【最新】高中物理 53 光的衍射和偏振教案 教科版选修3 4

光的衍射和偏振-粤教版选修3-4教案一、引言光是一种波动现象，它在传播过程中会发生许多特殊的现象，如衍射和偏振。

本节课将讨论这两种光的现象，旨在让学生深入了解光的性质和特点，理解光的传播规律。

二、衍射1. 实验现象实验1：在一扇窗户上垂直放一根细针，当太阳的光照在窗户上时，可以观察到光通过针眼的部分会呈现一个圆形的光斑。

实验2：使用幅射计，将一条光线发送到屏幕上，并通过一个小孔观察到它的传播过程，可以观察到光线在小孔后会出现明暗相间的光斑。

2. 衍射现象的解释当光线穿过孔隙或通过一个边缘时，它就会发生衍射。

简单来说，衍射是指光通过一些物质界面或障碍物时发生的一种现象。

衍射的现象是由于光在物体阻挡下发生了多次折射和反射，导致光波的前后缘产生干涉，形成的立体光场。

波的干涉可以产生出不同的光强度和颜色，并在空间中形成特殊的分布规律。

3. 衍射的规律衍射的规律取决于光的波长、衍射孔的大小、形状和孔隙边缘的光滑程度等因素。

当光线通过一个孔隙时，会发生岛屿、极小值、干涉环等明显的现象。

1.一般会分为两类衍射：–小孔衍射：当光通过一个小孔时，会在屏幕上形成一个亮暗相间的光斑。

–大孔衍射：当光通过一个大于相干区域的孔时，会在衍射角的周边产生明暗相间、干涉现象的环状图案。

2.衍射的定量描述：用空间角衡量光的强度，可以用夫琅禾费衍射公式表达，有助于定量描述光的衍射。

夫琅禾费衍射公式中，光的波长、衍射孔的大小和孔隙边缘的光滑程度都是衍射干涉现象的重要因素。

数学上可以用衍射极小值来表达，公式为：$$\\sin\\theta=m\\lambda/d$$其中，$\\theta$为衍射角度，m为整数，λ为波长，d为孔径。

根据这个公式，可以预测衍射角和无比的样式。

4. 衍射的应用在日常生活中，衍射的现象可以见于许多物品，如照相机、显微镜、CD、DVD等。

衍射现象不仅帮助我们学习和理解物质媒体对光的作用，而且还有很多实际的应用，例如雷达、声纳和X光衍射成像等。

《光的衍射和偏振》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）学生能够理解光的衍射现象，知道光发生明显衍射的条件。

