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現(xiàn)代文閱讀Ⅰ
把握共性之“新”　打通應(yīng)考之“脈”
第四章　光
5．光的衍射　
6．光的偏振　激光
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1．了解光的衍射現(xiàn)象、偏振現(xiàn)象，知道激光的特性，知道自然光和偏振光的區(qū)別。2．了解光產(chǎn)生明顯衍射的條件，知道光是一種橫波。3．通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解光的衍射現(xiàn)象及偏振現(xiàn)象。4．通過(guò)生活中實(shí)例觀察，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)物理之美，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。
必備知識(shí)·自主預(yù)習(xí)儲(chǔ)備
知識(shí)點(diǎn)一　光的衍射
1．定義：光通過(guò)很小的狹縫(或圓孔)時(shí)，明顯地偏離了________的方向，在屏上應(yīng)該出現(xiàn)陰影的區(qū)域出現(xiàn)明條紋或亮斑，應(yīng)該屬于亮區(qū)的地方也會(huì)出現(xiàn)____________的現(xiàn)象。
直線傳播
暗條紋或暗斑
2．衍射圖樣：衍射時(shí)產(chǎn)生的________或光環(huán)。
3．單縫衍射：?jiǎn)紊馔ㄟ^(guò)狹縫時(shí)，在屏幕上出現(xiàn)____相間的條紋，中央為__條紋，中央條紋最__最亮，其余條紋變__變暗；白光通過(guò)狹縫時(shí)，在屏上出現(xiàn)____條紋，中央為__條紋。
4．圓孔衍射：光通過(guò)小孔時(shí)(孔很小)在屏幕上會(huì)出現(xiàn)____相間的圓環(huán)。
明暗條紋
明暗
亮
寬
窄
彩色
白
明暗
5．衍射光柵
(1)結(jié)構(gòu)
由許多____的狹縫等距離排列起來(lái)形成的光學(xué)儀器。
(2)衍射圖樣特點(diǎn)
與單縫衍射相比，衍射條紋的寬度____，亮度____。
等寬
變窄
增加
思考　“當(dāng)障礙物較大時(shí)，衍射現(xiàn)象就不會(huì)發(fā)生”，這種觀點(diǎn)正確嗎？
提示：不正確。
體驗(yàn)1．思考辨析(正確的打√，錯(cuò)誤的打×)
(1)白光通過(guò)盛水的玻璃杯，在適當(dāng)?shù)慕嵌龋煽吹讲噬猓枪獾难苌洮F(xiàn)象。 (　　)
(2)用兩支圓柱形鉛筆并在一起，形成一個(gè)狹縫，使狹縫平行于日光燈，會(huì)看到彩色的衍射條紋。 (　　)
×
√
知識(shí)點(diǎn)二　光的偏振
1．自然光和偏振光
(1)自然光：太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于____方向上沿____方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同。
(2)偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某個(gè)____的方向振動(dòng)的光。
傳播
一切
特定
2．光的偏振
偏振現(xiàn)象 只有沿偏振片的“ ______方向”振動(dòng)的光波才能通過(guò)偏振片
結(jié)論 偏振現(xiàn)象表明光是一種__波
偏振光的形成 ①自然光通過(guò)______后，得到偏振光
②自然光在介質(zhì)表面反射時(shí)，____光和____光都是偏振光
偏振現(xiàn)象的應(yīng)用 把偏振片裝在照相機(jī)鏡頭前
透振
橫
偏振片
反射
折射
體驗(yàn)2．思考辨析(正確的打√，錯(cuò)誤的打×)
(1)偏振光沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同。 (　　)
(2)自然光通過(guò)偏振片后成為偏振光。 (　　)
(3)除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通常看到的絕大部分光都是偏振光。 (　　)
(4)如果偏振片的透振方向與偏振光的振動(dòng)方向垂直，偏振光幾乎不能透過(guò)偏振片。 (　　)
×
√
√
√
知識(shí)點(diǎn)三　激光
特點(diǎn) 性質(zhì) 應(yīng)用
相干性 只有頻率____、相位差____、振動(dòng)方向____的光才是相干光。激光是一種人工產(chǎn)生的相干光，具有高度的相干性 光纖通信
相同
恒定
一致
特點(diǎn) 性質(zhì) 應(yīng)用
平行度 激光的______非常好，在傳播很遠(yuǎn)的距離后仍能保持一定的強(qiáng)度 精確的測(cè)距
高亮度 它可以在很小的____和很短的____內(nèi)集中很大的____ 用激光束切割、焊接；醫(yī)學(xué)上可以用激光做“光刀”
平行度
空間
時(shí)間
能量
體驗(yàn)3．思考辨析(正確的打√，錯(cuò)誤的打×)
(1)激光是自然界普遍存在的一種光。 (　　)
(2)激光是一種人工產(chǎn)生的相干光。 (　　)
(3)用激光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)這是應(yīng)用了激光具有高度的相干性的特點(diǎn)。 (　　)
