沪教版高中物理选修34第7讲光的色散衍射偏振激光 教师版公主坟陈亚光.docx
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沪教版高中物理选修34第7讲光的色散衍射偏振激光教师版公主坟陈亚光
光的色散衍射偏振激光
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1.理解光的色散和衍射。
2.学会综合分析光学知识并能够解决相关问题。
1.色散
（1）不同颜色的光，波长不同.
（2）光的色散：
含有多种颜色的光被分解成单色光的现象．
（3）薄膜干涉中的色散：
肥皂膜的干涉条纹是彩色的；镀膜镜头看起来是有颜色的，镀膜厚度不同，颜色也不同.
（4）折射时的色散：
白光经过棱镜后会发生色散现象．各种色光通过棱镜后，红光偏折角度最小，紫光的偏折角度最大．偏折角度不同，表明同一介质对不同色光的折射率不同，对红光的折射率小，对紫光的折射率大．由此可知，在同一种物质中，不同波长的光波的传播速度不同，波长越短，波速越慢．
2.衍射
（1）衍射：
光离开直线路径绕到障碍物阴影里的现象，如单缝衍射、圆孔衍射.
（2）发生明显衍射的条件：
障碍物或孔的尺寸比光的波长小或者跟波长差不多.
3.偏振
（1）自然光：
太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光是自然光．
（2）偏振光：
在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动，这种光叫做偏振光．
（3）只有横波才有偏振现象.光的偏振证明光是横波．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光；自然光在玻璃等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光.
4.激光：
有高度的相干性，平行度很好，亮度高．
类型一：
光的衍射；光的折射定律
例1（2014年朝阳期末）以下说法中正确的是（ ）
A．增透膜是利用了光的色散现象
B．白光通过三棱镜后形成彩色光带是利用了光的干涉现象
C．电子表的液晶显示是利用了光的偏振现象
D．用标准平面检查光学仪器表面的平整程度是利用了光的衍射现象
解答：
A、光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，由前后两表面的反射光线，频率相同，进行相互叠加，故A错误；
B、三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射现象，故B错误；
C、液晶显示是利用了光的偏振现象，故C正确；
D、用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉现象，而不是衍射现象，故D错误；
故选：
C．
类型二:
光的综合
8.（2014四中期末）如图所示，水面下的光源S向水面A点发射一束光线，反射光线为c，折射光线分成a、b两束，则（）
A．在水中a光的速度比b光的速度小
B．由于色散现象，经水面反射的光线c也可能分为两束
C．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
D．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，a光将先消失
解析：
A、由题，两光束的入射角i相同，折射角r a ＜r b ，根据折射定律得到，折射率n a ＜n b ．由公式v= 分析得知，在水中a光的速度比b光的速度大．故A错误
B、入射角等于反射角，所以经水面反射的光线c不能分为两束，故B错误
C、折射角r a ＜r b ，频率f a ＜f b ，波长λ a ＞λ b ，则a光的干涉条纹间距大于b光的间距．故C正．
D、若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光的折射角先达到90°，发生全反射，最先消失．故D错．
答案：
C
类型三：
激光
例3一激光器发光功率为P,发出的激光在折射率为n的介质中波长为λ,c表示光在真空中
的速度,h表示普朗克恒量,下列说法中正确的是（）
A.该光在真空中的波长为nλB.该光的频率为c/λ
C.该激光器在t时间内辐射的光子数为D.该光的频率为
解析：
光从一种介质进入另一种介质时，频率不会发生变化，对激光也是一样；由n＝和v＝fλ得f＝，所以λ空＝＝nλ.
思路分析：
光从一种介质进入另一种介质时，频率不会发生变化，根据折射率公式，波长、波速、频率的关系进行解题。
试题点评：
考查光的折射，波长、波速、频率的关系
答案：
AD
类型四：
光的综合
例4（2014四中期末）用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。
则这两种光（）
A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大
B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大
C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大
D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大
解析:
本题考查的是光电效应。
通过图象我们可以根据得出a光的频率小，使逸出的电子最大动能就小，A项错误；频率小则波长大，双缝干涉时根据可知C项正确；又频率小折射率就小，D项错误；由可知B项正确
答案：
B
基础演练
1.如图所示,一束红光和一束紫光平行入射到三棱镜上,经三棱镜折射后交会在屏上同一点,若n1和n2分别表示三棱镜对红光和紫光的折射率,则有（）
A.n1B.n1C.n1>n2,a为红光,b为紫光
D.n1>n2,a为紫光,b为红光
答案：
B
2.abc为一全反射棱镜,它的主截面是等腰直角三角形,如图所示,一束白光垂直入射到ac面上,在ab面上全反射若光线在ac面上入射点位置不变,改变入射光的方向（不考虑自bc面反射的光线）,已知C红>C紫（c为临界角）,那么（）
A.使入射光按顺时针方向逐渐偏转,如果有色光从ab面射出,则红光将首先射出
B.使入射光按顺时针方向逐渐偏转,如果有色光从ab面射出,则紫光将首先射出
C.使入射光按逆时针方向逐渐偏转,如果有色光从ab面射出,则紫光将首先射出
D.使入射光按逆时针方向逐渐偏转,如果有色光从ab面射出,则红光将首先射出
答案：
A
3.等腰三棱镜的顶角为30°,光线垂直棱镜的一个腰射入棱镜,从另一个腰射出,出射光线偏离原来光线方向30°角,如图所示,则制成该棱镜材料的折射率是（）
A.B.C.D.
