【步步高】高中物理 13.513.6 光的衍射　光的偏振课件 新人教选修34

第十三章光13.5-13.6光的衍射光的偏振1.知道光的衍射现象，知道产生明显衍射现象的条件.2.知道衍射条纹的特点，了解衍射光栅.3.知道光的偏振现象，知道光是横波.4.知道偏振光和自然光的区别，能运用偏振知识来解释生活中的一些常见光学现象.学习目标定位一、光的衍射唐代诗人王维的诗句“空山不见人，但闻人语响”描写了一种常见的“闻其声而不见其人”的物理现象.这种现象是如何形成的呢？为什么声波容易发生衍射现象而光波不容易发生衍射现象呢？问题设计一、光的衍射答案诗句中描写的是声波的衍射现象.声波的波长较大，与日常生活中的物体可以相比，很容易发生明显衍射现象，故可以隔着障碍物“闻其声”，但光的波长远小于日常生活中物体的尺寸，光在障碍物后形成阴影，故有“不见其人”的现象.要点提炼1.各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，即使影的轮廓.一、光的衍射模糊不清2.光产生明显衍射现象的条件在障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长，甚至比光的波长的时候，就会产生明显的衍射现象.一、光的衍射相比还小3.衍射图样的特点(1)单缝衍射图样的特点：①中央条纹.两侧亮条纹具有对称性，亮条纹宽度逐渐，亮度逐渐.②光的波长一定时，单缝窄的中央条纹，各条纹间距；单缝不变时，光波波长大的中央条纹，条纹间距.③白光的单缝衍射条纹是中央为，两侧为.一、光的衍射亮而宽变窄减弱宽大宽大白色亮纹彩色条纹(2)圆孔衍射图样的特点：①单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度高，外面是明暗相间的(填“等距”或“不等距”)的圆环，越向外，亮环亮度越.②白光的圆孔衍射图样中央亮圆为，周围是圆环.一、光的衍射不等距低白色彩色(3)泊松亮斑：障碍物的衍射现象①在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个，这就是著名的泊松亮斑.②图样特点：中央是一个亮斑，圆板阴影的边缘模糊，阴影外边有明暗相间的圆环.一、光的衍射亮斑4.衍射光栅(1)衍射图样的特点：狭缝的个数越多，衍射条纹的宽度越，亮度越；与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变，亮度.(2)衍射光栅的种类：光栅和光栅.一、光的衍射窄强窄增加反射透射二、单缝缝衍射与与双缝干干涉的比比较问题设计计单缝衍射射和双缝缝干涉得得到的都都是明暗暗相间的的条纹，，如何区区别它们们？答案它它们的主主要区别别是：单单缝衍射射的条纹纹宽度不不等，中中央最宽宽，条纹纹间距不不等；双双缝干涉涉的条纹纹宽度相相等，条条纹间距距相等.要点提炼炼单缝衍射射与双缝缝干涉的的比较1.不同点二、单缝缝衍射与与双缝干干涉的比比较(1)产生条件件单缝衍射射：只要要狭缝足足够小双缝干涉涉：频率率相同的的两列光光波相遇遇叠加(2)图样单缝衍射射的图样样中央为为最宽最最亮的亮亮条纹，，两侧亮条纹纹变暗变变窄双缝干涉涉的图样样是亮度度相同的的等间距距的条纹纹2.相同点(1)都有明暗暗相间的的条纹，，条纹都都是光波波叠加时时加强或或削弱的的结果(2)都是波特特有的现现象，表表明光是是一种波波.二、单缝缝衍射与与双缝干干涉的比比较三、偏振振现象问题设计计1.取一根软软绳，一一端固定定在墙上上，手持持另一端端上下抖抖动，软软绳上形形成一列列横波，，质点在在竖直平平面内沿沿着上下下方向振振动.如果手持持绳的一一端左右右抖动，，会在绳绳上形成成另一列列横波，，质点在在水平平平面内沿沿着左右右方向振振动.三、偏振振现象现在让软软绳穿过过一块带带有狭缝缝的木板板.分别将狭狭缝与振振动方向向平行放放置及与与振动方方向垂直直放置，，观察发发生的现现象(如图1甲、乙所所示).如果将这这根绳换换成细软软的弹簧簧，前后后推动弹弹簧形成成纵波，，观察发发生的现现象(如图丙所所示).