高二物理5.3-5.4 《光的衍射與偏振》

1、高中物理高中物理選修選修3-4教科版教科版第五章光的波動(dòng)性第五章光的波動(dòng)性 5.3-5.4 光的衍射與偏振光的衍射與偏振 激光激光目標(biāo)定位1.知道光產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，了解幾種不同衍射現(xiàn)象的圖樣.2.能用衍射知識(shí)對(duì)生活中的現(xiàn)象進(jìn)行解釋和分析.3.認(rèn)識(shí)光的偏振現(xiàn)象，知道光是橫波.4.知道偏振光和自然光的區(qū)別，能用偏振知識(shí)來解釋生活中的一些常見光學(xué)現(xiàn)象.5.了解激光的特性及應(yīng)用一、光的衍射1概念：光通過很小的狹縫(或圓孔)時(shí)，明顯地偏離 了 方向，在屏上散開到相當(dāng)大的范圍， 這種現(xiàn)象叫做光的衍射預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)直線傳播直線傳播 2衍射圖像(1)定義：衍射時(shí)產(chǎn)生的明暗條紋或 (2)特點(diǎn)：單色光：

2、中央有一條 的條紋，兩邊是對(duì)稱 而 的條紋，亮條紋的強(qiáng)度向兩邊 白光：中央是一條 條紋，兩邊是很快減弱的 3光的衍射現(xiàn)象進(jìn)一步證明了光具有 性預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)光環(huán)光環(huán) 較寬較亮較寬較亮 明暗相間明暗相間 很快減弱很快減弱 白白彩色條紋彩色條紋 波動(dòng)波動(dòng) 二、光的偏振1線偏振光：如果光振動(dòng)的方向限在 ，這種光叫 線偏振光2自然光：通常光源發(fā)出的光(包括太陽光)是由大量 的、 不同而互不相干的 組成的， 稱為自然光3光的偏振現(xiàn)象進(jìn)一步證實(shí)光是橫波預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)一個(gè)平面一個(gè)平面 振動(dòng)方向振動(dòng)方向 線偏振光線偏振光 三、激光1激光的特殊性質(zhì)： 、單色性 好、 、覆蓋波段寬而且可調(diào)諧2激光具有廣泛的應(yīng)

3、用、如激光 、激光全息照相、激 光 、激光 、激光 、激光照排、光盤等.預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)強(qiáng)度大、方向性好強(qiáng)度大、方向性好 相干性好相干性好 加工加工 檢測(cè)檢測(cè) 通信通信 醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué) 一、對(duì)光的衍射的理解1光產(chǎn)生明顯衍射的條件障礙物或小孔的尺寸可以跟光的波長相比，甚至比光的波長小2衍射圖樣的特點(diǎn)(1)單縫衍射：單色光通過狹縫時(shí)，在屏幕上出現(xiàn)明暗相間的條紋，中央為亮條紋中央條紋最寬最亮，兩側(cè)的亮紋逐漸變暗變窄；白光通過狹縫時(shí)，在屏上出現(xiàn)彩色條紋，中央為白條紋課堂講義課堂講義課堂講義課堂講義波長一定時(shí)，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大；單縫不變時(shí)，光波波長大的中央條紋寬，條紋間距大(2)圓孔衍射：光通

4、過小孔(孔很小)時(shí)，在光屏上出現(xiàn)明暗相間的圓環(huán)如圖531所示圖531課堂講義課堂講義(3)圓板衍射(泊松亮斑)若在單色光(如激光)傳播途中放一個(gè)較小的圓形障礙物，會(huì)發(fā)現(xiàn)在影的中心有一個(gè)亮斑，這就是著名的泊松亮斑衍射圖樣如圖532所示圖532中央是亮斑，圓板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)課堂講義課堂講義【例1】在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是()A將入射光由黃光換成綠光，衍射條紋間距變窄B使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄C換用波長較長的光照射，衍射條紋間距變寬D增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬課堂講義課堂講義解析當(dāng)單縫寬度一定時(shí)，波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯，即光偏離

