对应的是 ( )
A.双缝宽间距，双缝窄间距，宽单缝，窄单缝
B.双缝窄间距，双缝宽间距，窄单缝，宽单缝
C.宽单缝，窄单缝，双缝宽间距，双缝窄间距
D.窄单缝，宽单缝，双缝窄间距，双缝宽间距
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解析：双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，条纹宽度相同且等间距，故甲、乙两图是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距Δx=λ可知，双缝间距d越窄，Δx越大，故甲是双缝宽间距，乙是双缝窄间距；单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而单缝越窄，中央亮条纹越宽，故丙是宽单缝，丁是窄单缝。故A正确。
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11.如图所示，两光屏间放有两个偏振片，它们四者平行共轴，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，则关于光屏N上光的亮度变化情况，下列说法中正确的是 ( )
A.光屏N上光的亮度保持不变
B.光屏N上光的亮度会时亮时暗
C.光屏N上有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线
D.光屏N上只有一条亮线随偏振片转动而转动
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解析：太阳光是自然光，沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P后成为偏振光，当偏振片Q与P透振方向平行时，亮度最大，当偏振片Q与P透振方向垂直时，光屏N上没有亮度，所以光屏N上光的亮度是由亮到暗，再由暗到亮，故B正确。
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12.夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照射得睁不开眼。若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其偏振化方向正好与灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光照亮的物体。假设所有的汽车前窗和前灯玻璃均按同一要求设计，如下措施中可行的是 ( )
A.前窗玻璃的偏振化方向是竖直的，前灯玻璃的偏振化方向是水平的
B.前窗玻璃和前灯玻璃的偏振化方向都是斜向右上45°
C.前窗玻璃的偏振化方向是斜向右上45°，前灯玻璃的偏振化方向是斜向左上45°
D.前窗玻璃的偏振化方向是竖直的，前灯玻璃的偏振化方向是竖直的
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解析：如果前窗玻璃的透振方向和前灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°，则对方车辆的光与自己前窗透振方向正好成90°，光不能通过前窗，故B正确。A、C选项均会使司机不能看清前灯照亮的物体，D选项光可以透振进对面车窗内，故A、C、D错误。
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13.(多选)沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的天气现象，发生沙尘暴时能见度只有十几米，天气变黄变暗，这是由于这种情况下 ( )
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.只有频率较大的一部分光才能到达地面
D.只有频率较小的一部分光才能到达地面
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解析：据光发生明显衍射的条件，发生沙尘暴时，只有波长较长的一部分光线能到达地面，据λ=知，到达地面的光是频率较小的一部分。
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14.(多选)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，图像更清晰。如图甲所示，如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到明暗相间的条纹，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 ( )
A.做单缝实验时，光强分布图如乙所示
B.做单缝实验时，光强分布图如丙所示
C.做双缝实验时，光强分布图如乙所示
D.做双缝实验时，光强分布图如丙所示
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解析：双缝干涉条纹等间距，单缝衍射条纹一定不等间距，即中央宽、两边窄的明暗相间的条纹。做单缝实验时，光强分布图如题图乙所示，故A正确，B错误；做双缝实验时，光强分布图如题图丙所示，故C错误，D正确。
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15.(多选)旋光仪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θ，这一角度称为“旋光角”，θ的值与糖溶液的浓度有关。将θ的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。其原理图如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测糖溶液P置于A、B之间，则下列说法中正确的是 ( )