答案：
A
4.一块全反射棱镜,它改变光路的情况有（）
A.使光线的传播方向改变90°
B.使光线传播方向改变180°
C.使一束平行光上F边缘互相对调
D.使一平行光束变成发散光束
答案：
ABC
5.对衍射现象的下述定性分析中,不正确的是（）
A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生弯曲传播的现象
B.衍射花纹图样是光波互相叠加的结果
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
答案：
D
6.下列现象哪些是光的衍射产生的（）
A.著名的泊松亮斑
B.阳光下茂密树阴下地面上的圆形亮斑
C.光照到细金属丝后在其后面屏上的阴影中间出现亮线
D.阳光经凸透镜后形成的亮斑
答案：
AC
7.在一次观察光衍射的实验中,观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样.那么障碍物应是（黑线为暗纹）（）
A.很小的不透明的圆板
B.很大的中间有大圆孔的不透明的圆板
C.很大的不透明的圆板
D.很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
答案：
D
8.点光源照射到一个障碍物,在屏上所成的阴影的边缘部分模糊不清,产生的原因是（）
A.光的反射B.光的折射
C.光的干涉D.光的衍射
答案：
D
9.关于衍射的下列说法中正确的是（）
A.衍射现象中衍射花样的明暗条纹的出现是光干涉的结果
B.双缝干涉中也存在着光的衍射现象
C.影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实
D.一切波都可以产生衍射
答案：
AB
10.把两支笔杆并在一起构成一个狭缝,使狭缝距离图甲约为30cm,并与图甲中的横线平行,眼睛紧靠狭缝,看到的图样是下列各图中的（）
答案：
C
巩固提高
1.在用单色平行光照射单缝观察衍射现象的实验中,下列哪些说法是正确的（）
A.缝越窄.衍射现象越显著.B.缝越宽,衍射现象越显著.
C.照射光的波长越长,衍射现象越显著.D.照射光的频率越高,衍射现象越显著.
答案：
AC
2.下列关于光的干涉和衍射的叙述中正确的是（）
A.光的干涉和衍射都遵循光波的叠加原理.
B.光的干涉呈黑白间隔条纹.
C.光的衍射呈彩色条纹.
D.光的干涉遵循光波叠加原理,光的衍射不遵循这一原理.
答案：
AB
3.将个大的不透明障碍板中的正三角形扎从边长10cmn逐渐减小到零,让阳光从孔中通过在障碍板后面暗箱中的白屏上看到的现象是________________________.（要求按顺序填写）
答案：
与孔相同的亮斑,太阳的小孔成像,衍射图像,一片黑暗
4.右图是通过游标卡尺两测脚间的狭缝观察白炽灯线光源__________时所拍下的四张照片,这四张照片表明了光通过单狭缝后形成的图样.从照片
（1）到（4）的图样分析可知,游标卡尺两测脚间的宽度是由____________变____________的；照片（4）中间条纹的颜色应是____色.
答案：
衍射,大,小,彩
5.用单色光做双缝干涉实验时,双缝的作用是____________；如果将入射光由红光变紫光,则屏上干涉条纹变____________,如果用黑纸挡住一条缝,那么屏上将看到光的____________图像.
答案：
提供相干光源,窄,衍射.
6.对于光的偏振,以下认识哪些是止确的（）
A.振动方向只在某一个平面内的光是偏振光
B.从电灯等光源直接发出的光本身就是偏振光
C.转动偏振片去看电灯光.看到透射光亮度无变化.说明透射光不是偏振光
D.光的偏振现象使人们认识到光是一种横波
答案：
AD
7.关于光谱和光谱分析,下列说法中正确的是（）
A.太阳光谱和白炽灯光谱都是明线光谱
B.霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱都是明线光谱
C.进行光谱分析时,可以利用明线光谱,不能用连续光谱
D.我们观察月亮射来的光谱,可以鉴定月亮的化学组成
答案：
BC
8.电灯S发出的光a穿过偏振片A后变为光b（如图所示）,又穿过偏振片B而被P处眼睛看到,则其中光b是________（填“自然光”或“偏振光”）；若人眼此时看到透过B的光最强,则将B转过________.角度时,人眼看到的光最弱.
答案：
偏振光；90°
9..下列说法正确的是（）
A.激光可用于测距
B.激光能量十分集中,可用以加工金属或非金属材料
C.外科研制一种新型“激光刀”有效减少细菌的感染
D.激光用于全息照相.有独特优点
答案：
ABCD
10.纳米科技是跨世纪新科技,将激光束的宽度聚集到纳米级范围内可恢复人体已损坏的器官,对DNA分子进行超微型基因修复,把至今尚令人类无奈的癌症彻底根除,这主要是利用激光的（）
A.单色性.B.方向性.C.高能量.D.偏振性.
答案：
BC
11.列举激光的应用,并想像激光在我们生活中还可以有哪些应用?
答案：
利用激光的特性,激光被应用于激光通信、测距、定向、激光加工、雷达、医学、显微光谱分析、全息等.
12、激光具有________、________、________、________特殊性质.
答案：
方向性好,亮度高,相干性好,单色性好.
1.高墙外的人对墙喊话,墙里的人只能听到声音,但看不见人这是由于（）
A.光波是
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