（2）学生能够掌握光的偏振现象，理解偏振片的工作原理。

（3）学生能够运用光的衍射和偏振知识解释相关的生活现象和实际问题。

2、过程与方法目标（1）通过观察实验现象，培养学生的观察能力和分析问题的能力。

（2）通过对光的衍射和偏振现象的理论分析，培养学生的逻辑思维能力和理论联系实际的能力。

3、情感态度与价值观目标（1）激发学生对光学的兴趣，培养学生探索自然奥秘的热情。

（2）让学生体会科学研究的严谨性和科学性，培养学生实事求是的科学态度。

二、教学重难点1、教学重点（1）光的衍射现象及发生明显衍射的条件。

（2）光的偏振现象及偏振片的工作原理。

2、教学难点（1）对光的衍射现象的微观解释。

（2）理解光的偏振现象与横波的关系。

三、教学方法1、实验演示法：通过演示光的衍射和偏振实验，让学生直观地观察现象，激发学生的学习兴趣。

2、讲授法：讲解光的衍射和偏振的基本概念、原理和规律，使学生形成系统的知识体系。

3、讨论法：组织学生讨论相关的生活现象和实际问题，培养学生的思维能力和合作精神。

4、多媒体辅助教学法：利用多媒体课件展示实验过程、图像和动画，帮助学生理解抽象的概念和复杂的过程。

四、教学过程1、导入新课（1）展示一些美丽的光的衍射图片，如泊松亮斑、单缝衍射条纹等，引起学生的兴趣。

（2）提问学生：这些美丽的图案是怎么形成的？从而引出本节课的主题——光的衍射。

2、新课讲授（1）光的衍射①实验演示：在光具座上进行单缝衍射实验，让学生观察光通过单缝后的衍射现象。

②现象描述：光通过单缝后，在屏幕上形成明暗相间的条纹，中央条纹最亮最宽，两侧条纹逐渐变暗变窄。

③原理讲解：利用惠更斯原理，解释光的衍射现象是由于光在传播过程中遇到障碍物时，波面上的各点都可以看作是新的波源，发出子波，这些子波相互叠加，就形成了衍射条纹。

④发生明显衍射的条件：当障碍物或狭缝的尺寸与光的波长相当或比光的波长小时，光会发生明显的衍射现象。

3. 光的衍射与偏振-教科版选修3-4教案一、教学目标1.了解光的衍射和偏振现象的基本概念和特征。

2.掌握衍射和偏振实验的方法和操作过程。

3.能够应用所学知识解释和预测光现象。

4.培养学生的观察和实验能力，培养学生的科学精神和创新意识。

二、教学重点1.光的衍射现象及衍射的条件。

2.偏振光的概念和特点。

3.偏振片的作用及其应用。

三、教学内容与步骤1. 光的衍射现象及衍射的条件1.引入光的衍射现象，让学生观察衍射实验现象，引导学生用自己的语言描述衍射现象。

2.讲解光的衍射现象的概念和条件，帮助学生了解光的波动性质和它在各种介质中传播的方式。

3.展示一些典型的衍射实验（如单缝、双缝、圆孔等），让学生动手操作观察，并记录并分析实验数据，理解和掌握衍射现象及其条件。

2. 偏振光的概念和特点1.引入偏振光的概念及其应用。

让学生了解光的偏振现象，并提出对它的疑问。

2.通过实验和讲解，让学生了解偏振光的概念和特点，掌握不同光的偏振方式的实验方法和操作过程，帮助学生理解偏振现象背后的物理和光学机制。

3.挑选一些有代表性的偏振实验（如偏光板透过、反射、旋转现象等），让学生进行实验操作，并分析实验数据，从实验数据分析中理解和掌握偏振光的概念和特点。

3. 偏振片的作用及其应用1.通过实验和讲解，让学生了解偏振片的作用及其应用，并掌握偏振片的分类和实验方法及操作过程。

2.引出偏振片在生活和科技中的应用，让学生了解偏振片的重要性，培养学生了解和善于运用科学技术的意识和能力。

四、教学方法1.实验法：通过实验方法让学生亲身参与和操作，通过观察和分析实验现象和数据，让学生深刻理解和掌握光的衍射和偏振现象。

2.讲述法：通过讲解、示范等方式，深入讲解和掌握光的衍射和偏振的基本原理和概念，引导学生探索学习方法和思路。

3.自学法：通过阅读课本和相关教材资料，使学生自学相关知识，理解和掌握光学的基本概念和原理。

五、教学评价通过考试、实验记录、小组讨论等方式，评估学生对光的衍射和偏振现象的理解和掌握情况，以及对课程中相关实验的操作技能和实验数据分析能力的掌握情况。

3 光的衍射与偏振4 激光[学习目标] 1.知道光产生明显衍射现象的条件，了解几种不同衍射现象的图样.2.能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析.3.认识光的偏振现象，知道光是横波.4.知道偏振光和自然光的区别，能用偏振知识来解释生活中的一些常见光学现象.5.了解激光的特性及应用.一、光的衍射1.光的衍射：光通过很小的狭缝(或圆孔)时，明显地偏离了直线传播方向，在屏上散开到相当大的范围，这种现象叫做光的衍射.2.衍射图像(1)定义：衍射时产生的明暗条纹或光环.(2)单缝衍射图像的特点①单色光：中央有一条较宽较亮的条纹，两边是对称而明暗相间的条纹，亮条纹的强度向两边很快减弱.②白光：中央是一条白条纹，两边是很快减弱的彩色条纹.3.光的衍射现象进一步证明了光具有波动性.二、光的偏振1.线偏振光：如果光振动的方向限在一个平面，这种光叫线偏振光.2.自然光：通常光源发出的光(包括太阳光)是由大量的、振动方向不同而互不相干的线偏振光组成的，称为自然光.3.光的偏振现象进一步证实光是横波.三、激光激光的特点及应用[即学即用]1.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.( √)(5)用激光做双缝干涉实验这是应用了激光具有高度的相干性的特点.( √)2.下列四幅图片中属于光的干涉的是________，属于光的的衍射的是________.答案 a bd一、光的衍射[导学探究] (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现象的变化.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.[知识深化] 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(3)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.图2②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.