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A.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处光强度最大，偏振片B转过的角度等于θ
D.将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于θ
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解析：偏振片只能让一定偏振方向的光通过，没有糖溶液时，要使到达O处的光最强，偏振片A、B的透振方向应相同；当放入样品时，由于样品的“旋光角”是θ，光线经过样品后偏振方向不再与B的透振方向相同，故到达O处光的强度会明显减弱，A正确，B错误；偏振片B转过的角度等于θ，透振方向与偏振光的方向相同时，光到达O处的强度将再次最大，C正确；同理，D正确。课时跟踪检测(二十) 光的衍射与偏振 激光
1.下列四幅图能说明光是横波的是 ( )
2.(多选)在单缝衍射实验中,下列说法中正确的是 ( )
A.将入射光由黄色换成绿色,衍射条纹间距变窄
B.使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄
C.换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽
D.增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽
3.某同学在不透光的挡板上开一条宽为0.05 mm的窄缝,使用激光器为光源,进行光的衍射实验,如图所示。则他在光屏上看到的条纹是下面图中的 ( )
4.激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点,在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是 ( )
A.激光是纵波
B.频率相同的激光在不同介质中的波长相同
C.两束频率不同的激光能产生干涉现象
D.利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
5.某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆盘后,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,乙是光线射到圆盘后的衍射图样
B.乙是光线射到圆孔后的衍射图样,甲是光线射到圆盘后的衍射图样
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、乙都是光线射到圆盘后的衍射图样,乙板的直径较大
6.一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。现在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.只有一条与缝宽相对应的亮条纹
D.无条纹,只存在一片红光
7.(多选)如图所示,A、B为两偏振片,一束自然光沿OO'方向射向A,此时在光屏C上透射光的强度最大,则下列说法中正确的是 ( )
A.此时A、B的透振方向平行
B.只有将B绕OO'轴顺时针旋转90°,屏上透射光的强度才会最弱,几乎为零
C.将A或B绕OO'轴旋转90°,屏上透射光的强度最弱,几乎为零
D.将A沿顺时针旋转180°,屏上透射光的强度最弱,几乎为零
8.在一束单色光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后,在光屏上得到如下四幅图样,关于光屏前传播方向上放置的装置,以下说法正确的是 ( )
A.甲是单缝、乙是双缝
B.乙是双缝、丙是小圆孔
C.丙是小圆孔、丁是小圆板
D.丁是小圆孔、甲是双缝
9.如图所示,让太阳光或白炽灯光通过偏振片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.光是概率波
10.如图所示的四幅明暗相间的条纹,分别是红光经过间距不同的双缝及宽度不同的单缝所形成的。则在下面的四幅图中(甲、乙、丙、丁)依次对应的是 ( )
A.双缝宽间距,双缝窄间距,宽单缝,窄单缝
B.双缝窄间距,双缝宽间距,窄单缝,宽单缝
C.宽单缝,窄单缝,双缝宽间距,双缝窄间距
D.窄单缝,宽单缝,双缝窄间距,双缝宽间距
11.如图所示,两光屏间放有两个偏振片,它们四者平行共轴,现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上,再使偏振片Q绕轴匀速转动一周,则关于光屏N上光的亮度变化情况,下列说法中正确的是 ( )
A.光屏N上光的亮度保持不变
B.光屏N上光的亮度会时亮时暗
C.光屏N上有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线
D.光屏N上只有一条亮线随偏振片转动而转动
12.夜晚,汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照射得睁不开眼。若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃,同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃,其偏振化方向正好与灯光的振动方向垂直,但还要能看清自己车灯发出的光照亮的物体。假设所有的汽车前窗和前灯玻璃均按同一要求设计,如下措施中可行的是 ( )
A.前窗玻璃的偏振化方向是竖直的,前灯玻璃的偏振化方向是水平的
B.前窗玻璃和前灯玻璃的偏振化方向都是斜向右上45°
C.前窗玻璃的偏振化方向是斜向右上45°,前灯玻璃的偏振化方向是斜向左上45°
D.前窗玻璃的偏振化方向是竖直的,前灯玻璃的偏振化方向是竖直的