这两种现现象说明明什么？？图1三、偏振振现象答案当当机械波波是横波波时，若若质点的的振动方方向与狭狭缝平行行，则机机械波能能透过狭狭缝传播播，反之之则不能能透过狭狭缝传播播.对纵波而而言，不不管什么么情况，，纵波总总能透过过狭缝传传播.三、偏振振现象2.如图2所示，取取一个偏偏振片P，让阳光光通过偏偏振片P，在P的另一侧侧观察，，可以看看到偏振振片是透透明的；；在偏振振片P的后面再再放置另另一个偏偏振片Q，以光的的传播方方向为轴轴旋转偏偏振片Q，会看到到什么现现象？这这说明什什么？三、偏振振现象图2三、偏振振现象答案会会看到在在旋转Q时光的亮亮度发生生变化.偏振片的的作用类类似于1中狭缝的的作用，，只有振振动方向向与透振振方向一一致的光光才能通通过.当偏振片片Q与P的透振方方向平行行时，穿穿过Q的光最强强；当Q与P的透振方方向垂直直时，光光不能透透过Q.要点提炼炼1.偏振片和和透振方方向偏振片由由特定的的材料制制成，每每个偏振振片都有有一个特特定的方方向，只只有沿着着振振动的的光波才才能顺利利通过偏偏振片，，这个方方向叫做做“透振振方向””.2.光的偏振振现象表表明光是是一种波波.三、偏振振现象这个方向向横3.自然光和和偏振光光三、偏振振现象

自然光偏振光光的来源直接从光源发出的光自然光通过起偏振器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所有方向，且沿各个方向振动的光强度都相同在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某一特定方向(与起偏振器透振方向一致)4.偏振现象象的应用用(1)在摄影中中的应用用：在镜镜头前安安装一片片偏振滤滤光片，，可以阻阻挡进进入镜头头.(2)电子表液液晶显示示屏：在在两块透透振方向向垂直的的偏振片片中插入入一个液液晶盒，，可以控控制光线线显示数数字.三、偏振振现象举例太阳、电灯、蜡烛火焰等直接发出的光自然光在介质表面反射和折射形成的光反射光一、对光光的衍射射的理解解典例精析析例1观察单缝缝衍射现现象时，，把缝宽宽由0.2mm逐渐增大大到0.8mm，看到的的现象是是()A.衍射条纹纹的间距距逐渐变变小，衍衍射现象象逐渐不不明显B.衍射条纹纹的间距距逐渐变变大，衍衍射现象象越来越越明显C.衍射条纹的间间距不变，只只是亮度增强强D.以上现象都不不会发生一、对光的衍衍射的理解典例精析解析由单缝缝衍射实验的的调整与观察察可知，狭缝缝宽度越小，，衍射现象越越明显，衍射射条纹越宽，，条纹间距也也越大，本题题是将缝调宽宽，现象向相相反的方向发发展，故选项项A正确，B、C、D错误.答案A二、单缝衍射射与双缝干涉涉的比较典例精析例2如图3所示的4幅明暗相间的的条纹，分别别是红光、蓝蓝光各自通过过同一个双缝缝干涉仪器形形成的干涉图图样以及黄光光、紫光各自自通过同一个个单缝形成的的衍射图样(黑色部分表示示亮纹).则在下面的四四幅图中从左左到右排列，，亮条纹的颜颜色依次是()图3A.红黄蓝紫B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄D.蓝黄红紫二、单缝衍射射与双缝干涉涉的比较典例精析解析双缝干干涉条纹平行行等距，且波波长越大，条条纹间距越大大，而红光波波长大于蓝光光波长，故第第一幅图为红红光，第三幅幅图为蓝光；；又由于黄光光波长比紫光光波长大，故故第四幅图为为黄光的衍射射图样，第二二幅为紫光的的衍射图样.答案B典例精析三、对光的偏偏振的理解例3如图4所示，白炽灯灯的右侧依次次平行放置偏偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧.旋转偏振片P，A、B两点光的强度度变化情况是是.图4A.A、B均不变B.A、B均有变化C.A不变，B有变化D.A有变化，B不变典例精析解析白炽灯灯光包含各方方向的光，且且各个方向的的光强度相等等，所以旋转转偏振片P时各方向透射射光强度相同同，故A点光的强度不不变；白炽灯灯光经偏振片片P后为偏振光，，当P旋转时时，B点的光光强有有变化化，选选项C正确.