二、单缝衍射与双缝干涉的比较1.不同点(1)产生条件⎩⎪⎨⎪⎧ 单缝衍射：只要狭缝足够小双缝干涉：频率相同的两列光波相遇叠加(2)图样⎩⎪⎨⎪⎧ 单缝衍射的图样是中央为最宽最亮的亮条纹，两侧亮条纹变暗变窄双缝干涉的图样是亮度相同的等间距的条纹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.针对训练 (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Ⅰ和Ⅱ；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，再根据条纹宽度的有关因素分析即可.题图(c)为中间最宽且不等间距明暗相间条纹，是衍射条纹，再根据条纹宽度的有关因素进行分析即可.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[导学探究] 如图5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？图5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；当偏振片Q与P的透振方向垂直时，光不能透过Q.[知识深化] 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(多选)如图6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( )图6A.图中a光为偏振光B.图中b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处将看到光亮答案BD解析自然光在垂直于传播方向的平面内，沿各个方向的振动是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光.从电灯直接发出的光为自然光，故A错；它通过偏振片A后，即变为偏振光，故B对；设通过A的光沿竖直方向振动，而偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光，则P点无光亮，以SP为轴将B转过180°后，P处仍无光亮，故C 错；以SP为轴将B转过90°后，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，故D对.四、激光的特点和应用[导学探究] 激光作为一种人造光源在科研、通信、工业生产、军事科技等领域都有着广泛应用，如激光干涉仪、激光切割机、激光炮等，如图7.激光的应用如此广泛，激光到底具有哪些特性？图7答案 1.强度大.2.方向性好.3.单色性好.4.相干性好.5.覆盖波段宽而且可调谐.例4关于激光的应用问题，下列说法中正确的是( )A.光纤通信是应用激光方向性非常好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中传递信息的B.计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用激光有相干性的特点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 C解析由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用了激光的相干性好，A错误；计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的方向性好，B错误；医疗中用激光做“光刀”利用了激光的亮度高、强度大的特点，C正确；激光测距利用的是激光的方向性好的特点，D错误.1.(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)( )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.2.(单缝衍射与双缝干涉的比较)如图8所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点可以得出的正确结论是( )图8A.a 、b 是光的干涉图样B.c 、d 是光的干涉图样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 A解析 干涉条纹是等间距的条纹，因此a 、b 是干涉图样，c 、d 是衍射图样，故A 项正确，B 项错误；由公式Δx ＝l dλ可知，条纹宽的入射光的波长长，所以a 图样的光的波长比b 图样的光的波长长，故C 项错误；c 图样的光的波长比d 图样的光的波长长，故D 项错误.3.(光的偏振的应用)(多选)鉴别奶粉的质量，奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量.偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了.如图9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9A.到达O 处的光的强度会明显减弱B.到达O 处的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 处光的强度仍为最大，偏振片B 转过的角度等于αD.将偏振片A 转动一个角度，使得O 处光的强度仍为最大，偏振片A 转过的角度等于α 答案 ACD解析 自然光通过偏振片后得到振动方向与偏振片的透振方向平行的偏振光，该偏振光经被测样品后，其偏振方向发生了偏转，即相对于光的传播方向向左或向右旋转一个角度α，到达B 的光的偏振方向与B 的透振方向不完全一致，故O 处光的强度会明显减弱，故A 正确，B 错误；若将A 或B 转动一个角度，使得O 处光的强度仍为最大，说明它们转过的角度等于α，故C 、D 都正确.4.(激光的应用)(多选)激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船，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，以极高的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空.