3 光的衍射与偏振4 激光

1、3光的衍射与偏振4激光学 习 目 标知 识 脉 络1.观察光的衍射现象进一步认识光的波动性.2.了解光明显衍射的条件，了解衍射图样(重点)3.观察光的偏振现象，了解自然光与偏振光的区别(难点)4.了解激光的特点及其应用，知道激光和自然光的区别.光的衍射 1单缝衍射现象(1)当单缝较宽时，光沿着直线方向通过单缝，在光屏上可以看到一条跟单缝(或圆孔)宽度相当的亮线(2)把单缝调窄些，可以看到屏上亮线也随之减小(3)当单缝调到很窄时，光通过单缝后就明显地偏离了直线传播方向，到达屏上以后，不再是一条很窄的亮线，而是照到了相当宽的地方，并且出现了明暗相间的条纹；再调小单缝，条纹也随之变得清晰、细小2光的

2、衍射光在传播过程中遇到障碍物或小孔(狭缝)时，绕过障碍物或通过小孔、狭缝传播到阴影区域的现象3衍射图像衍射时产生的明暗条纹或光环1白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现象(×)2菜汤上的油花呈现彩色，是光的折射现象(×)3用两支圆柱形铅笔并在一起，形成一个狭缝，使狭缝平行于日光灯，会看到彩色的衍射条纹()1白光经单缝衍射和双缝干涉产生的条纹有什么共同特点？【提示】都是中央为白色条纹，两侧为彩色条纹2光遇到小孔、单缝或障碍物时，衍射现象可能发生，也可能不发生，这种说法对吗？【提示】不对光遇到小孔、单缝或障碍物时，衍射现象只有明显与不明显之分，无发生与不

3、发生之别1三种衍射图样的比较(1)单缝衍射图样(如图5­3­1所示)单色光衍射白光衍射图5­3­1中央条纹最亮，越向两边越暗；条纹间距不等，越靠外，条纹间距越小缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮纹的亮度降低中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关，入射光波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大用白光做单缝衍射时，中央亮条纹仍然是最宽最亮的白条纹(2)圆孔衍射图样中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小如图5­3­2所示图5­3

4、3;2圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环只有圆孔足够小时才能得到明显的衍射图样在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏上依次得到几种不同的现象圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)(3)不透明的小圆板衍射图样(泊松亮斑)(如图5­3­3所示)图5­3­3中央是亮斑周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小2单缝衍射与双缝干涉的异同点单缝衍射双缝干涉不同点产生条件只要狭缝足

5、够小，任何光都能发生频率相同的两列光相遇叠加条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度中央条纹最亮，两边变暗清晰条纹，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹1在单缝衍射实验中，下列说法正确的是()A将入射光由黄光换成绿光，衍射条纹间距变窄B使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽E条纹间距与单缝到屏的距离无关【解析】当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的路径越远，条纹间距也越大，A、C正确；当光的波长一定时

6、，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大，B错误；光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，D正确，E错误【答案】ACD2如图5­3­4甲、乙所示，是单色光通过窄缝后形成明暗相间的两种条纹图样，_为单缝衍射的图样，_为双缝干涉的图样图5­3­4【解析】甲图中的条纹宽度不等，中央宽，两侧窄，应为单缝衍射图样乙图中的条纹等宽等距，应为双缝干涉图样【答案】甲乙区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法1根据条纹的宽度区分：双缝干涉的条纹是等宽的，条纹间的距离也是相等的；而单缝衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的条纹变窄2根据亮条纹的

7、亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮度变化很小；而单缝衍射条纹中央亮纹最亮，两侧的亮纹逐渐变暗光 的 偏 振 1光的干涉和衍射现象说明光具有波动性2偏振片：由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，只有沿这个方向振动的光波才能通过偏振片，这个方向叫做透光方向3线偏振光：光的振动方向限在一个平面内的光4自然光：通常光源发出的光是由大量的振动方向不同而互不相干的线偏振光组成5光的偏振现象证明光是横波1凡是波都有偏振现象(×)2反射可以引起自然光的偏振()3拍摄水中游鱼时，在镜前装一偏振片是利用光的偏振现象()1自然光和偏振光的主要区别是什么？【提示】在垂直于传播方向的平面内，

8、自然光沿所有方向振动，偏振光沿某一特定方向振动2自然光经水面反射的光一定是偏振光吗？【提示】经水面反射和折射的光都是偏振光1几个概念(1)自然光沿各个方向均匀分布振动的光(2)偏振光沿着特定方向振动的光(3)起偏器自然光通过后变为偏振光的偏振片(4)检偏器检测投射光是否为偏振光的偏振片2偏振原因光是横波，是电磁波，电场强度E和磁感应强度B的振动方向均与波传播的方向垂直，所以光有偏振现象(1)自然光经过反射或折射后会变成偏振光，如自然光射到两介质分界面时同时发生反射和折射(反射角和折射角之和为90°时)，反射光线和折射光线是光振动方向互相垂直的偏振光(2)光波的感光作用主要是由电场强度