(4)激光精確測(cè)距是利用了激光的平行度好的特點(diǎn)。 (　　)
×
√
√
√
關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成
取3塊不透光的板，在每塊板的中間各開1個(gè)圓孔，3塊板所開的圓孔大小不一。先用點(diǎn)光源照射圓孔最大的那塊板，
在屏上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)明亮的圓形光斑圖a；再換上圓孔中
等的那塊板，在屏上會(huì)出現(xiàn)圖b；最后用圓孔最小(直
徑約為1 mm)的那塊板，在屏上會(huì)出現(xiàn)圖c。
(1)圖b中的屏上產(chǎn)生了什么現(xiàn)象？
(2)比較屏上圖b和圖c說(shuō)明了什么？
提示：(1)衍射。
(2)孔越小，衍射現(xiàn)象越明顯。
考點(diǎn)1　光的衍射
1．產(chǎn)生明顯衍射的條件
障礙物的尺寸跟光的波長(zhǎng)相近或比光的波長(zhǎng)還要小時(shí)能產(chǎn)生明顯的衍射。對(duì)同樣的障礙物，波長(zhǎng)越長(zhǎng)的光，衍射現(xiàn)象越明顯；對(duì)某種波長(zhǎng)的光，障礙物越小，衍射現(xiàn)象越明顯。由于波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射性越好，所以觀察到聲波的衍射現(xiàn)象就比觀察到光波的衍射現(xiàn)象容易得多。
2．三種不同的衍射現(xiàn)象及特點(diǎn)
(1)單縫衍射
①現(xiàn)象：如圖所示，點(diǎn)光源S發(fā)出的光經(jīng)過(guò)單縫
后照射到光屏上，若縫較寬，則光沿直線傳播，
傳播到光屏上的AB區(qū)域；若縫足夠窄，則光不再沿直線傳播而是傳到幾何陰影區(qū)，在AA′、BB′區(qū)出現(xiàn)明暗相間的條紋，即發(fā)生了衍射現(xiàn)象。
②單縫衍射圖樣的四個(gè)特點(diǎn)：
a．中央條紋亮而寬；
b．兩側(cè)亮條紋具有對(duì)稱性，亮條紋寬度逐漸變窄，亮度逐漸減弱；
c．波長(zhǎng)一定時(shí)，單縫窄的中央條紋寬，條紋間距大，單縫不變時(shí)，光波波長(zhǎng)大的中央條紋寬，條紋間距大；
d．白光的單縫衍射條紋中央為白色亮條紋，兩側(cè)為彩色條紋，且外側(cè)呈紅色，靠近白色亮條紋的內(nèi)側(cè)為紫色。
(2)圓孔衍射
①現(xiàn)象：圓孔衍射如圖甲所示，當(dāng)擋板AB上的圓孔較大時(shí)，光屏上出現(xiàn)如圖乙a中所示的情形，光沿直線傳播，無(wú)明顯衍射現(xiàn)象發(fā)生；當(dāng)擋板AB上的圓孔很小時(shí)，光屏上出現(xiàn)如圖乙b中所示的衍射圖樣，出現(xiàn)明暗相間的圓環(huán)。
甲
a　　　　 　 b　　 　　 c
乙
②圓孔衍射圖樣的兩個(gè)特點(diǎn)
a．單色光的圓孔衍射圖樣中央亮圓的亮度大，外面是明暗相間的不等距的圓環(huán)。越向外，亮環(huán)亮度越低。
b．白光的圓孔衍射圖樣中央亮圓為白色，周圍是彩色圓環(huán)。
(3)泊松亮斑——障礙物的衍射現(xiàn)象
①現(xiàn)象：各種不同形狀的障礙物也能使光發(fā)生衍射，使影的輪廓模糊不清。若在單色光傳播途中，放一個(gè)較小的圓形障礙物，會(huì)發(fā)現(xiàn)在陰影中心有一個(gè)亮斑，這就是著名的泊松亮斑，如圖乙中c所示。
②障礙物的衍射圖樣的特點(diǎn)
圓形陰影中心有一亮斑，圓形陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。與小孔衍射圖樣有明顯區(qū)別。
【典例1】　對(duì)于光的衍射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．只有障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)還要大的時(shí)候，才能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象
B．衍射現(xiàn)象是光特有的現(xiàn)象，只有光才會(huì)發(fā)生衍射
C．光的衍射現(xiàn)象否定了光沿直線傳播的結(jié)論
D．光的衍射現(xiàn)象說(shuō)明了光具有波動(dòng)性
思路點(diǎn)撥：通過(guò)衍射現(xiàn)象可知光具有波動(dòng)性。
√
D　[光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象均說(shuō)明了光具有波動(dòng)性，在障礙物的尺寸跟光的波長(zhǎng)相近，甚至比光的波長(zhǎng)還小的時(shí)候，衍射現(xiàn)象比較明顯，只有在光的波長(zhǎng)比障礙物的尺寸小得多的情況下，光才可以看成是沿直線傳播的，所以光的衍射現(xiàn)象和光沿直線傳播是不矛盾的，它們是光在不同條件下產(chǎn)生的兩種現(xiàn)象，衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象，故正確的選項(xiàng)是D。]
規(guī)律方法　對(duì)衍射現(xiàn)象的理解
(1)衍射現(xiàn)象是否明顯方面：入射光波長(zhǎng)越大，障礙物、小孔和狹縫的尺寸越小，衍射現(xiàn)象越明顯。
(2)衍射條紋的亮度方面：小孔和狹縫的尺寸越小，衍射條紋的亮度越小。
