魯科版選修34 5.2 光的衍射　5.3光的偏振 學案.docx

5光的衍射光的偏振知識內(nèi)容光的衍射光的偏振考試要求必考加試b課時要求1.了解光的衍射現(xiàn)象，知道光產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件以及衍射條紋的特點.2.會用激光筆和光傳感器做單縫衍射實驗，能區(qū)分干涉條紋和衍射條紋.3.知道光的偏振現(xiàn)象，了解自然光與偏振光的區(qū)別以及偏振的簡單應用知道光的偏振現(xiàn)象證明了光是橫波.一、光的衍射導學探究讓一束激光照射在游標卡尺兩個卡腳之間的縫上，逐漸減小兩個卡腳之間的距離，使縫越來越小，觀察照在屏幕上光斑現(xiàn)象的變化縫寬大約多大時屏幕上出現(xiàn)條紋？縫間距越小時，條紋有什么變化？用針尖在一張厚紙上扎一個很小的小孔，用眼睛通過小孔觀察太陽光，會觀察到什么現(xiàn)象？答案大約0.4 mm時會出現(xiàn)條紋，當縫間距變小時，屏幕上條紋間距逐漸變寬，但亮度逐漸減弱會觀察到中央為亮圓，周圍為彩色的圓環(huán)知識梳理對光的衍射的認識1光的衍射當光照射到孔或障礙物上時，光離開直線路徑繞到孔或障礙物的陰影里去的現(xiàn)象，叫做光的衍射現(xiàn)象2光產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件當障礙物或小孔的尺寸可以跟光的波長相比，甚至比光的波長還小的時候，就會產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象3衍射圖樣的特點(1)單縫衍射圖樣的特點：中央條紋亮而寬，兩側亮條紋具有對稱性，亮條紋寬度逐漸變窄，亮度逐漸減弱光的波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，條紋間距大；單縫不變時，光波波長大的中央條紋寬，條紋間距大白光的單縫衍射條紋是中央為白色亮條紋，兩側為彩色條紋(2)圓孔衍射圖樣的特點：單色光的圓孔衍射圖樣中央亮圓的亮度高，外面是明暗相間的不等距(填“等距”或“不等距”)的圓環(huán)，越向外，亮環(huán)亮度越低白光的圓孔衍射圖樣中央亮圓為白色，周圍是彩色圓環(huán)(3)泊松亮斑：障礙物的衍射現(xiàn)象在單色光傳播途中，放一個較小的不透光的圓形障礙物，會發(fā)現(xiàn)在陰影中心有一個亮斑，這就是著名的泊松亮斑圖樣特點：中央是一個亮斑，圓形障礙物陰影的邊緣模糊，陰影外邊有明暗相間的圓環(huán)即學即用判斷下列說法的正誤(1)光的衍射現(xiàn)象完全否定了光的直線傳播結論()(2)光的衍射現(xiàn)象為光的波動說提供了有力的證據(jù)()(3)衍射條紋圖樣是光波相互疊加的結果()(4)光照到不透明小圓盤上出現(xiàn)泊松亮斑，說明發(fā)生了衍射()(5)光照到較大圓孔上出現(xiàn)大光斑，說明光沿著直線傳播，不存在光的衍射()二、光的偏振導學探究1取一根軟繩，一端固定在墻上，手持另一端上下抖動，軟繩上形成一列橫波，質(zhì)點在豎直平面內(nèi)沿著上下方向振動如果手持繩的一端左右抖動，會在繩上形成另一列橫波，質(zhì)點在水平面內(nèi)沿著左右方向振動現(xiàn)在讓軟繩穿過一塊帶有狹縫的木板分別將狹縫與振動方向平行放置及與振動方向垂直放置，觀察發(fā)生的現(xiàn)象(如圖1甲、乙所示)如果將這根軟繩換成細軟的彈簧，前后推動彈簧形成縱波，觀察發(fā)生的現(xiàn)象(如圖丙所示)這兩種現(xiàn)象說明什么？圖1答案當機械波是橫波時，若質(zhì)點的振動方向與狹縫平行，則機械波能透過狹縫傳播，反之則不能透過狹縫傳播對縱波而言，不管什么情況，縱波總能透過狹縫傳播2如圖2所示，取一個偏振片p，讓陽光通過偏振片p，在p的另一側觀察，可以看到偏振片是透明的；在偏振片p的后面再放置另一個偏振片q，以光的傳播方向為軸旋轉(zhuǎn)偏振片q，會看到什么現(xiàn)象？這說明什么？圖2答案會看到在旋轉(zhuǎn)q時光的亮度發(fā)生變化偏振片的作用類似于導學探究1中狹縫的作用，只有振動方向與透振方向一致的光才能通過當偏振片q與p的透振方向平行時，穿過q的光最強；當q與p的透振方向垂直時，光不能透過q.