4.6&4.7 光的衍射与偏振&激光（wrord教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第一册（教科版）

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6　光的衍射与偏振

7　激光

学习目标素养提炼

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。

物理观念：光的衍射现象、光的偏振

现象、线偏振光、激光

科学思维：产生明显衍射现象的条

件、线偏振光的获得

科学态度与责任：衍射现象、偏振现

象及激光的应用

一、光的衍射

1．单缝衍射现象

(1)当单缝较宽时，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变细。

(3)当单缝调到很窄时，光通过单缝后就明显地偏离了直线传播方向，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，并且出现了明暗相

间的条纹；再调小单缝，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亮条纹；反之，应该属于亮

区的地方也会出暗的区域。这种现象叫作光的衍射。

3．衍射图样

衍射时产生的明暗相间的图样叫作衍射图样。

[判断正误]

(1)白光通过盛水的玻璃杯时，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现象。

(×)

(2)用两支圆柱形铅笔并在一起，形成一个狭缝，使狭缝平行于日光灯，会看到

彩色的衍射条纹。(√)

二、光的偏振

1．偏振：当狭缝的方向与绳的振动方向相同时，绳上横波可以传过去；狭缝的

方向与绳的振动方向垂直时，绳上的横波就不能通过了，这种现象叫作偏振。

2．线偏振光：光振动的方向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、振动方向不同的线偏

振光组成，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

动方向与偏振片透光方向平行的成分可以通过偏振片，于是就得到了线偏振光。

5．光的偏振现象证明光是横波。

[思考]　看过立体电影的人都会知道，看立体电影时需要戴一副特制的眼镜。

你知道这是为什么吗？特制的眼镜又有什么特点呢？

提示：这一切都跟线偏振光有关，立体电影拍摄时是利用线偏振光，放映时也

是利用线偏振光，戴的眼镜是偏振片。

三、激光

激光的特性及应用

特性应用

强度大、方向性好、单色性好激光加工、激光医学

相干性好、覆盖波段宽而且可

调谐

激光检测、激光全息照相、光纤通信、激光

照排

[判断正误]

(1)激光可以进行光纤通信是利用了相干性好的特点。(√)

(2)激光可用做“光刀”来切开皮肤是利用激光的相干性好的特点。(×)

(3)利用激光测量地球到月球的距离，应用了激光“平行度”非常好的性质。

(√)

要点一　三种衍射图样特点的比较

[情景探究]　(1)让一束激光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，屏幕上出现

条纹。缝间距变小时，条纹有什么变化？

提示：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)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。

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，亮纹的亮度降低。

(3)中央亮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，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。

(4)用白光做单缝衍射时，中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹

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

形亮条纹的亮度越弱，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。

[典例 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(　　)

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