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
1．用單色光分別通過(guò)小圓盤與小圓孔做衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，在光屏上得到衍射圖樣，它們的特點(diǎn)是(　　)
A．用前者做實(shí)驗(yàn)時(shí)中央是暗的，用后者做實(shí)驗(yàn)時(shí)中央是亮的
B．用前者做實(shí)驗(yàn)時(shí)中央是亮的，用后者做實(shí)驗(yàn)時(shí)中央是暗的
C．中央均為亮點(diǎn)的同心圓形條紋
D．中央均為暗點(diǎn)的同心圓形條紋
√
C　[前者為障礙物小圓盤的衍射，衍射圖樣陰影中央是一個(gè)亮斑，這就是著名的泊松亮斑，是光繞過(guò)盤的邊緣后在中央疊加后形成的，在亮斑的周圍有一個(gè)大的陰影區(qū)，在陰影區(qū)的邊沿有明暗相間的圓環(huán)。圓孔衍射形成的圖樣是明暗相間的同心圓環(huán)，中央是明亮的。]
考點(diǎn)2　單縫衍射和雙縫干涉的比較
比較項(xiàng)目 單縫衍射 雙縫干涉
不同點(diǎn) 產(chǎn)生條件 只要狹縫足夠小，任何光都能發(fā)生 頻率相同，振動(dòng)方向相同，相位差恒定的兩列光波相遇疊加
條紋寬度 條紋寬度不等，中央最寬 條紋寬度相等
條紋間距 各相鄰條紋間距不等 各相鄰條紋等間距
亮度 中央條紋最亮，兩邊變暗 條紋清晰，亮度基本相同
單縫衍射 雙縫干涉
相同點(diǎn) 成因 都有明暗相間的條紋，條紋都是光波疊加時(shí)加強(qiáng)或削弱的結(jié)果
意義 都是波特有的現(xiàn)象，表明光是一種波
【典例2】　如圖所示的四種明暗相間的條紋分別是紅光、黃光各自通過(guò)同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣，以及綠光、紫光各自通過(guò)同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮紋)。在下面的四幅圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是(　　)
A．黃綠紅紫 B．黃紫紅綠
C．紅紫黃綠 D．紅綠黃紫
√
C　[雙縫干涉的圖樣是明暗相間的干涉條紋，所有條紋寬度相同且等間距，故a、c兩個(gè)是雙縫干涉現(xiàn)象，根據(jù)雙縫干涉條紋間距Δx＝λ可以知道波長(zhǎng)λ越大，Δx越大，故a是紅光，c是黃光；單縫衍射條紋是中間明亮且寬大，越向兩側(cè)寬度越小越暗，而波長(zhǎng)越大，中央亮條紋越粗，故b、d是單縫衍射圖樣，b為紫光的單縫衍射圖樣，d為綠光單縫衍射圖樣；故從左向右依次是紅光(雙縫干涉)、紫光(單縫衍射)、黃光(雙縫干涉)和綠光(單縫衍射)。]
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
2．如圖所示，a、b、c、d四個(gè)圖是單色光在不同條件下形成的干涉或衍射圖樣。分析各圖樣的特點(diǎn)可以得出的正確結(jié)論是(　　)
A．a(chǎn)是光的衍射圖樣　 B．b是光的干涉圖樣
C．c是光的干涉圖樣 D．d是光的衍射圖樣
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
2．如圖所示，a、b、c、d四個(gè)圖是單色光在不同條件下形成的干涉或衍射圖樣。分析各圖樣的特點(diǎn)可以得出的正確結(jié)論是(　　)
√
D　[a是光的雙縫干涉圖樣，條紋間距相等，A錯(cuò)誤；b是光的單縫衍射圖樣，中央亮條紋最寬，向外條紋變窄，間距變小，B錯(cuò)誤；c是圓孔衍射圖樣，C錯(cuò)誤；d是泊松亮斑(光照射在小圓盤上卻出現(xiàn)中央亮斑)，是光的衍射圖樣，D正確。]
考點(diǎn)3　光的偏振
1．偏振片和透振方向
偏振片由特定的材料制成，每個(gè)偏振片都有一個(gè)特定的方向，只有沿著這個(gè)特定方向振動(dòng)的光波才能順利通過(guò)偏振片，這個(gè)方向叫作“透振方向”。
2．自然光和偏振光的比較
項(xiàng)目 自然光 偏振光
成因 從光源(如太陽(yáng)、電燈等)直接發(fā)出的光 自然光通過(guò)偏振片后就變成了偏振光，反射光、折射光均為偏振光
振動(dòng)方向 在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，沿著各個(gè)方向振動(dòng) 在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，沿著某個(gè)特定的方向振動(dòng)
項(xiàng)目 自然光 偏振光
經(jīng)偏振片后現(xiàn)象比較
如上圖所示，通過(guò)偏振片后，自然光就變成了偏振光，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片，偏振光的亮度不變，但偏振方向隨之變化 如上圖所示，偏振光經(jīng)偏振片后，若偏振方向與透振方向平行，屏亮；若垂直，則屏暗；若介于兩者之間，則屏上亮度介于兩者之間并隨偏振方向與透振方向夾角的增大而變暗
【典例3】　在垂直于太陽(yáng)光的傳播方向前后放置兩個(gè)偏振片P和Q，在Q的后邊放上光屏，如圖所示，則下列說(shuō)法不正確的是(　　)
A．P是起偏器，作用是把太陽(yáng)光轉(zhuǎn)變
為偏振光
