高三物理 第二節(jié) 光的衍射 第三節(jié) 第四節(jié) 第五節(jié) 知識精講 人教版

高三物理 第二節(jié) 光的衍射 第三節(jié) 第四節(jié) 第五節(jié) 知識精講 人教版一. 本周教學(xué)內(nèi)容： 第二節(jié) 光的衍射第三節(jié) 光的電磁說第四節(jié) 光的偏振 第五節(jié) 激光二. 知識要點：1. 了解光是電磁波的依據(jù)，知道紫外線、X射線的主要應(yīng)用及其產(chǎn)生機理。2. 知道光的偏振現(xiàn)象。3. 了解激光產(chǎn)生的原理，了解激光的特點及其用途。三. 疑難辨析：1. 說明光是電磁波的依據(jù)有兩個：電磁波速等于光速；電磁波是橫波，光的偏振現(xiàn)象說明光也是橫波。紫外線的主要作用是化學(xué)作用，用途：感光、防偽、殺菌和消毒等。紅外線的主要作用是熱效應(yīng)，用途：遙控和熱效應(yīng)。X射線主要用途：探傷。光的電磁說說明光波跟機械波有本質(zhì)的不同，光波屬于電磁波，電磁場本身就是物質(zhì)，因此不需要“彈性介質(zhì)”來傳遞。光的電磁說揭露了光現(xiàn)象的本質(zhì)，把光學(xué)和電磁學(xué)統(tǒng)一起來了。 電磁波按波長由大到小順序排列起來就構(gòu)成了范圍非常廣闊的電磁波譜，即無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、射線。其中最長波長是最短波長的1021倍以上。不同電磁波產(chǎn)生機理不同無線電波是由振蕩電路中自由電子的周期性的運動產(chǎn)生的。紅外線、可見光、紫外線是由原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的。倫琴射線是由原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的。射線是由原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。不同波長的電磁波，它們的本質(zhì)是相同的，它們的行為服從共同的規(guī)律，同時它們又具有某些特性，因此，觀察方法和應(yīng)用上就有所不同。2. 只有橫波才有偏振現(xiàn)象，當(dāng)光波振動方向（振動的電場）與偏振片的透振方向一致時光波才能通過，互相垂直時沒有光通過，這個現(xiàn)象叫光的偏振。3. 激光形成原理介紹：原子中處于高能級E2上的電子在光子的激發(fā)下躍遷到低能級El而發(fā)光，這種發(fā)光叫受激輻射。受激輻射產(chǎn)生的光子與外來光子的頻率、相位、振動方向和傳播方向完全相同。當(dāng)一個光子激發(fā)得到另一個相同的光子時，如果這兩個光子再引起其他原子產(chǎn)生受激輻射，又能得到特征完全相同的更多光子，這個現(xiàn)象叫光的放大，這就是激光形成的原理。4. 激光的應(yīng)用：激光具有一系列與普通光不同的優(yōu)異特性： 高亮度性：太陽表面的亮度已經(jīng)很高，發(fā)光亮度的數(shù)量級為103。但激光器的輸出亮度為1010一l017數(shù)量級，這種亮度意味著能量的高度集中。 高方向性：激光光束的發(fā)散角只有探照燈的。 高單色性：由激光器發(fā)射出的激光輻射能量，通常只集中在十分窄的頻率范圍內(nèi)，因此具有很高的單色性，單色光是一把光學(xué)尺子，用氦氖激光器測量數(shù)十米的長度，其誤差僅在l07m以內(nèi)。 高相干性：普通光源的發(fā)光過程是自發(fā)輻射，發(fā)出的光不是相干光，激光器的發(fā)光過程是受激輻射，發(fā)出的光子振動頻率、方向、相位都相同。由于激光的特點因此被廣泛地應(yīng)用：在工業(yè)方面由于激光的高亮度，高方向性，因此可在透鏡焦點附近產(chǎn)生幾千度、幾萬度的高溫，因此在打孔、焊接、切割劃片等方面均有應(yīng)用，并可用激光進(jìn)行精密測量。在農(nóng)業(yè)上用激光選擇培育良種，研究病蟲害的發(fā)生發(fā)展規(guī)律和防治方法。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域一種新型的以激光為基礎(chǔ)的醫(yī)療和診斷手段得到迅速發(fā)展，激光治療的方式包括輻照、燒灼、汽化、焊接、光刀切割以及光針灸等，激光通信是把聲音、圖像或其他信息調(diào)制到激光載波上發(fā)送出去。激光通信的優(yōu)點是傳送信息容量大、通信距離遠(yuǎn)、保密性高以及抗干擾性強。激光通信可分為地面大氣通信、宇宙空間通信和光學(xué)纖維通信等幾大類，激光投射跟蹤系統(tǒng)是激光在軍事上的重要應(yīng)用，利用這一系統(tǒng)可以使激光導(dǎo)向炸彈準(zhǔn)確擊中目標(biāo)，當(dāng)載有激光導(dǎo)向的飛機飛臨目標(biāo)時，飛行員發(fā)現(xiàn)目標(biāo)只需按一下電鈕，這時經(jīng)過適當(dāng)擴束的激光就立刻投向目標(biāo)，其反射光馬上被飛機上的光電設(shè)備接收到。