激光火箭利用了激光的( )A.单色性好B.方向性好C.高能量D.相干性好答案BC解析由于激光站与火箭相距较远，为了减少能量损失，必须要求激光具有很好的方向性，同时利用激光的高能量特点.一、选择题考点一光的衍射1.(多选)用游标卡尺观察光的衍射现象时，下列说法中正确的是( )A.游标卡尺形成的狭缝应平行于日光灯，且狭缝远离日光灯，人眼也远离狭缝进行观察B.游标卡尺狭缝平行于日光灯观察时，可观察到中央为白色条纹，两侧为彩色条纹，且彩色条纹平行于日光灯C.狭缝宽度由0.5mm缩小到0.2mm，条纹间距变宽，亮度变暗D.狭缝宽度由0.5mm扩展到0.8mm，条纹间距变宽，亮度变暗答案BC解析当游标卡尺狭缝平行于日光灯，狭缝远离日光灯时，眼睛应靠近狭缝进行观察，观察到平行于日光灯的彩色条纹，且中央为白色条纹，A错误，B正确；狭缝越小，衍射现象越明显，即条纹间距变宽，但亮度变暗，C正确，D错误.2.(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，黄光波长大于绿光波长，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.3.(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λ＝c f知，到达地面的光是频率较低的一部分光，故选项B 、D 正确.4.(多选)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.5.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6.(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AB7.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，当单缝S 越窄时，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Δx＝lλ，由公式可得，条纹间距与波长λ、缝与屏之间的距离l成正比，与双缝间的距离d成d反比，故C正确，D错误.8.一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 B考点三光的偏振9.(多选)如图所示，一束自然光通过偏振片照射到光屏上，则图中光屏上发亮的有(偏振片上用箭头表示其透射方向)( )答案ABD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，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，则能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.11.如图4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向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化.设偏振片1和偏振片2透振方向相同，关于这种温度计的工作原理，正确的说法是( )图4A.到达偏振片2的光的振动方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大B.到达偏振片2的光的振动方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大C.到达偏振片2的光的振动方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小D.到达偏振片2的光的振动方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小答案 B解析根据题意知，温度变化越大，光通过光纤时振动方向变化越大，偏振片1和偏振片2的透振方向是相同的，光从光纤中通过时振动方向变化越大，透过偏振片2的光强度就会越小，所以光接收器接收的光强度也就会越小，因此选项B正确.考点四激光及应用12.(多选)以下说法中正确的是( )A.激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性B.由于激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象C.光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物D.普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息，而全息照相技术还可以记录光波的相位信息答案ACD二、非选择题13.(光的衍射)某同学自己动手制作如图5所示的装置观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，整个装置位于一暗箱中，实验过程如下：图5(1)该同学用一束太阳光照射A屏时，C屏上没有出现干涉条纹；移去B屏后，在C屏上出现不等间距条纹，此条纹是由于______________产生的.(2)移去A屏后，遮住缝S1或缝S2中的任一个，C屏上均出现一窄亮斑，出现以上实验结果的主要原因是______________________________________.(3)若光通过缝S1或缝S2后在C屏上依次出现如图6甲、乙、丙、丁所示条纹，说明了什么？________________________________________________________________________.图6答案(1)光的衍射(2)双缝S1、S2太宽(3)缝S1或缝S2越来越窄解析(1)移去B屏后只剩下单缝，故发生单缝衍射现象形成条纹，故此条纹是由于光的衍射产生的.(2)没有出现明暗相间的条纹而只出现一个窄亮斑，说明衍射现象不明显，故主要原因是双缝S1、S2太宽.(3)从四张照片的单缝衍射图样可以看出，由题图甲到题图丁，衍射现象越来越明显，说明缝S1或缝S2越来越窄.。