B．Q不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)偏振片P，屏上光的亮度時(shí)強(qiáng)時(shí)弱
C．P不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)偏振片Q，屏上光的亮度不變
D．P不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)偏振片Q，屏上光的亮度時(shí)強(qiáng)時(shí)弱
√
C　[P是起偏器，它的作用是把太陽(yáng)光(自然光)轉(zhuǎn)變?yōu)槠窆猓撈窆獾恼駝?dòng)方向與P的透振方向一致，所以當(dāng)Q與P的透振方向平行時(shí)，通過(guò)Q的光強(qiáng)最大；當(dāng)Q與P的透振方向垂直時(shí)，通過(guò)Q的光強(qiáng)最小，即無(wú)論旋轉(zhuǎn)P或Q，屏上的光強(qiáng)都是時(shí)強(qiáng)時(shí)弱，故A、B、D正確，C錯(cuò)誤。故選C。]
規(guī)律方法　對(duì)偏振光的理解
(1)自然光通過(guò)一個(gè)偏振片成為偏振光，透射光的偏振方向與偏振片的放置有關(guān)，但光的強(qiáng)度與偏振片的方向無(wú)關(guān)。
(2)偏振光通過(guò)偏振片時(shí)，透光的強(qiáng)度與偏振方向和透振方向的夾角大小有關(guān)。
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
3．如圖所示，白熾燈的右側(cè)依次平行放置偏振片P和Q，A點(diǎn)位于P、Q之間，B點(diǎn)位于Q右側(cè)。旋轉(zhuǎn)偏振片P，A、B兩點(diǎn)光的強(qiáng)度變化情況是(　　)
A．A、B均不變　　　　　
B．A、B均有變化
C．A不變，B有變化
D．A有變化，B不變
√
C　[白熾燈光是自然光，包含各個(gè)方向的光，且各個(gè)方向的光強(qiáng)度相等，所以旋轉(zhuǎn)偏振片P時(shí)各方向透射光強(qiáng)度相同，故A點(diǎn)光的強(qiáng)度不變；白熾燈光經(jīng)偏振片P后為偏振光，此時(shí)只有偏振片Q與P的透振方向一致時(shí)偏振光才能完全透過(guò)Q，因此在旋轉(zhuǎn)P時(shí)B點(diǎn)的光強(qiáng)有變化，選項(xiàng)C正確。]
考點(diǎn)4　激光
1．激光的產(chǎn)生
激光是實(shí)驗(yàn)室中制造出的光，發(fā)光的方向、頻率、偏振方向均相同，兩列相同激光相遇可以發(fā)生干涉。
2．激光的特點(diǎn)
(1)激光是人工產(chǎn)生的相干光，其單色性好，相干性好。
(2)激光的平行度好。從激光器發(fā)出的激光具有極好的平行性，幾乎是一束方向不變、發(fā)散角很小的平行光。傳播幾千米后，激光斑擴(kuò)展范圍不過(guò)幾厘米，而探照燈的光束能擴(kuò)展到幾十米范圍。
(3)亮度高。激光可以在很小的空間和很短的時(shí)間內(nèi)集中很大的能量。
【典例4】　關(guān)于激光的應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．光纖通信是應(yīng)用激光平行度非常好的特點(diǎn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使其在光導(dǎo)纖維中傳遞信息的
B．計(jì)算機(jī)內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上記錄的信息是應(yīng)用了激光有相干性的特點(diǎn)
C．醫(yī)學(xué)中用激光做“光刀”來(lái)切除腫瘤是應(yīng)用了激光亮度高的特點(diǎn)
D．“激光測(cè)距雷達(dá)”利用激光測(cè)量很遠(yuǎn)目標(biāo)的距離是應(yīng)用了激光亮度高的特點(diǎn)
√
C　[由激光的特點(diǎn)及應(yīng)用可知光纖通信主要利用了激光具有高度的相干性的特點(diǎn)，A錯(cuò)誤；計(jì)算機(jī)內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上的信息主要應(yīng)用了激光的平行度好的特點(diǎn)，B錯(cuò)誤；醫(yī)療中用激光做“光刀”利用了激光的亮度高的特點(diǎn)，C正確；激光測(cè)距利用的是激光的平行度好的特點(diǎn)，D錯(cuò)誤。]
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
4．對(duì)于激光的認(rèn)識(shí)，以下說(shuō)法不正確的是(　　)
A．激光是自然界普遍存在的一種光
B．激光是一種人工產(chǎn)生的相干光
C．激光已經(jīng)深入到我們生活的各個(gè)方面
D．激光比普通光的相干性好
√
A　[激光是自然界中沒(méi)有的一種光，它是人工產(chǎn)生的相干光，在生活中已得到廣泛應(yīng)用，故B、C、D選項(xiàng)正確，A錯(cuò)誤。]
學(xué)習(xí)效果·隨堂評(píng)估自測(cè)
1．對(duì)衍射現(xiàn)象的定性分析，不正確的是(　　)
A．光的衍射是光在傳播過(guò)程中繞過(guò)障礙物發(fā)生傳播的現(xiàn)象
B．衍射條紋圖樣是光波相互疊加的結(jié)果
C．光的衍射現(xiàn)象為光的波動(dòng)說(shuō)提供了有力的證據(jù)
