新教材同步辅导2023年高中物理第四章光及其应用第七节激光课件粤教版选择性必修第一册.pptx

第四章第四章 光及其应用光及其应用学习目标物理与STSE1知道光的衍射现象，知道产生明显衍射现象的条件2知道光的偏振现象，知道光是横波3能运用偏振知识来解释生活中的一些常见光学现象4了解激光的特点和应用 泊松亮斑是光的 用偏振眼镜可以衍射 观看立体电影知识点一光的衍射1狭缝衍射现象(1)当狭缝较宽时，光屏上是一条亮的光带，符合光的直线传播规律(2)当狭缝变窄时，光屏上会出现中央亮且宽、两边对称分布、明暗相间的光带，整个图样远大于光通过狭缝按直线传播所能照亮的区域(3)定义：光绕过了狭缝边缘传播，而不是直线传播2发生明显衍射现象的条件：在障碍物的尺寸与光的波长相当，甚至小于光的波长知识点二光的偏振1偏振片由特殊的材料制成，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2偏振光(1)实验：太阳光通过两块偏振片，当两块偏振片的透光方向一致时，观察到的光最强；当两块偏振片的透振方向垂直时，几乎观察不到光(2)定义：具有特定方向的光(3)光的偏振现象说明光是一种横波3偏振现象的应用偏振光眼镜、照相机镜头前的偏振滤光片、车灯眩光的消除等知识点三激光1特点：单色性好、相干性好、平行度好、亮度高2应用(1)光导纤维：激光的亮度高，能在一定程度上保证携带信号的光在传输很长时间后仍具有足够的亮度单色性好，只要选择好光入射到光纤的角度，则所有携带信号的光都满足全反射条件(2)测量距离和跟踪目标：雷达对准目标发出一个极短的激光脉冲，通过测量从发射脉冲到接收回波的时间，可算出目标的距离(3)医学上：可作“光刀”，还可以用水激光治疗牙疼(4)可预测天气预报(5)全息照相：能同时记录振幅和相位的照相利用了激光的相干性、平行度好和亮度高的特点 核心素养物理观念光的衍射光的偏振激光科学思维能运用光的衍射、偏振和激光的知识来解释生活中的一些常见光学现象科学探究通过讨论和对实验的观察了解光的衍射、偏振现象以及激光的应用，加深对衍射、偏振和激光的理解科学态度与责任培养学生坚定的自信心、踏实勤奋的工作态度和热爱科学的品质 小试身手1(多选)对光的衍射现象的定性分析，正确的是()A光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象B衍射条纹图样是光波相互叠加的结果C光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论解析：根据光的衍射现象的定义可知A正确；衍射图样中有亮、暗条纹，这是光波相互叠加的结果，加强区为亮条纹，减弱区为暗条纹，B正确；因为衍射也是波特有的现象，所以光的衍射现象的发现为光的波动说提供了有力证据，C正确；当障碍物较大时，光的衍射很弱，光几乎沿直线传播，即光的直线传播只是特殊情况下的近似，二者是统一的，D错误答案：ABC2在拍摄日落时水面下的景物时，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解析：由于反射光的干扰，景物的像常常比较模糊，装上偏振片的目的是减弱反射光，且透振方向与反射光的振动方向垂直，但不能增强透射光答案：A3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平行度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，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平行度好，B错误；医疗中用激光做“光刀”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：C探究一光的衍射1狭缝衍射(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所示【典例1】(多选)在狭缝衍射实验中，下列说法正确的是()A将入射光由黄光换成绿光，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，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，条纹间距越大，B错误；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，D正确答案：ACD(1)对于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，而图样的分布规律、影响因素都是类似的1如图所示分别为红光和绿光在相同条件下的干涉和衍射图样下列判断正确的是()A图甲是绿光的衍射图样B图乙是红光的干涉图样C图丙是红光的衍射图样D图丁是绿光的干涉图样2用如图甲所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图乙所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围下列说法正确的是()A此实验说明了光不沿直线传播且具有粒子性B用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同C若只将圆孔变小，则中央亮斑和亮纹的亮度反而变大D若只将圆孔变小，则屏上得到的衍射图样的范围将会变大解析：此实验说明了光的衍射现象，且光具有波动性，A错误；用不同波长的光做实验，衍射图样并不相同，因为波长越长，对同一圆孔而言，衍射现象越明显，B错误；圆孔变小，透光强度变小，中央亮斑和亮纹的亮度变弱，C错误；圆孔变小，衍射现象更明显，衍射图样的范围反而变大，D正确故选D.答案：D探究二对光的偏振的理解1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，这个方向叫作“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2光的偏振的应用(1)偏振眼镜：登山运动员在攀登雪峰时，偏振眼镜可避免雪地反射光的伤害；夜间行车可减弱对面行驶过来的车辆的灯光进入眼睛的光强(2)偏振滤光片：在拍摄太阳斜照的水下景物或玻璃门窗里的图景时，会起到有效地减弱水面、玻璃面反射光的作用，获得清晰的照片【典例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错误；它通过偏振片A后，即变为偏振光，故B正确；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错误；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正确答案：BD(1)当偏振片的偏振方向与光的偏振方向夹角不同时，通过偏振片的光的强度不同(2)当偏振片的偏振方向与光的偏振方向夹角为90时，将无光通过偏振片3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)()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，垂直时不能通过故选C.答案：C4(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，这一角度称为“旋光度”，的值只与糖溶液的浓度有关，将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()A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D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，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，故C、D都正确答案：ACD探究三激光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、偏振方向均相同，两列相同激光相遇可以发生干涉激光是人工产生的相干光2激光的特点(1)单色性好：激光发射的光谱宽度很窄，是单色产生很好的光源(2)相干性好：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(3)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(4)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【典例3】(多选)激光技术是在1958年发明的激光被誉为神奇的光关于激光的应用下列说法中正确的是()A激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量就集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度B由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息C用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响D能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光通过地球大气不会发生折射解析：激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量就集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度，故A正确由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息，故B正确用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光方向性好、能量高，能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光平行度好，方向性好，但都会不同程度地受大气影响，故C、D错误答案：AB5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平行度好C高能量 D相干性好解析：利用激光的高能量特点，使推进剂急剧膨胀，喷出类似于现代火箭的燃料燃烧后产生的燃气流答案：C6(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解析：普通光源发出的光(即使是所谓的单色光)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质的区别，A项不合题意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项不合题意，C项符合题意在日常的生产、生活中很多方面都用到了激光，D项符合题意答案：CD。