《光的衍射和偏振》说课稿尊敬的各位评委、老师：大家好！今天我说课的题目是“光的衍射和偏振”。

下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。

一、教材分析“光的衍射和偏振”是高中物理光学部分的重要内容，在人教版高中物理选修 3-4 第十三章第五节和第六节。

这部分内容既是对光的直线传播规律的拓展和深化，也为后续学习光的干涉、光的波动性等知识奠定了基础。

教材首先通过实验引入光的衍射现象，让学生直观地感受到光在遇到障碍物时会偏离直线传播，从而打破了光沿直线传播的固有观念。

接着，教材详细介绍了单缝衍射、圆孔衍射和泊松亮斑等典型的衍射现象，使学生对光的衍射有了更深入的理解。

在光的偏振部分，教材从偏振现象的观察入手，引导学生认识到光具有偏振性，并通过实验和理论分析，解释了偏振现象产生的原因和偏振光的应用。

二、学情分析学生在之前的学习中已经掌握了光的直线传播、折射和反射等基本规律，对光的波动性有了一定的认识，但对于光的衍射和偏振这两个较为抽象的概念还比较陌生。

此外，高中生的抽象思维能力和逻辑推理能力已经有了一定的发展，但在理解复杂的物理现象和理论时仍可能存在困难。

因此，在教学中需要通过实验演示、多媒体辅助等手段，帮助学生建立起清晰的物理图像，降低学习难度。

三、教学目标1、知识与技能目标（1）学生能够理解光的衍射现象，知道衍射条纹的特点和产生条件。

（2）学生能够理解光的偏振现象，知道偏振光的产生方式和应用。

2、过程与方法目标（1）通过观察实验现象，培养学生的观察能力和分析问题的能力。

（2）通过对光的衍射和偏振现象的理论分析，培养学生的逻辑推理能力和科学思维能力。

3、情感态度与价值观目标（1）让学生感受到物理实验的魅力，激发学生对物理学科的兴趣。

（2）通过对光的波动性的学习，使学生认识到物理学的发展是一个不断探索和创新的过程，培养学生的科学精神和创新意识。

《光的衍射与偏振》
【知识与能力目标】
1、知道光的衍射现象，知道发生明显的光的衍射现象的条件
2、知道衍射条纹和干涉条纹的区别
3、了解单缝衍射、小孔、圆屏衍射，并能用相关知识对生活中的有关现象进行解释和分析
4、知道振动中的偏振现象，知道只有横波有偏振现象．
5
、知道偏振光和自然光的区别，知道偏振光的一些应用．
【过程与方法目标】
通过观察演示实验，概括出光的衍射规律以及光的偏振原因，提高学生通过实验获得实验信息能力，以及理解和概括能力．
【情感态度价值观目标】
通过实验探究，培养学生的科学态度和科学作风。

【教学重点】
光的衍射现象、发生明显的光的衍射现象的条件。

光是横波
【教学难点】
条纹的特征，偏振特点
多媒体课件
复习引入：
什么是波的衍射现象，发生明显衍射现象的条件是什么？
光的干涉现象证明了光具有波动性，既然光是一种波，那么光在传播过程中是否也能发生衍射现象呢？
屏幕展示水波衍射的画面，勾起学生第二章机械波相关知识的回忆。

5 光的衍射【教学目标】1、了解光的衍射现象，知道发生明显的光的衍射现象的条件。

2、认识衍射条纹和干涉条纹的区别，定性了解衍射条纹形成的原理。

3、知道实现光的衍射的途径是多种多样的，进一步强化对光的波动性的认识。

【教学重点】光的衍射现象、发生明显的光的衍射现象的条件。

【教学难点】光发生衍射后，为什么会有条纹形成。

【教具】激光器、可调单缝一个、宽度为0.025mm的单缝一个、光栅五个、剔须刀片一块【教学过程】○、复习&引入复习提问1：什么是波的衍射现象，发生明显衍射现象的条件是什么？☆学生：回忆、答问…引入：光的波长的数量级是多少？要光发生明显的衍射现象，容易吗？☆学生：10－7m ；不容易。

正因为实现光波的衍射比起机械波的衍射要难得多，所以在一个相当长的时期内，光能够发生衍射的观点根本不被人们所接受，光的波动说也就欠缺了说服力。

但是，功夫不负有心人，随着技术条件的进步、科学家们的不懈努力，关于光的衍射的研究终于获得了突破，而其中又以法国的菲涅尔、德国的夫琅和费等科学家最为成功。

演示：单缝衍射实验a、学生观察宽度为0.025mm的单缝、可调单缝；b、用可调单缝进行（菲涅尔衍射）实验（肉眼直接对着单缝观察）；c、用0.025mm的单缝进行（夫琅和费衍射）实验；d、学生观察观察实验现象、表达实验结果。