D．光的衍射現(xiàn)象完全否定了光沿直線傳播的結(jié)論
√
D　[衍射現(xiàn)象是波繞過(guò)障礙物發(fā)生傳播的現(xiàn)象，衍射條紋是波疊加的結(jié)果，干涉、衍射是一切波所具有的特性，所以選項(xiàng)A、B、C正確；光沿直線傳播只是近似的，在光的波長(zhǎng)比障礙物尺寸小得多的情況下，可以認(rèn)為光是沿直線傳播的，所以光的衍射現(xiàn)象和直線傳播是不矛盾的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]
2．準(zhǔn)分子激光器利用氬氣和氟氣的混合物產(chǎn)生激光，用于近視眼的治療。關(guān)于這個(gè)治療，以下說(shuō)法不正確的是(　　)
A．近視眼是物體在眼球中成像在視網(wǎng)膜的前面，使人不能看清物體
B．激光的方向性好，可以在非常小的面積上對(duì)眼睛進(jìn)行光凝手術(shù)
C．激光治療近視眼手術(shù)是對(duì)視網(wǎng)膜進(jìn)行修復(fù)
D．激光治療近視眼手術(shù)是對(duì)角膜進(jìn)行切削
√
C　[利用激光的方向性好對(duì)眼睛進(jìn)行光凝手術(shù)是物理技術(shù)應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)的最新成果。人的眼睛是一個(gè)光學(xué)成像系統(tǒng)，角膜和晶狀體相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，物體通過(guò)凸透鏡成像在視網(wǎng)膜上，人就能看清楚物體。當(dāng)角膜和晶狀體組成的這個(gè)凸透鏡的焦距比較小，物體成像在視網(wǎng)膜的前面時(shí)，人就不能看清楚物體，這就是近視眼。激光手術(shù)不是修復(fù)視網(wǎng)膜，而是對(duì)角膜進(jìn)行切削，改變角膜的形狀，使眼球中的“凸透鏡”的焦距適當(dāng)變大，物體經(jīng)過(guò)角膜和晶狀體后成像在視網(wǎng)膜上。故選項(xiàng)C符合題意。]
3．如圖所示，P是一偏振片，P的透振方向(用帶箭頭的實(shí)線表示)為豎直方向。下列四種入射光束中照射P時(shí)不能在P的另一側(cè)觀察到透射光的是(　　)
A．太陽(yáng)光
B．沿豎直方向振動(dòng)的光
C．沿水平方向振動(dòng)的光
D．沿與豎直方向成45°角的方向振動(dòng)的光
√
C　[偏振片只讓沿某一方向振動(dòng)的光順利通過(guò)，當(dāng)偏振片的透振方向與光的振動(dòng)方向的夾角不為90°時(shí)，有光透過(guò)偏振片，但透射光的強(qiáng)度變?nèi)酢Ｌ?yáng)光是自然光，光波可沿任何方向振動(dòng)，所以在P的另一側(cè)能觀察到透射光；沿豎直方向振動(dòng)的光，振動(dòng)方向與偏振片的透振方向相同，當(dāng)然也可看到透射光；沿水平方向振動(dòng)的光，其振動(dòng)方向與偏振片的透振方向垂直，所以看不到透射光；沿與豎直方向成45°角的方向振動(dòng)的光，其振動(dòng)方向與透振方向不垂直，仍可看到透射光。故選C。]
4．(新情境題，以食品安全檢測(cè)為背景，考查光的偏振)奶粉的碳水化合物(糖)含量是一個(gè)重要指標(biāo)，可以用“旋光法”來(lái)測(cè)量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量，偏振光通過(guò)糖的水溶液后，偏振方向會(huì)相對(duì)于傳播方向向左或右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α的值只與糖溶液的濃度有關(guān)。將α的測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測(cè)樣品中的含糖量。如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動(dòng)B，使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，然后將被測(cè)樣品P置于A、B之間。
問(wèn)題：(1)當(dāng)被測(cè)樣品P置于A、B之間后到達(dá)O處光的強(qiáng)度怎樣變化？
(2)要想使O處光強(qiáng)度最大，偏振片A或B應(yīng)怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)？
[解析]　(1)自然光通過(guò)偏振片后得到垂直于光的傳播方向與偏振片的透振方向平行的偏振光，該偏振光經(jīng)被測(cè)樣品后，其偏振方向發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，即相對(duì)于光的傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度α，到達(dá)B的光的偏振方向與B的透振方向不完全一致，故O處光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱。
(2)將A或B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)最小角度α，使到達(dá)B的光的偏振方向與B的透振方向一致，此時(shí)O處光強(qiáng)最大。
[答案]　見解析
