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(shí)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(shí)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(shí)要點(diǎn)：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(jī)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(diǎn)及其用途。三. 疑難辨析：1. 說明光是電磁波的依據(jù)有兩個(gè)：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(jī)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(jī)理不同無線電波是由振蕩電路中自由電子的周期性的運(yùn)動(dòng)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(shí)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(dòng)方向（振動(dòng)的電場）與偏振片的透振方向一致時(shí)光波才能通過，互相垂直時(shí)沒有光通過，這個(gè)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(jí)E2上的電子在光子的激發(fā)下躍遷到低能級(jí)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(dòng)方向和傳播方向完全相同。當(dāng)一個(gè)光子激發(fā)得到另一個(gè)相同的光子時(shí)，如果這兩個(gè)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(gè)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(jí)為103。但激光器的輸出亮度為1010一l017數(shù)量級(jí)，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(dòng)頻率、方向、相位都相同。由于激光的特點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(qiáng)。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(jī)飛臨目標(biāo)時(shí)，飛行員發(fā)現(xiàn)目標(biāo)只需按一下電鈕，這時(shí)經(jīng)過適當(dāng)擴(kuò)束的激光就立刻投向目標(biāo)，其反射光馬上被飛機(jī)上的光電設(shè)備接收到。用激光器可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)瞄準(zhǔn)，從而使飛機(jī)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(jī)理不一定相同，在下列四組電磁波中，產(chǎn)生的機(jī)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(shí)，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(duì)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(tái)發(fā)射“中波”段某套節(jié)目的信號(hào)、家用微波爐中的微波、VCD機(jī)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(hào)（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(dòng)性比射線強(qiáng)，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(jī)械波 D. 光波的波長遠(yuǎn)比聲波的波長小得多3. 對(duì)于光的偏振，以下認(rèn)識(shí)哪些是正確的（ ）A. 振動(dòng)方向只在某一個(gè)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(dòng)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(shí)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(yùn)動(dòng)形式都具有波動(dòng)性，其中波動(dòng)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(dòng)性比紫外線顯著 C. 紅外線與紫外線產(chǎn)生的機(jī)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(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為射線粒子的能量，由此可計(jì)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(shí)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(shí)現(xiàn)光的干涉現(xiàn)象，這是因?yàn)椋?）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(gè)光脈沖?，F(xiàn)有一個(gè)此