总结：①光线离开直线路径绕过障碍物阴影里去；②衍射区域的光强有规则地分布。

过渡：衍射现象中，由于光强的规则分布，光屏上也出现了条纹，我们把它们称为衍射图样，衍射图样和（杨氏）干涉图样是一样的吗？☆学生：不同。

比较单色光的双缝干涉图样与单色光的单缝衍躯干图样，它们各有什么特点？☆学生：观察实验现象、参看教材彩图2《光的干涉和衍射》，比较衍射图样和干涉图样的差别…干涉：条纹间距基本相等，条纹的亮度衰减较小；我们已经知道了干涉图样是怎样形成的，并能够求出杨氏双缝干涉的条纹间距，那么，单缝衍射的图样又是怎样形成的呢？a、定性解释——b 、定量解释—— *a 一定，对于合适的θ = θ1 ，总可以找到asinθ1 = ·2k （图1展示了k = 1的情形）此时，将单缝出发的子波面划分为2k 个“半波带”（图1中，AB 是一个半波带、BC 是第二个）。

光的衍射教学要求：1、知道光的衍射现象2．知道产生光的衍射现象的条件：障碍物或孔、缝的大小比光的波长小或与波长相仿时，才能观察到明显的衍射现象．3．知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种近似．重点和难点：产生光的衍射现象的条件课时：1课时基本教学过程光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的另一特征是波的衍射现象，光是否具有衍射现象呢？如果有衍射现象，为什么在日常生活中我们没有观察到光的衍射现象呢？水波、声波都会发生衍射现象，它们发生衍射的现象特征是什么？一切波都能发生衍射，通过衍射把能量传到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多．（播放视频）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。

二、单缝衍射条纹的特征1、中央亮纹宽而亮．2、两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗．单缝衍射规律：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，光波波长大的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大．3、白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮条纹为白色，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，内侧为紫色．泊松亮斑：不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果．历史上曾有一个著名的衍射图样——泊松亮斑．三、衍射光栅衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离的排列起来形成的光学仪器。

可分为透射光栅和反射光栅。

干涉条纹与衍射条纹的区别：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。

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。

光的衍射现象说明光的直线传播是有条件的，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。

四、练习例1：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黑相间的直条纹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，说明光沿直线传播，不存在光的衍射例2：用平行的单色光垂直照射到中央有孔的不透明圆板，当孔逐渐减小时,在圆板后面的屏上可以看到什么现象？例3：下面四种现象中，哪些不是光的衍射现象造成的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说明：1．课本只要求学生初步了解光的衍射现象，不做理论讨论，因此与机械波类比和观察实验现象是十分重要的．首先，要结合机械波的衍射，使学生明确光产生衍射的条件．2．除了演示实验外，要尽可能多地让学生自己动手做实验进行观察．包括节后的“做一做”，以及观察小孔衍射（在铝箔或胶片上打出尺寸不同的小孔，以小电珠作光源，距光源lm～2m，眼睛靠近小孔观察光通过小孔的衍射花样棗彩色圆环）．还可让学生通过羽毛、纱巾观看发光的灯丝门4见到的彩色花样可不作解释）等等，以补学生对这一现象的不熟悉和帮助学生理解．3．在本节后的阅读材料中提到泊松亮斑——油松原以为这下子可以驳倒菲涅尔的波动理论了，可事与愿违，菲涅尔和阿拉果接受了泊松的挑战，用实验验证了这个理论结论，实验却成了波动理论极其精彩的实证，菲涅尔为此获得了科学奖金（1819年）．这个科学小故事告诉我们，在科学研究上必须重视理论的指导作用和实践的检验作用；作为科研工作者，必须有坚定的自信心和踏实勤奋的工作态度．今天的学习，在掌握知识的同时，也应培养自己这方面的好品质、好作风．4．应该让学生了解，光的直进，是几何光学的基础，光的衍射现象并没有完全否定光的直进，而是指出了光的直进的适用范围或者说它的局限性．高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。

5． 3《光的偏振》学案【学习目标】1．通过实验，认识振动中的偏振现象，知道只有横波有偏振现象。

2．了解偏振光和自然光的区别，从光的偏振现象知道光是横波。

3．了解日常见到的光多数是偏振光，了解偏振光在生产生活中的一些应用。

【学习重点】光的偏振实验的观察和分析。

【知识要点】1．偏振现象我们这里用的太阳光源包含了垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且各个方向振动的光波强度都相同，这种光叫自然光。

通过起偏器后，这种光就只能沿着一个特定方向振动，这种光叫做偏振光。

横波只沿着某一个特定方向振动，称为波的偏振。

只有横波才有偏振现象。

h3Rx6SXKPE2．偏振片3．偏振现象的应用<1）偏振滤光片<2）车灯玻璃和挡风玻璃<3）偏光眼镜<观看立体电影）<4）拍摄水面景物<5）液晶显示【典型例题】例题1．两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯的前面以致没有光通过。