回歸本節(jié)知識(shí)，自我完成以下問(wèn)題：
1．光發(fā)生明顯衍射的條件是什么？
提示：障礙物或孔的尺寸與波長(zhǎng)相差不多，甚至比波長(zhǎng)還小。
2．什么是光的偏振現(xiàn)象？
提示：只有沿偏振片的“透振”方向振動(dòng)的光才能透過(guò)偏振片的現(xiàn)象。
3．激光有哪些特性？
提示：相干性好，平行度好，亮度高。
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?題組一　光的衍射
1．如圖所示的四個(gè)圖樣中哪個(gè)是著名的泊松亮斑(　　)
課時(shí)分層作業(yè)(十八)　光的衍射　光的偏振　激光
13
A　　　　　　　 B C D
√
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B　[泊松亮斑為光繞過(guò)不透光的圓盤而在圓盤陰影中心形成的一個(gè)亮斑，其圖樣周圍還有明暗相間的圓環(huán)，故選項(xiàng)B正確。題圖A小孔較大，沒(méi)發(fā)生明顯的衍射。題圖D小孔較小，發(fā)生了小孔衍射。題圖C為干涉條紋。]
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2．抽制細(xì)絲時(shí)可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，激光束越過(guò)細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生條紋的規(guī)律和激光束通過(guò)遮光板的同樣寬度的窄縫時(shí)產(chǎn)生條紋的規(guī)律相同，則下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．這是利用光的干涉現(xiàn)象
B．這是利用光的反射現(xiàn)象
C．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗了
D．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細(xì)了
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D　[由于是激光束越過(guò)細(xì)絲，也就是通過(guò)障礙物，所以這是利用光的衍射現(xiàn)象，A、B錯(cuò)誤；當(dāng)細(xì)絲較細(xì)時(shí)，細(xì)絲的直徑比較接近激光的波長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象會(huì)較明顯，條紋寬度會(huì)更寬一些，C錯(cuò)誤，D正確。]
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3．觀察單縫衍射現(xiàn)象時(shí)，把縫寬由0.2 mm逐漸增大到 0.8 mm，看到的現(xiàn)象是(　　)
A．衍射條紋的間距逐漸變小，衍射現(xiàn)象逐漸不明顯
B．衍射條紋的間距逐漸變大，衍射現(xiàn)象越來(lái)越明顯
C．衍射條紋的間距不變，只是亮度增強(qiáng)
D．以上現(xiàn)象都不會(huì)發(fā)生
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A　[由單縫衍射實(shí)驗(yàn)的調(diào)整與觀察可知，狹縫寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，衍射條紋越寬，條紋間距也越大，本題是將縫調(diào)寬，現(xiàn)象向相反的方向變化，故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤。]
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4．在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，光盤是存儲(chǔ)信息的一種重要媒介。光盤上的信息通常是通過(guò)激光束來(lái)讀取的。假設(shè)一束復(fù)合激光束不是垂直投射到盤面上，則光在通過(guò)透明介質(zhì)層時(shí)會(huì)發(fā)生偏折而改變行進(jìn)的方向，如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(　　)
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A．圖中光束①是紅光，光束②是藍(lán)光
B．在光盤的透明介質(zhì)層中，光束①比光束②傳播速度大
C．若光束①②先后通過(guò)同一單縫衍射裝置，則光束①的中央亮紋比光束②的窄
D．若光束①②先后通過(guò)同一雙縫干涉裝置，則光束①的條紋寬度比光束②的寬
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C　[光的偏折程度越大，其折射率越大，因?yàn)樗{(lán)光的折射率大于紅光的折射率，所以①是藍(lán)光，②是紅光，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)v＝知，光束①的折射率大，在介質(zhì)中的傳播速度小，則光束①比光束②傳播速度小，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；②的折射率較小，頻率較小，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，波動(dòng)性較強(qiáng)，所以②的衍射和干涉條紋較寬，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]