13.(多选)沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的天气现象,发生沙尘暴时能见度只有十几米,天气变黄变暗,这是由于这种情况下 ( )
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.只有频率较大的一部分光才能到达地面
D.只有频率较小的一部分光才能到达地面
14.(多选)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,图像更清晰。如图甲所示,如果将感光元件置于光屏上,则不仅能在光屏上看到明暗相间的条纹,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 ( )
A.做单缝实验时,光强分布图如乙所示
B.做单缝实验时,光强分布图如丙所示
C.做双缝实验时,光强分布图如乙所示
D.做双缝实验时,光强分布图如丙所示
15.(多选)旋光仪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θ,这一角度称为“旋光角”,θ的值与糖溶液的浓度有关。将θ的测量值与标准值相比较,就能确定被测样品的含糖量了。其原理图如图所示,S是自然光源,A、B是偏振片,转动B,使到达O处的光最强,然后将被测糖溶液P置于A、B之间,则下列说法中正确的是 ( )
A.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处光强度最大,偏振片B转过的角度等于θ
D.将偏振片A转动一个角度,使得O处光强度最大,偏振片A转过的角度等于θ
课时跟踪检测(二十)
1.选C 只有光的偏振现象能说明光的传播方向与振动方向垂直,即能说明光是横波,其他的现象均不能说明光是横波,如A项的全反射现象,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,B项的干涉现象和D项的衍射现象说明光具有波动性,故C正确,A、B、D错误。
2.选ACD 当单缝宽度一定时,波长越长,衍射现象越明显,即光偏离直线传播的路径越远,条纹间距也越大;当光的波长一定时,单缝宽度越小,衍射现象越明显,条纹间距越大;光的波长一定、单缝宽度也一定时,增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距也会变宽,故选项A、C、D正确。
3.选B 根据衍射条纹的特点,光的衍射条纹与狭缝平行,且中间宽、两边窄,不等间距,故B正确。
4.选D 一切光都是横波,故A错误;根据v=λf,光在不同介质中的传播速度不同,频率相同,波长不同,故B错误;发生干涉现象的两束光频率必须相同,故C错误;利用激光的平行度非常好可以进行测距,故D正确。
5.选A 题图甲的衍射图为明暗相间的圆环,而题图乙为在影的中心有一个亮斑——泊松亮斑,故甲为光线通过圆孔后形成的衍射图样,乙为光线射到不透光的圆盘上形成的衍射图样,故A正确。
6.选B 红光通过双缝时,产生了干涉现象,而干涉图样的特点是:中央出现亮条纹,两侧对称出现等间距的明暗相间的条纹;如果将双缝中一条缝挡住,其他不改变,光屏上出现的是光的衍射条纹,衍射条纹是宽度不相等的条纹,中央亮条纹最宽,两侧为对称不等间隔的明暗相间的条纹,且距中央亮条纹远的亮条纹亮度迅速减小,故B正确,A、C、D错误。
7.选AC 当A、B两偏振片的透振方向平行时,光屏上的光强度最大;当二者透振方向垂直时,光屏上的光强度最小,几乎为零。由此可知A、C选项正确。
8.选C 衍射与干涉图样的区别:前者是中间亮条纹,越向两侧条纹宽度越小,后者明暗条纹宽度相等,可知甲图是双缝干涉条纹,乙图是单缝衍射条纹;根据小孔衍射与泊松亮斑的区别可知,小圆孔衍射的图样,中央较大的区域内是亮的,周围是明暗相间的圆环,可知丙是小圆孔衍射,丁是小圆板衍射,所以C正确。
9.选B 光的偏振现象证明光是一种横波,故B正确。
10.选A 双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹,条纹宽度相同且等间距,故甲、乙两图是双缝干涉现象,根据双缝干涉条纹间距Δx=λ可知,双缝间距d越窄,Δx越大,故甲是双缝宽间距,乙是双缝窄间距;单缝衍射条纹是中间明亮且宽大,越向两侧宽度越小越暗,而单缝越窄,中央亮条纹越宽,故丙是宽单缝,丁是窄单缝。故A正确。
11.选B 太阳光是自然光,沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P后成为偏振光,当偏振片Q与P透振方向平行时,亮度最大,当偏振片Q与P透振方向垂直时,光屏N上没有亮度,所以光屏N上光的亮度是由亮到暗,再由暗到亮,故B正确。
12.选B 如果前窗玻璃的透振方向和前灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°,则对方车辆的光与自己前窗透振方向正好成90°,光不能通过前窗,故B正确。A、C选项均会使司机不能看清前灯照亮的物体,D选项光可以透振进对面车窗内,故A、C、D错误。
13.选BD 据光发生明显衍射的条件,发生沙尘暴时,只有波长较长的一部分光线能到达地面,据λ=知,到达地面的光是频率较小的一部分。
14.选AD 双缝干涉条纹等间距,单缝衍射条纹一定不等间距,即中央宽、两边窄的明暗相间的条纹。做单缝实验时,光强分布图如题图乙所示,故A正确,B错误;做双缝实验时,光强分布图如题图丙所示,故C错误,D正确。
15.选ACD 偏振片只能让一定偏振方向的光通过,没有糖溶液时,要使到达O处的光最强,偏振片A、B的透振方向应相同;当放入样品时,由于样品的“旋光角”是θ,光线经过样品后偏振方向不再与B的透振方向相同,故到达O处光的强度会明显减弱,A正确,B错误;偏振片B转过的角度等于θ,透振方向与偏振光的方向相同时,光到达O处的强度将再次最大,C正确;同理,D正确。
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