5、直線傳播的路徑越遠(yuǎn)，條紋間距也越大，A、C正確；當(dāng)光的波長一定時(shí)，單縫寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，條紋間距越大，B錯(cuò)誤；光的波長一定、單縫寬度也一定時(shí)，增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距也會(huì)變寬，D正確答案ACD課堂講義課堂講義課堂講義課堂講義2相同點(diǎn)(1)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(2)都是波特有的現(xiàn)象，表明光是一種波課堂講義課堂講義【例2】如圖所示的4種明暗相間的條紋，是紅光、藍(lán)光各自通過同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮紋)則在下面的四個(gè)圖中，哪個(gè)圖是藍(lán)光形成的干涉圖樣()課堂講義課堂講義解析雙縫干涉的圖

6、樣是明暗相間的干涉條紋，所有條紋寬度相同且等間距；波長越短，條紋間距越小，故A是藍(lán)光通過同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣，C是紅光；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；波長越長，中央亮條紋越寬，故B、D是衍射圖樣；因紫光比黃光波長短，所以B是紫光的衍射條紋，D是黃光選項(xiàng)A正確答案A課堂講義課堂講義三、對(duì)光的偏振的理解1偏振片上的“狹縫”表示透振方向，而不是刻上的真實(shí)狹縫2只要光的振動(dòng)方向不與透振方向垂直，都可以不同程度地通過偏振片，不過強(qiáng)度要比振動(dòng)方向與透振方向平行的光弱一些課堂講義課堂講義3自然光和偏振光自然光偏振光光的來源直接從光源發(fā)出的光自然光通過起偏振器后的光光的振動(dòng)方

7、向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動(dòng)沿所有方向，且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光強(qiáng)度都相同在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動(dòng)沿某一特定方向(與起偏振器透振方向一致)舉例太陽、電燈、蠟燭火焰等直接發(fā)出的光自然光在介質(zhì)表面反射和折射形成的光課堂講義課堂講義4.偏振現(xiàn)象的應(yīng)用舉例(1)在攝影中的應(yīng)用：在鏡頭前安裝一片偏振濾光片，可以阻擋反射光進(jìn)入鏡頭(2)電子表的液晶顯示屏：在兩塊透振方向垂直的偏振片當(dāng)中插進(jìn)一個(gè)液晶盒，可以控制光線顯示數(shù)字(3)夜晚行車時(shí)，車燈眩光的消除用的就是光的偏振原理(4)立體電影也利用了光的偏振原理課堂講義課堂講義【例3】如圖533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

8、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() AA、B均不變 BA、B均有變化CA不變，B有變化 DA有變化，B不變圖圖533 課堂講義課堂講義解析白熾燈光包含各方向的光，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，當(dāng)P旋轉(zhuǎn)時(shí)，只有與Q的偏振方向一致時(shí)才有光透過Q，因此B點(diǎn)的光強(qiáng)有變化，選項(xiàng)C正確答案C課堂講義課堂講義四、激光的應(yīng)用1激光加工、激光醫(yī)學(xué)(強(qiáng)度大、能量高度集中)2激光雷達(dá)測(cè)距、測(cè)速、光盤(方向性好，結(jié)合多普勒效應(yīng))3激光全息照相、激光檢測(cè)(相干性好)4激光通信(覆蓋波段寬而且可調(diào)諧)課堂講義課堂講義【例4】下列說法正確的是()A激光可用于測(cè)距B激光能量十分集中，只可用于加工金屬材料C外科研制的“激光刀”可以有效地減少細(xì)菌的感染D激光可用于全息照相，有獨(dú)特的特點(diǎn)課堂講義課堂講義解析激光平行度好，即使在傳播了很遠(yuǎn)的距離之后，它仍保持一定的強(qiáng)度，此特點(diǎn)可用于激光測(cè)距，選項(xiàng)A正確；激光的亮度高，能量十分集中，可用于金屬加工、激光醫(yī)療、激光美容、激光武器等，