光的衍射 光的偏振 激光+（2019）選擇性必修第一冊

第五章

第三節(jié)

光的衍射第四節(jié)

光的偏振第五節(jié)

激光水波的衍射障礙物或孔的尺寸比波長小或者跟波長相差不多.光的衍射光的衍射光的衍射思考既然光也是一種波，那么應(yīng)該也會(huì)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象呀？為什么平時(shí)我們看到的光是沿的直線傳播的？光能夠繞過障礙物偏離直線傳播的現(xiàn)象，衍射時(shí)產(chǎn)生的明暗條紋叫衍射圖樣。2.光明顯衍射條件：障礙物或孔的尺寸小于波長或者和波長差不多。1、光的衍射：3.單色光單縫衍射圖樣的特點(diǎn)：①條紋不等間距；②中央條紋亮而寬；③兩側(cè)條紋較暗較窄，對稱分布。④波長一定時(shí)，單縫越窄，現(xiàn)象越明顯，中央亮紋越寬越暗不同縫寬的單縫衍射①波長一定時(shí)，單縫越窄，中央條紋越寬，各條紋間距越大。(衍射越明顯)②單縫不變時(shí)，波長越大，中央條紋越寬，各條紋間距越大。(衍射越明顯)③白光的單縫衍射條紋為中央亮，兩側(cè)為彩色條紋，且外側(cè)呈紅色，靠近光源的內(nèi)側(cè)為紫色．4.不同波長光的衍射圖樣：雙縫干涉與單縫衍射圖樣有啥不同？3、干涉條紋與衍射條紋的區(qū)別

（1）干涉：等距的明暗相間的條紋，亮條紋的亮度向兩邊減弱較慢。（2）衍射：中央有一條較寬亮條紋，兩邊是對稱明暗相間的條紋，亮條紋的亮度向兩邊減弱得很快。（雙縫）干涉圖樣（單縫）衍射圖樣雙縫間距越小，條紋間距越大單縫寬度越小，條紋間距越大（單色光）波長越小，條紋間距越?。▎紊猓┎ㄩL越小，條紋間距越小單色光形成明暗條紋，白光形成彩色條紋單色光形成明暗條紋，白光形成彩色條紋三、圓孔、圓盤衍射ABS1、孔較大時(shí)——屏上出現(xiàn)清晰的光斑屏上出現(xiàn)光源倒立的像SAB小孔成像2、孔減小時(shí)——光沿直線傳播S屏上出現(xiàn)衍射圖樣。AB光的衍射3、孔較小時(shí)——現(xiàn)象：在不透明很小的圓盤的陰影后面，中心出現(xiàn)了一個(gè)亮斑泊松(Simeon-DenisPoisson1781~1840)法國數(shù)學(xué)家、幾何學(xué)家和物理學(xué)家

圓盤衍射不同點(diǎn)：①圓孔衍射中心亮斑較大,而泊松亮斑較小；③圓孔衍射的背景是黑暗的,而圓盤衍射圖樣中的背景是明亮的。②圓孔衍射亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而增大,圓盤衍射亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而減?。粓A孔衍射圓盤衍射相同點(diǎn)：均是明暗相間的光環(huán),中心均有亮斑衍射現(xiàn)象針尖狹縫圓孔圓屏五、光柵衍射光柵當(dāng)光線從合適的角度照射到這個(gè)斷面時(shí)，就會(huì)發(fā)生一種光學(xué)效應(yīng)，叫做“反射式光柵衍射”。于是，你就能看到像彩虹一樣的顏色，包括從綠色、黃色到紅色的各種色澤。這種效應(yīng)并非只有牛肉才有，其實(shí)豬肉、羊肉、驢肉、狗肉、雞肉、鴨肉、魚肉都可以出現(xiàn)。此外，這種現(xiàn)象通常出現(xiàn)在熟肉，而不是生肉。電腦光盤的彩色反光，來自螺旋形排列的凹槽反射光的衍射五、光柵衍射鳥類羽毛的彩色反光，昆蟲翅膀、體表的反光等等都是來自微觀結(jié)構(gòu)上同向排列的羽毛纖維或鱗片產(chǎn)生的衍射效應(yīng)。五、光柵衍射

在觀看立體電影時(shí)，觀眾要戴上特制的眼鏡，如果不戴這副眼鏡，銀幕上的圖像就模糊不清了。這是為什么？問題：？偏振光的干涉和衍射說明光具有波動(dòng)性，但光波是橫波還是縱波？什么是橫波？什么是縱波？

在橫波中，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向總是垂直于波的傳播方向.不同的橫波振動(dòng)方向可能不同在縱波中，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向總是跟波的傳播方向在同一直線上.一、偏振繩波振動(dòng)方向與狹縫的方向平行時(shí)，傳播正常；振動(dòng)方向與狹縫方向垂直時(shí)，繩波經(jīng)過狹縫后消失。這種現(xiàn)象叫做偏振現(xiàn)象1.偏振現(xiàn)象：在垂直于傳播方向平面上，只沿著一個(gè)特定的方向振動(dòng)的波叫波的偏振現(xiàn)象。2.偏振方向：橫波的振動(dòng)方向稱為偏振方向。3.縱波不發(fā)生偏振現(xiàn)象一列縱波，以這列縱波的傳播方向?yàn)檩S，無論我們怎么旋轉(zhuǎn)第二塊木板，縱波都能通過。也就是說縱波不發(fā)生偏振現(xiàn)象。一種由高分子薄膜制成的光學(xué)器件，每個(gè)偏振片都有一個(gè)特定的方向，只有沿著這個(gè)方向振動(dòng)的光波才能通過偏振片，這個(gè)方向叫做“透振方向”。實(shí)物示意圖箭頭表示透振方向1．偏振片：二、光的偏振太陽、電燈、普通光源發(fā)出的光包含了垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且各個(gè)方向振動(dòng)的光波強(qiáng)度都相同，這種光叫自然光。偏振片P光的傳播方向透振方向只有“振動(dòng)”方向與透振方向一致的光才可以通過偏振片P。2．偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿著一個(gè)特定的方向振動(dòng)的光叫偏振光。PQ自然光偏振光起偏器檢偏器P明甲P