用激光器可以實現(xiàn)自動瞄準(zhǔn)，從而使飛機扔出去的激光導(dǎo)向炸彈根據(jù)探測到的反射光調(diào)整方向使炸彈朝激光束所指的方向飛去?！镜湫屠}】例1 關(guān)于各波段的電磁波，下面說法中正確的是（ ）A. 倫琴射線是高速電子流射到固體上，使固體原子的內(nèi)層電子受激而產(chǎn)生的 B. 射線是由原子內(nèi)層電子受激產(chǎn)生的 C. 紫外線比可見光容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象 D. 電磁波中光的頻率最大的是無線電波答案：A例2 不同的電磁波產(chǎn)生的機理不一定相同，在下列四組電磁波中，產(chǎn)生的機理相同的是 （ ）A. 紅外線、紫外線、可見光 B. 微波、X射線、射線 C. 無線電波、微波、紅外線答案：A例3 當(dāng)戴上偏振片眼鏡觀察水面時，能夠清楚地看到水中的游魚。試解釋其中的道理。解：從水面反射的光對人眼產(chǎn)生干擾，使人不能看清水中的東西，而從水面反射的光含很多的偏振光偏振片眼鏡不讓這些偏振光進(jìn)入人眼，則水池內(nèi)部的情景可以被清楚地看到。例4 北京廣播電臺發(fā)射“中波”段某套節(jié)目的信號、家用微波爐中的微波、VCD機中的激光（可見光）、人體透視用的x光，都是電磁波。它們的頻率分別為fl、f2、f2、f4。則（ ）A. f1f2f3f4 B. flf2f4 C. f1f2f3f2f3f4解：從電磁波譜的排序來分析、“中波”段某套節(jié)目的信號（無線電波）和微波都在紅外區(qū)，其中無線電波是人工制造自由電子振蕩產(chǎn)生的電磁技，波長最長，頻率最低，激光是已知的可見光。x光在紫外區(qū)，波長短，頻率最高。答案：C【模擬試題】1. 關(guān)于電磁波，下列說法中正確的是（ ）A. 電磁波中最易產(chǎn)生衍射的是無線電波B. 紅外線、可見光，紫外線都是原子外層電子受激發(fā)產(chǎn)生的，都能使人眼引起光感C. 紫外線的波長比射線的波長長，波動性比射線強，粒子性比射線弱D. x射線、射線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的2. 光波的衍射沒有聲波明顯，是由于（ ）A. 光速遠(yuǎn)大于聲速 B. 光是橫波，而聲波是縱波 C. 光是電磁波，而聲波是機械波 D. 光波的波長遠(yuǎn)比聲波的波長小得多3. 對于光的偏振，以下認(rèn)識哪些是正確的（ ）A. 振動方向只在某一個平面內(nèi)的光是偏振光 B. 從電燈等光源直接發(fā)出的光本身就是偏振光 C. 轉(zhuǎn)動偏振片去看電燈光，看到透射光亮度無變化，說明透射光不是偏振光 D. 光的偏振現(xiàn)象使人們認(rèn)識到光是一種橫波4. 如下圖中，人眼在P處隔著偏振片M、N去看太陽光。光的行進(jìn)方向圖中已標(biāo)出，則下列說法中正確的是（ ）A. a是偏振光 B. 只有b是偏振光 C. b和c都是偏振光 D. 只有是偏振光5. 以下各物質(zhì)的運動形式都具有波動性，其中波動性最不易被觀察到的是（ ）A. 射線 B. 可見光 C. 無線電波 D. 紫外線6. 關(guān)于射線和x射線，以下說法中正確的是（ ）A. 都是波長極短、頻率很高的電磁波 B. 都是由原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的 C. 都是由原子核受激發(fā)后產(chǎn)生的 D. 都是波長很長的電磁波7. 下列關(guān)于紅外線與紫外線的下述說法中，正確的是（ ）A. 紅外線的熱效應(yīng)顯著，而紫外線的化學(xué)效應(yīng)顯著 B. 紅外線的波動性比紫外線顯著 C. 紅外線與紫外線產(chǎn)生的機理在本質(zhì)上是相同的 D. 紅外線與紫外線都是可見光的一部分8. 在真空管的陰極和陽極間加上30kV的加速電壓，從陰極發(fā)出的初速為零的電子加速后沖撞陽極，使陽極發(fā)出射線。如電子的動能全部轉(zhuǎn)化為射線粒子的能量，由此可計算出該射線粒子的能量是 J，在電磁波譜中這種射線的名稱叫 。9. 一激光器發(fā)光功率為P，發(fā)出的激光在折射率為n的媒介中波長為，C表示光在真空中的傳播速度。h表示普朗克常量，下列說法中正確的是（提示：光子的能量E=hv）（ ）A. 該光在真空中的波長為n B. 該光的頻率為C. 該激光器在t時間內(nèi)輻射的光子數(shù)為 D. 該光的頻率為10. 利用激光很容易實現(xiàn)光的干涉現(xiàn)象，這是因為（ ）A. 激光的亮度高 B. 激光的方向性好 C. 激光光束中光子的頻率、初相、偏振方向幾乎相同 D. 激光的能量集中11. 紅寶石激光器發(fā)出的激光是不連續(xù)的一道道閃光，每道激光被稱為一個光脈沖?，F(xiàn)有一個此