如果将其中的一片旋转180°，在旋转过程中，将会产生下述的哪一种现象h3Rx6SXKPEA．透过偏振片的光强先增强，然后又减弱到零B．透过的光强先增强，然后减弱到非零的最小值C．透过的光强在整个过程中都增强D．透过的光强先增强，再减弱，然后又增强解读：起偏器和检偏器的偏振方向垂直时，没有光通过；二者的偏振方向平行时，光强度达到最大.当其中一个偏振片转动180°的过程中，两偏振片的方向由垂直到平行再到垂直，所以通过的光强先增强，又减小到零.h3Rx6SXKPE答案：A例题2．夜间行车时，对面来车的车灯的强光刺眼会使司机看不清路况，因此两车交会前要交替灭灯，同时减速，这样很不方便。

科学家设想，把每辆车前大灯罩玻璃换成偏振片，把车前挡风玻璃也设计一块偏振片，偏振片的透振方向一致，且都与水平面成45°角，如图所示，当夜晚行车时，就能避免对方灯光刺眼，且司机对自己车灯发出的光感觉和不加偏振片相同。

教学设计
第六节光的偏振
一、教学内容分析
《光的偏振》这节课选自人教版高中物理选修3-4 的第十三章的第6 节，光的偏振的知识基
础是在机械波的形成和传播、波的衍射和干涉、光的干涉和衍射的基础上安排的。

本节课通过介绍横波
的偏振现象，使学生运用类比的方法，证实了光的偏振现象---光是横波。

利用光的偏振现象的
原理，讲述了光的偏振现象在现实生产、生活、科技等方面的应用。

二、教学对象分析
本节课的教学主体是高中二年级学生，学生已经掌握了机械波的形成和传播、波的衍射和干涉、光的干涉和衍射的基础知识，知道光是一种波。

处于高二年级的学生已经具有一定的观察、类比和分析推理能力，具有初步的抽象思维和科学探究能力。

学生在生活中可能已经见到过光的偏振现象，但对于光的偏振现象是比较抽象的。

本节教学内容既有物理基础知识，又联系实际生活。

学生通过观察体验、动手实践及实验探究过程可以体会光的偏振现象及其在生活、生产、科技中的应用。

三、教学流程
四、教学设计思路。

5.3《光的衍射与偏振》教案三维教学目标1、知识与技能（1）认识光的衍射现象，使学生对光的波动性有进一步的了解；（2）了解光产生明显衍射的条件，及衍射图样与波长、缝宽的定性关系。

2、过程与方法（1）通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力；（2）通过观察实验培养学生观察、表述物理现象，概括规律特征的能力，学生亲自做实验培养学生动手的实践能力。

3、态度、情感、价值观（1）通过对“泊松亮斑”的讲述，使学生认识到任何理论都必须通过实践检验，实验是检验理论是否正确的标准。

教学重点：通过众多的光的衍射实验事实和衍射图片来认识光的波动性；光的衍射现象与干涉现象根本上讲都是光波的相干叠加。

教学难点：正确认识光发生明显衍射的条件；培养学生动手实验能力，教育学生重视实验，重视实践1、常见的衍射现象有那些？小孔衍射、小屏衍射、单缝衍射、边缘衍射。

例1：在观察光的衍射现象的实验中，通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝，观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝(灯管或灯丝都要平行于狭缝)，可以看到（）A.黑白相间的直条纹B.黑白相间的弧形条纹C.彩色的直条纹D.彩色的弧形条纹例2：在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹.若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，这时（）A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D.屏上无任何光亮2、为什么平时很难见到光的衍射现象？（发生衍射现象的条件）因为发生明显衍射现象的条件为：缝、孔、障碍物的尺度与波长接近时。

由于光的波长很短，所以生活中很难看到光的衍射现象。

3、什么是“泊松亮斑”？谁提出了“泊松亮斑”？提出的目的是什么？谁证实了“泊松亮斑”的存在？你从中能体会到什么？著名数学家泊松根据菲涅耳的波动理论推算出：把一各不透光的小圆盘放在光束中，在小圆盘后方的光屏上，圆盘阴影中央出现一个亮斑。