Q乙明暗丙P

Q

自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，如果光入射的方向合適，使反射光與折射光之間的夾角恰好是90°，這時(shí)反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直。光振動(dòng)垂直于紙面光振動(dòng)在紙面內(nèi)3.光是一種橫波

除了太陽、電燈等光源直接發(fā)出的光以外，我們見到的絕大部分都是不同程度的偏振光，如自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面反射時(shí)，反射光和折射光大部分都是偏振光。1.攝影鏡頭未加偏振片時(shí)拍攝的櫥窗加偏振片時(shí)拍攝的櫥窗（減弱反射光，使景象清晰）三、偏振現(xiàn)象的應(yīng)用2、汽車

汽車夜間在公路上行駛與對面的車輛相遇時(shí)，為了避免雙方車燈的眩目，司機(jī)都關(guān)閉大燈，只開小燈，放慢車速，以免發(fā)生車禍。如駕駛室的前窗玻璃和車燈的玻璃罩都裝有偏振片，而且規(guī)定它們的偏振化方向都沿同一方向并與水平面成45度角，那么，司機(jī)從前窗只能看到自已的車燈發(fā)出的光，而看不到對面車燈的光，這樣，汽車在夜間行駛時(shí)，即不用熄燈，可以保證安全行車。3、偏光太陽鏡在陽光充足的白天駕駛汽車，從路面或周圍建筑物的玻璃上反射過來的耀眼的陽光，常會(huì)使眼睛睜不開。由于光是橫波，所以這些強(qiáng)烈的來自上空的散射光基本上是水平方向振動(dòng)的。因此，只需帶一副只能透射豎直方向偏振光的偏振太陽鏡便可擋住部分的散射光。4、立體電影偏振式3D技術(shù)是利用光線有“振動(dòng)方向”的原理來分解原始圖像的，通過在顯示屏幕上加放偏光板，可以向觀看者輸送兩幅偏振方向不同的畫面，當(dāng)畫面經(jīng)過偏振眼鏡時(shí)，由于偏振式眼鏡的每只鏡片只能接收一個(gè)偏振方向的畫面，這樣一來人的左右眼就會(huì)收到兩組畫面，最后經(jīng)過大腦合成立體影像。1、相干性：激光是一種人工產(chǎn)生的相干光。相干性應(yīng)用：光纖通訊、激光全息技術(shù)四、激光的特點(diǎn)及其應(yīng)用應(yīng)用：測距、測速、信息存儲(chǔ)和閱讀2、平行度非常好：從地面上發(fā)射的一束極細(xì)的激光束，到達(dá)月球表面時(shí)，也只發(fā)散成直徑lm多的光斑，因此激光在地面上傳播時(shí)，可以看成是不發(fā)散的。手持式雷達(dá)測速儀手提激光測距儀3、亮度高：所謂亮度，是指垂直于光線平面內(nèi)單位面積上的發(fā)光功率，自然光源亮度最高的是太陽，而目前的高功率激光器，亮度可達(dá)太陽的1萬倍。應(yīng)用：工業(yè)切割、焊接；醫(yī)學(xué)“光刀”；利用強(qiáng)激光產(chǎn)生的高壓引發(fā)核聚變。氧化熔化激光切割

激發(fā)核聚變例1.對于單縫衍射現(xiàn)象，下列說法正確的是(

)A．縫的寬度d越小，衍射條紋越亮B．縫的寬度d越小，衍射現(xiàn)象越明顯C．縫寬度d越小，光傳播路線越接近直線D．入射光的波長越短，衍射現(xiàn)象越明顯B二、單縫衍射例3.在一束單色光的傳播方向上分別放置單縫、雙縫、小圓孔和小圓板后,在光屏上得到如下四幅圖樣,關(guān)于光屏前傳播方向上放置的裝置,以下說法正確的是 ()A.甲是單縫、乙是雙縫B.乙是雙縫、丙是小圓孔C.丁是小圓孔、甲是雙縫D.丙是小圓孔、丁是小圓板D例4、如圖所示的4幅明暗相間的條紋，分別是紅光、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).則在下面的四幅圖中從左到右排列，亮條紋的顏色依次是()A.紅黃藍(lán)紫 B.紅紫藍(lán)黃C.藍(lán)紫紅黃 D.藍(lán)黃紅紫B例1如圖所示，電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向看不到光亮，則（）A.圖中a光為偏振光B.圖中b光為偏振光C.以SP為軸將B轉(zhuǎn)過180°后，在P處將看到光亮D.以SP為軸將A轉(zhuǎn)過90°后，在P處將看到光亮BD例2一種利用光纖溫度傳感器測量溫度的裝置如圖所示，一束偏振光射入光纖，溫度的變化使光纖的長度、芯徑、折射率發(fā)生變化，從而導(dǎo)致偏振光的振動(dòng)方向發(fā)生變化，光接收器接收的光強(qiáng)度就會(huì)變化。設(shè)起偏器和檢偏器透振方向相同，關(guān)于這種溫度計(jì)的工