9、E引起的，因此常将E的振动称为光振动在与光传播方向垂直的平面内，光振动的方向可以沿任意的方向，光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光，光振动沿着特定方向的光就是偏振光3偏振光的两种产生方式(1)让自然光通过偏振片(2)自然光射到两种介质的交界面上，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直3.在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q，在Q的后边放上光屏，如图5­3­5所示，则下列说法正确的是()图5­3­5AQ不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度不变BQ不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度时强时弱CP不

10、动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度不变DP不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度时强时弱E偏振现象表明光是横波【解析】P是起偏器，它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光，该偏振光的振动方向与P的透振方向一致所以当Q与P的透振方向平行时，通过Q的光强最大；当Q与P的透振方向垂直时，通过Q的光强最小即无论旋转P或Q，屏上的光强都是时强时弱故正确答案为B、D、E.【答案】BDE4电子表的显示屏利用了液晶的旋光性，当液晶上不加电压时，偏振光通过液晶时偏振方向会旋转90°，这就是液晶的旋光性；如果在液晶上加上电压，则旋光性消失有一种电子表的显示屏是透明的，而在显示数字的笔画处不透光，则上下两个偏振片的

11、透振方向相互_；笔画处为_电极，因此加上电压时变为_的【解析】假设光从下向上传播，光线通过下偏振片时成为偏振光，如果不加电压，偏振光通过液晶时偏振方向旋转90°，此时光线能透过上偏振片，可知上偏振片的透振方向应与此时偏振光的偏振方向相同，即与下偏振片的透振方向垂直；组成数字的笔画处有时透明，有时不透明，可知笔画处为透明电极，当加上电压时液晶旋光性消失，光线不能透过【答案】垂直透明不透明1偏振片是由特定的材料制成的，每个偏振片都有一个特定的方向，这个方向叫做“透振方向”，只有沿透振方向振动的光才能通过偏振片2偏振片上的“狭缝”表示透振方向，而不是真实狭缝3光的偏振现象说明光是一种横波4

12、自然光透过偏振片可以变成偏振光5当偏振片的偏振方向与光的偏振方向的夹角不同时，透过偏振片的光的强度不同激 光 的 特 性 及 其 应 用 1激光的特性体现在以下几个方面：强度大、方向性好、单色性好、相干性好、覆盖波段宽而且可调谐2激光的应用：根据激光的特性，在工、农、科技及社会各方面有广泛应用，体现在以下几方面：激光加工、激光全息照相、激光检测、激光通信、激光医学、激光照排、光盘等方面1激光可以进行光纤通信是利用了相干性好的特点()2激光可用做“光刀”来切开皮肤是利用激光的相干性好(×)3全息照相技术只能记录光波的强弱信息(×)1利用激光测量地球到月球的距离，应用了激光哪方

13、面的性质？【提示】应用了“平行度”非常好的性质2在演示双缝干涉的实验时，常用激光作光源，这主要是应用激光的什么特征？【提示】应用了激光单色性好的特性激光的应用与对应的特性特点性质应用强度大可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量激光加工激光医学方向性好激光的平行度非常好、传播很远的距离而不发散，仍能保持其高能量激光测距、雷达激光检测、光盘单色性好激光的频率范围较窄、颜色几乎是相同的激光照排相干性好激光具有频率相同、相位差恒定、偏振方向相同的特点干涉、衍射光源激光全息照相覆盖波段宽且可调谐用不同的激光器可获得从X射线到远红外波段的激光，且像无线电波一样进行调制激光通信5对于激光的认识，以下说

14、法正确的是()A普通光源发出的光都是激光B激光是自然界普遍存在的一种光C激光是一种人工产生的相干光D激光已经深入我们生活的各个方面E激光具有单色性好、方向性好、亮度高的特点【解析】普通光源不能产生激光，A错误；激光要通过人工控制才能产生，B错误，C正确；激光具有单色性好、方向性好、亮度高的特点，已深入我们生活各个方面，D、E正确【答案】CDE6应用激光平行性好的特性，可以精确地测量距离对准目标发射一个极短的激光脉冲，测量发射脉冲与收到反射脉冲的时间间隔，就可以求出激光器到目标的距离若在地球上向月球发射一个激光脉冲，测得从发射到收到反射脉冲所用的时间为2.56 s，求月球到地球的距离大约是多少？【解析】真空中的