答案C三、对对光的的偏振振的理理解典例精精析例4一段时时间以以来，，“假假奶粉粉事件件”闹闹得沸沸沸扬扬扬，，奶粉粉中碳碳水化化合物物(糖)含量是是一个个重要要指标标，可可以用用“旋旋光法法”来来测量量糖溶溶液的的浓度度，从从而鉴鉴定含含糖量量.偏振光光通过过糖的的水溶溶液后后，偏偏振方方向会会相对对于传传播方方向向向左或或向右右旋转转一个个角度度α，这一一角度度α称为““旋光光度””，α的值只只与糖糖溶液液的浓浓度有有关，，将α的测量量值与与标准准值相相比较较，就就能确确定被被测样样品的的含糖糖量了了.如图5所示，，S是自三、对对光的的偏振振的理理解典例精精析然光源源，A、B是偏振振片，，转动动B，使到到达O处的光光最强强，然然后将将被测测样品品P置于A、B之间，，则下下列说说法中中正确确的是是()三、对对光的的偏振振的理理解图5典例精精析A.到达O处光的的强度度会明明显减减弱B.到达O处光的的强度度不会会明显显减弱弱C.将偏振振片B转动一一个角角度，，使得得O处光强强度最最大，，偏振片B转过的的角度度等于于αD.将偏振振片A转动一一个角角度，，使得得O处光强强度最最大，，偏振片A转过的的角度度等于于α三、对对光的的偏振振的理理解典例精精析解析因因为为A、B的偏振振方向向一致致，故故A、B间不放放糖溶溶液时时，自自然光光通过过偏振振片A后，，变变成成偏偏振振光光，，通通过过B后到到达达O.当在在A、B间放放糖糖溶溶液液，，由由于于溶溶液液的的旋旋光光作作用用，，使使通通过过A的偏偏振振光光振振动动方方向向转转动动了了一一定定角角度度，，不不能能再再通通过过B，A对，，B错.三、、对对光光的的偏偏振振的的理理解解典例例精精析析但当当B转过过一一个个角角度度，，恰恰好好使使偏偏振振片片方方向向与与经经过过糖糖溶溶液液后后的的偏偏振振光光振振动动方方向向一一致致时时，，O处光光强强为为最最强强，，故故B的旋旋转转角角度度即即为为糖糖溶溶液液的的旋旋光光度度.所以以C对.同理理D也对对.答案案ACD三、、对对光光的的偏偏振振的的理理解解课堂堂要要点点小小结结自我我检检测测区区123412341.(对光光的的衍衍射射的的理理解解)关于于光光的的衍衍射射现现象象，，下下面面说说法法正正确确的的是是()A.红光光的的单单缝缝衍衍射射图图样样是是红红暗暗相相间间的的直直条条纹纹B.白光光的的单单缝缝衍衍射射图图样样是是白白黑黑相相间间的的直直条条纹纹C.光照照到到不不透透明明小小圆圆盘盘上上出出现现泊泊松松亮亮斑斑，，说说明明发发生生了了衍衍射射D.光照照到到较较大大圆圆孔孔上上出出现现大大光光斑斑，，说说明明光光沿沿着着直直线线传传播播，，不不存存在在光光的的衍衍射射1234解析析单单色色光光照照到到狭狭缝缝上上产产生生的的衍衍射射图图样样是是明明暗暗相相间间的的直直条条纹纹，，白白光光的的衍衍射射图图样样是是彩彩色色条条纹纹.光照照到到不不透透明明小小圆圆盘盘上上，，在在其其阴阴影影中中心心处处出出现现亮亮点点，，是是衍衍射射现现象象.光的的衍衍射射现现象象只只有有明明显显与与不不明明显显之之分分，，D项中中屏屏上上大大光光斑斑的的边边缘缘模模糊糊，，正正是是光光的的衍衍射射造造成成的的，，不不能能认认为为不不存存在在衍衍射射现现象象.答案AC12342.(单缝衍射射与双缝缝干涉的的比较)如图6所示为红红光和紫紫光通过过相同的的双缝和和单缝所所呈现的的图样，，则()图6A.甲为紫光光的干涉涉图样B.乙为紫光光的干涉涉图样C.丙为红光光的干涉涉图样D.丁为红光光的干涉涉图样1234解析干干涉条纹纹平行、、等宽、、等间距距，选项项C、D错误.干涉图样样为明暗暗相间的的条纹，，且条纹纹间距为为Δx＝λ，光的波波长越长长，条纹纹间距越越大，紫紫光的波波长短，，因而紫紫光干涉涉图样的的条纹间间距小.故正确选选项为B.答案B12343.(对光的偏偏振的理理解)如图7所示，A、B为两偏振振片，一一束自然然光沿OO