《光的衍射与偏折》参考课件2

3光的衍射与偏振1．知道光通过狭缝和圆孔的衍射现象．2．知道观察到明显衍射的条件．3．知道振动中的偏振现象，了解什么是偏振现象，知道偏振是横波的特点．4．知道偏振光和自然光的区别，知道偏振光在实际生活中的应用．一、光的衍射

光的衍射现象 光在遇到障碍物时，偏离

传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射． 光的衍射现象进一步证明光是一种波．直线衍射图样(1)单缝衍射：中央为

条纹，向两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同．白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光．(2)圆孔衍射：明暗相间的

圆环．(3)泊松亮斑：光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的阴影

出现的亮斑．亮不等距中心二、光的偏振1．光的偏振现象：在垂直于传播方向的平面上，光只沿着

振动的现象．2．偏振光：在跟光传播方向垂直的平面内，光振动在某一方向较强而在另一些方向振动

的光即为偏振光．3．自然光：太阳、电灯等普通光源直接发出的光，包含垂直于传播方向上

的光，而且沿各个方向振动的光波的强度

，这种光叫自然光．4．光的偏振现象证明光是

波某个特定方向较弱沿一切方向振动都相同横一、光的衍射

对“光沿直线传播的理解” 光的直线传播是一种近似的规律，可从以下两个方面去理解：

(1)多数情况下，光照到较大的障碍物或小孔上时是按沿直线传播的规律传播的，在它们的后面留下阴影或光斑．如果障碍物、缝或小孔都小到与照射光的波长差不多(或更小)，光就表现出明显的衍射现象，在它们的后面形成泊松亮斑、明暗相间的条纹或圆环．(2)光是一种波，衍射是它基本的传播方式，但在一般情况下，由于障碍物都比较大(比起光的波长来说)，衍射现象很不明显，光的传播可近似地看作是沿直线传播．所以，光的直线传播只是近似规律．三种衍射现象和图样特征(1)单缝衍射①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．②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．③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．入射光波长越长，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大．④用白光做单缝衍射时，中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹仍然最宽最亮．(2)圆孔衍射①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．②圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱．③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，波长越长，中央圆形亮斑的直径越大．④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．(3)不透明的小圆板衍射①与圆孔衍射图样比较a．均是明暗相间的圆形条纹，中心均有亮斑．b．圆孔衍射图样中心亮斑较大，而泊松亮斑较小．c．圆孔衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而增大，圆板衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而减小．d．圆孔衍射图样的外侧是黑暗的，而小圆板衍射图样的外侧是明亮的．②泊松亮斑图样中的亮环或暗环间距随半径增大而减小．

单缝衍射和双缝干涉有何异同？名称项目单缝衍射双缝干涉不同点产生条件障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多频率、振动方向相同，相位差恒定的两列光波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，越靠外条纹间距越小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成因干涉、衍射都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或者削弱的结果意义干涉、衍射都是波特有的现象，表明光是一种波特别提醒

衍射是一种普遍现象．只是障碍物的尺寸比光的波长大得多时，衍射现象不明显，障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显．所以前面所说的衍射产生条件应是产生明显衍射现象的条件．二、自然光与光的偏振

自然光 太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这样的光称为自然光． 从普通光源直接发出的自然光是无数偏振光的无规则集合，所以直接观察时不能发现光强偏向哪一个方向．如图5-3、4-1所示，普通光源发出的光经过偏振片时，后面的光屏是明亮的，说明光透过了偏振片，若转动偏振片，光屏上亮度不变，说明透光强度不变，可知自然光沿各个方向振动的光波强度都相同．图5-3、4-1偏振片是由特殊材料制成的，其“狭缝”用肉眼不能看见，它只允许振动方向与“狭缝”平行的光波通过．通过偏振片后，自然光就变成了线偏振光．线偏振光在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光称线偏振光．如经过偏振片后的自然光是线偏振光，若线偏振光再经过一个偏振片后，情况会怎样呢？如图5-3、4-2甲所示，当两偏振片的“狭缝”平行时，光屏上仍有亮光．透射光的强度最大．但是，比通过一块偏振片时要弱．当两偏振片的“狭缝”相互垂直时，透射光的强度最弱几乎为零，光屏上是暗的．如图5-3、4-2乙所示．图5-3、4-2获得线偏振光的两种方式(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，且线偏振方向相互垂直．平时我们所看到的光，除直接从光源射来的以外都是线偏振光．【典例1】

一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹．现将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到(

)．

A．与原来相同的明暗相间的条纹，只是明条纹比原来暗些

B．与原来不相同的明暗相间的条纹，而中央明条纹变宽些

C．只有一条与缝宽对应的明条纹

D．无条纹，只存在一片红光对光的衍射现象的理解

解析开始产生了干涉现象，说明两缝都很窄，能够满足使红光发生明显衍射的条件，挡住一缝后，在屏上得到的是单缝衍射图样．衍射图样和干涉图样的异同点：中央都出现明条纹，但衍射图样中央明条纹较宽，两侧都出现明暗相间的条纹；干涉图样为等间隔的明暗相间的条纹，而衍射图样两侧为不等间隔的明暗相间的条纹且亮度迅速减弱．所以本题正确答案为B.答案B借题发挥该题考查了发生干涉现象和衍射现象的条件，同时也考查了干涉条纹和衍射条纹的区别．(1)双缝是干涉，条纹间距相等，且亮度基本相等．(2)单缝是衍射，条纹间距不相等．中央亮条纹最宽，两侧为不等间距的明暗相间的条纹，中央条纹最亮．【变式1】

在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是 (

)．

A．将入射光由黄色换成绿色，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；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大；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．故选项A、C、D正确．答案ACD对偏振现象的理解

图5-3、4-3借题发挥本题考查自然光和线偏振光的特征，以及线偏振光的获得方法．在P转动过程中，A处都有光亮，且强度不变，只是当P和Q偏振方向相同时，B处光亮最大．【变式2】

如图5-3、4-4所示，夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼，严重影响行车安全．若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好与灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体．假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施中可行的是 (

)．图5-3、4-4A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°解析若前窗玻璃的透振方向竖直、