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?題組二　光的偏振
5．如圖所示，讓太陽(yáng)光(自然光)通過(guò)M上的小孔S后照射到M右方的偏振片P上，P的右側(cè)再放一光屏Q，現(xiàn)使P繞著平行于光傳播方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，則關(guān)于光屏Q上的亮度變化情況，下列判斷中正確的是(　　)
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A．只有當(dāng)偏振片轉(zhuǎn)到某一適當(dāng)位置時(shí)光屏被照亮，其他位置時(shí)光屏上無(wú)亮光
B．光屏上亮度基本不變
C．光屏上亮、暗交替變化出現(xiàn)
D．光屏上只有一條亮線隨偏振片的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)
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B　[太陽(yáng)光是自然光，在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光的振動(dòng)沿任意方向，且各個(gè)方向上的光振動(dòng)強(qiáng)度相同，所以旋轉(zhuǎn)偏振片只能改變光振動(dòng)的方向，不能改變光的強(qiáng)度。]
6．夜晚，汽車前燈發(fā)出的強(qiáng)光將迎面駛來(lái)的汽車的司機(jī)照射得睜不開眼睛，影響行車安全，若將汽車前燈玻璃和汽車前窗玻璃都改用偏振玻璃，使雙方司機(jī)都看不見對(duì)方耀眼的燈光，但能看清自己車燈發(fā)出的光所照亮的物體，則所有的汽車前窗玻璃、前燈玻璃的透振方向應(yīng)該是(　　)
A．前窗玻璃的透振方向是豎直的，前燈玻璃的透振方向是水平的
B．前窗玻璃的透振方向是豎直的，前燈玻璃的透振方向也是豎直的
C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，前燈玻璃的透振方向是斜向左上45°
D．前窗玻璃的透振方向和前燈玻璃的透振方向都是斜向右上45°
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D　[如果每輛汽車的前燈玻璃和司機(jī)座位前面的玻璃都改為偏振玻璃，并使它們的透振方向都跟水平方向成45°，就可以解決這個(gè)問(wèn)題。這時(shí)，從對(duì)面車燈射來(lái)的偏振光，由于振動(dòng)方向跟司機(jī)座位前玻璃上的透振方向垂直，所以不會(huì)射進(jìn)司機(jī)眼里；而從自己車燈射出去的偏振光，由于振動(dòng)方向跟自己車窗玻璃上的透振方向相同，所以司機(jī)仍能看清自己車燈照亮的路面和物體。]
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7．如圖所示，讓自然光照射到P、Q兩偏振片上，當(dāng)P、Q兩偏振片的透振方向夾角為以下哪些度數(shù)時(shí)，透射光的強(qiáng)度最弱(　　)
A．0° B．30°
C．60° D．90°
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D　[兩偏振片透振方向相同時(shí)透過(guò)的偏振光最強(qiáng)，兩偏振片透振方向垂直時(shí)幾乎沒(méi)有偏振光透過(guò)。]
?題組三　激光
8．納米科技是跨世紀(jì)新科技，使激光束的寬度在納米級(jí)范圍內(nèi)，可恢復(fù)人體已損壞的器官，對(duì)DNA分子進(jìn)行超微型基因修復(fù)，這主要是利用激光的(　　)
A．單色性 B．方向性
C．高能量 D．偏振性
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C　[激光能把巨大能量高度集中地輻射出來(lái)，所以在醫(yī)學(xué)上做“光刀”切開皮膚、切除腫瘤或做其他外科手術(shù)。]
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9．激光被譽(yù)為“神奇的光”，關(guān)于激光的應(yīng)用，下列說(shuō)法中不正確的是(　　)
A．激光用來(lái)控制核聚變，是因?yàn)樗姆较蛐院茫庠吹哪芰磕芗性诤苄∫稽c(diǎn)上，可以在空間某個(gè)小區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生極高的溫度
B．由于激光是相干光，所以它能像無(wú)線電波那樣被調(diào)制，用來(lái)傳遞信息
C．用激光攔截導(dǎo)彈，摧毀衛(wèi)星，是因?yàn)榧す夥较蛐院谩⒛芰扛?br/>D．能利用激光測(cè)量地面到月球表面的距離，是因?yàn)榧す馔ㄟ^(guò)地球大氣不會(huì)發(fā)生折射
