光的衍射和偏振47激光

by甘腾胜@20221201新粤教版(2019)高中物理选择性必修第一册第四章4.6光的衍射和偏振4.7激光复习与回顾1、机械波发生明显衍射的条件是什么？2、水波发生明显衍射现象，现象特征是什么？新课引入观察与思考光的干涉现象反映了光的波动性，说明光是一种波。为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射，而且常常说“光沿直线传播”呢？光的衍射1、光的衍射：光离开直线路径绕过障碍物到阴影里去的现象叫做光的衍射现象。2、明显衍射的条件：障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。3、物理意义：光的衍射现象证明光是一种波。单缝衍射（1）单缝衍射条纹的特征①中央亮纹宽而亮②两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗观察与分析观察下列衍射图样，分析衍射规律：不同缝宽的单缝衍射观察与分析观察下列衍射图样，分析衍射规律：不同色光的单缝衍射单缝衍射（2）不同色光或不同宽度单缝衍射条纹的特征①波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大。②单缝不变时，光的波长越长的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大。③白光的单缝衍射条纹为中央亮，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色。光的干涉和衍射图样比较（双缝）干涉图样（单缝）衍射图样双缝间距越小，条纹间距越大单缝宽度越小，条纹间距越大（单色光）波长越小，条纹间距越小（单色光）波长越小，条纹间距越小单色光形成明暗条纹，白光形成彩色条纹单色光形成明暗条纹，白光形成彩色条纹干涉条纹与衍射条纹的区别（1）干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱较慢。（2）衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。各类孔的衍射现象圆盘衍射实验泊松亮斑(1)实验：光经一个不透明圆盘。(2)现象：在不透明圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑。光的直线传播的条件只有在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，光才可以看作是沿直线传播的。光的衍射【练1】(单)关于光的衍射现象，下列说法正确的是A．红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹B．白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹C．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了干涉D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射A光的衍射【练2】(单)研究光的波动现象的实验装置如图甲所示，实验中光屏上得到了如图乙所示的图样。下列说法正确的是A．挡板上有两条平行的狭缝B．减小激光器和狭缝间的距离，中央亮条纹将变窄C．增大狭缝和光屏间的距离，中央亮条纹将变窄D．将红色激光换成蓝色激光，中央亮条纹将变窄D光的衍射【练3】(单)下面四种现象中，不是由光的衍射现象造成的有A．通过游标卡尺观察两卡脚间狭缝中发光的日光灯管，会看到平行的彩色条纹B．不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑C．太阳光照射下，架在空中的电线在地面上不会留下影子D．用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环C光的衍射【练4】(单)让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直到完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失B．由大变小的三角形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C．由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失D．由大变小的三角形光斑，圆心光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失D观察与思考在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么？偏振1、在横波中，振动方向总是垂直于波的传播方向。(1)偏振现象：在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动的波叫波的偏振现象。(2)偏振方向：横波的振动方向称为“偏振方向”。偏振思考与讨论（3）如图是一列横波，当这列横波穿过一个带有狭缝的木板时，狭缝的方向与波的振动方向相同，横波是否可以穿过？偏振思考与讨论（4）如图当我们将木板旋转90°以后，这时横波是否能再通过狭缝？我们把这种现象称为横波的偏振现象。偏振2、纵波不发生偏振现象一列纵波，以这列纵波的传播方向为轴，无论我们怎么旋转两块木板，纵波都能通过。也就是说纵波不发生偏振现象。偏振3、横波能够发生偏振现象而纵波不能发生偏振现象，这就是横波与纵波的一个区别。因此我们要判断一列波是横波还是纵波，只要看它能否发生偏振现象就可以啦!【思考与讨论】(1)光的干涉和衍射说明光具有波动性，那么光波是横波还是纵波呢？(2)如何判断某种波是横波，还是纵波？光的偏振偏振片一种由高分子薄膜制成的光学器件，每个偏振片都有一个特定的方向，只有沿着这个方向振动的光波才能通过偏振片，这个方向叫做“透振方向”。实物示意图箭头表示透振方向光的偏振现象PQ自然光偏振光起偏器检偏器光的偏振偏振光在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动的光叫偏振光。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。P明甲P

Q（弱）乙明暗丙P

Q光的偏振偏振光光的偏振偏振光当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变。当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振片时要弱。当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零。光振动垂直于纸面光振动在纸面内光是一种横波自然光射到两种介质的界面上，如果光入射的方向合适，使反射光与折射光之间的夹角恰好是90°，这时反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直。未使用偏振镜前使用偏振镜后偏振现象的应用立体3D电影偏振现象的应用通过偏振片看物体通过偏振片看液晶显示器激光的特点及其应用1、相干性：激光是一种人工产生的相干光。相干性应用：光纤通讯、激光全息技术激光的特点及其应用2、平行度非常好：从地面上发射的一束极细的激光束，到达月球表面时，也只发散成直径1m多的光斑，因此激光在地面上传播时，可以看成是不发散的。应用：测距、测速、信息存储和阅读手持式雷达测速仪手提激光测距仪氧化熔化激光切割激发核聚变激光的特点及其应用3、亮度高：所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率，自然光源亮度最高的是太阳，而目前的高功率激光器，亮度可达太阳的1万倍。应用：工业切割、焊接；医学“光刀”；利用强激光产生的高压引发核聚变。光的偏振【练5】(单)如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则A．图中a光为偏振光B．图中b光为偏振光C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮D．以SP为轴将B转过90°后，在P处仍看不到光亮B光的偏振【练6】(单)关于光的偏振，下列说法不正确的是A．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光B．拍摄水面下的景物时，加偏振片可使像更清晰C．所有的波都具有偏振现象D．立体电影是应用光的偏振的一个实例C光的偏振【练7】(单)小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光，转动镜片时发现光有强弱变化。下列说法能够解释这一现象的是A．阳光在水面反射后的反射光是偏振光，镜片起起偏器的作用B．阳光在水面反射后的反射光是偏振光，镜片起检偏器的作用C．阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起起偏器的作用D．阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起检偏器的作用B激光【练8】(单)激光被誉为“神奇的光”，关于激光的应用，下列说法中不正确的是A．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度B．由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息C．用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响D．能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光平行度好、方向性好C激光【练9】(单)激光火