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D　[激光用來(lái)控制核聚變，是因?yàn)樗姆较蛐院茫庠吹哪芰磕芗性诤苄∫稽c(diǎn)上，可以在空間某個(gè)小區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生極高的溫度，故A正確；由于激光是相干光，所以它能像無(wú)線電波那樣被調(diào)制，用來(lái)傳遞信息，故B正確；用激光攔截導(dǎo)彈，摧毀衛(wèi)星，是因?yàn)榧す夥较蛐院谩⒛芰扛撸蔆正確；能利用激光測(cè)量地面到月球表面的距離，是因?yàn)榧す馄叫卸群谩⒎较蛐院茫蔇錯(cuò)誤，故選D。]
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10．關(guān)于下列四幅圖中所涉及物理知識(shí)的論述中，正確的是(　　)
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甲　　　　　　　　 乙
丙　　　　　　　　　丁
A．甲圖是光的干涉圖樣
B．乙圖是光的衍射圖樣
C．丙圖是利用光的折射原理
D．丁圖是光導(dǎo)纖維利用光的全反射原理，其內(nèi)芯折射率小于外套的折射率
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C　[題圖甲是光的衍射圖樣，題圖乙是光的干涉圖樣，故A、B錯(cuò)誤；題圖丙是光的折射原理，C正確；題圖丁中光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯折射率大于外套的折射率，D錯(cuò)誤。]
11．(人教版P109演示設(shè)問(wèn)變式)如圖所示，光源S發(fā)出的光先后經(jīng)過(guò)偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向，卻看不到光亮，則(　　)
A．a(chǎn)為偏振光
B．b為偏振光
C．以SP為軸將A轉(zhuǎn)過(guò)45°，在P處不能看
到光亮
D．將B沿SP向A平移至某位置時(shí)，在P處可以看到光亮
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B　[S發(fā)出的光屬于自然光，故A錯(cuò)誤；自然光通過(guò)A偏振片后，即變?yōu)槠窆猓詁光為偏振光，故B正確；由于開始時(shí)人眼在P處迎著入射光方向看不到光亮，說(shuō)明A、B透振方向垂直，以SP為軸將A轉(zhuǎn)過(guò)45°，則透過(guò)A的偏振光的振動(dòng)方向?qū)⒋嬖谄叫杏贐透振方向的分量，此時(shí)將有部分光可以透過(guò)B，在P處可以看到光亮，故C錯(cuò)誤；無(wú)論將B沿SP向A平移至何位置，透過(guò)A的偏振光的振動(dòng)方向始終與B的透振方向垂直，在P處始終看不到光亮，故D錯(cuò)誤。]
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題號(hào)
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12．某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置研究光的干涉和衍射，光電傳感器可用來(lái)測(cè)量光屏上光強(qiáng)的分布，某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，在電腦屏幕上得到如圖乙所示的光強(qiáng)分布，這位同學(xué)在縫屏上安裝的是__________(選填“單縫”或“雙縫”)，當(dāng)做干涉現(xiàn)象研究時(shí)，若要使干涉條紋的間距變大，可選用寬度較________(選填“寬”或“窄”)的雙縫，或使縫屏與光屏間的距離________(選填“增大”或“減小”)。
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單縫
窄
增大
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[解析]　由題圖乙可知，條紋中間亮、兩邊較暗，是衍射條紋，所以在縫屏上安裝的是單縫；根據(jù)Δx＝λ知，要使干涉條紋間距變大，可使雙縫的寬度減小，即選擇寬度較窄的雙縫，或使雙縫與光屏間的距離增大。
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13．如圖所示，在楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中，下述情況能否看到干涉條紋？簡(jiǎn)單說(shuō)明理由。
(1)在單色自然光源S后加一偏振片P；
(2)在(1)的情況下，再加偏振片P1、P2，并使P1與P2的透振方向相互垂直。
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[答案]　(1)能。到達(dá)S1、S2的光是從同一偏振光分解出來(lái)的，它們滿足相干條件，能看到干涉條紋，只是強(qiáng)度由于偏振片的吸收作用而減小。
(2)不能。由于從P1、P2射出的光的振動(dòng)方向相互垂直，不滿足振動(dòng)方向相同的干涉條件，故光屏E被均勻照亮，但無(wú)干涉現(xiàn)象。
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謝 謝！

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