知識梳理對偏振現(xiàn)象的認識1自然光和偏振光(1)自然光：太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同，這種光叫自然光(2)偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個特定的方向振動的光叫偏振光平時看到的絕大部分光，都是不同程度的偏振光，自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面反射時，反射光和折射光都是偏振光，入射角變化時偏振的程度也有變化2偏振片和透振方向偏振片由特定的材料制成，每個偏振片都有一個特定的方向，只有沿著這個方向振動的光波才能順利通過偏振片，這個方向叫做“透振方向”3光的偏振現(xiàn)象表明光是一種橫波即學即用判斷下列說法的正誤(1)偏振光沿各個方向振動的光波的強度都相同()(2)自然光通過偏振片后成為偏振光()(3)除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光都是偏振光()(4)如果偏振片的透振方向與偏振光的振動方向垂直，偏振光不能透過偏振片()(5)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種縱波()一、光的衍射1衍射現(xiàn)象是否明顯方面：入射光波長越大，障礙物、小孔和狹縫的尺寸越小，衍射現(xiàn)象越明顯2衍射條紋的亮度方面：小孔和狹縫的尺寸越小，衍射條紋的亮度越小例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縫的寬度d越小，光的傳播路線越接近直線d入射光的波長越短，衍射現(xiàn)象越明顯答案b解析單縫寬度越小，衍射條紋的亮度越小，選項a錯；入射光的波長越長，單縫寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，選項b對，d錯；縫的寬度d越小，光沒有沿直線傳播，而是繞過了縫的邊緣，傳播到相當寬的地方，c錯針對訓練1觀察單縫衍射現(xiàn)象時，把縫寬由0.2 mm逐漸增大到0.8 mm，看到的現(xiàn)象是()a衍射條紋的間距逐漸變小，衍射現(xiàn)象逐漸不明顯b衍射條紋的間距逐漸變大，衍射現(xiàn)象越來越明顯c衍射條紋的間距不變，只是亮度增強d以上現(xiàn)象都不會發(fā)生答案a解析由單縫衍射實驗的調(diào)整與觀察可知，狹縫寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，衍射條紋越寬，條紋間距也越大，本題是將縫調(diào)寬，現(xiàn)象向相反的方向變化，故選項a正確，b、c、d錯誤二、單縫衍射與雙縫干涉的比較1不同點(1)產(chǎn)生條件(2)圖樣2相同點(1)都有明暗相間的條紋，條紋都是光波疊加時加強或削弱的結果(2)都是波特有的現(xiàn)象，表明光是一種波例2如圖3所示的四幅明暗相間的條紋，分別是紅光、藍光各自通過同一個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單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋)則在下面的四幅圖中從左到右排列，亮條紋的顏色依次是()圖3a紅黃藍紫 b紅紫藍黃c藍紫紅黃 d藍黃紅紫答案b解析雙縫干涉條紋平行等距，且波長越大，條紋間距越大，而紅光波長大于藍光波長，故第一幅圖為紅光，第三幅圖為藍光；又由于黃光波長比紫光波長大，故第四幅圖為黃光的衍射圖樣，第二幅圖為紫光的衍射圖樣區(qū)分雙縫干涉條紋與單縫衍射條紋的方法1根據(jù)條紋的寬度區(qū)分：雙縫干涉的條紋是等寬的，條紋間的距離也是相等的；而單縫衍射的條紋，中央亮條紋最寬，兩側的條紋變窄2根據(jù)亮條紋的亮度區(qū)分：雙縫干涉條紋，從中央亮條紋往兩側亮度變化很小；而單縫衍射條紋中央亮條紋最亮，兩側的亮條紋逐漸變暗針對訓練2關于光的干涉和衍射現(xiàn)象，下列說法正確的是()a光的干涉現(xiàn)象遵循波的疊加原理，衍射現(xiàn)象不遵循波的疊加原理b光的干涉條紋是彩色的，衍射條紋是黑白相間的c光的干涉現(xiàn)象說明光具有波動性，光的衍射現(xiàn)象不能說明這一點d光的干涉和衍射現(xiàn)象都是光波疊加的結果答案d解析光的干涉現(xiàn)象和光的衍射現(xiàn)象都是波的特有現(xiàn)象，都是光波疊加的結果，白光的干涉條紋是彩色的，白光的衍射條紋也是彩色的，只是條紋間距特點及亮度特點不同而已三、光的偏振1當偏振光的偏振方向與偏振片的透振方向平行時，透射的光最強；當偏振光的偏振方向與偏振片的透振方向垂直時，光不能穿過偏振片2當偏振光的偏振方向與偏振片的透振方向既不平行也不垂直時，則仍會有部分光透過偏振片，只是透過的光的強度介于平行和垂直兩種情況之間例3兩個偏振片緊靠在一起，將它們放在一盞燈前面，有光通過，如果將其中一片旋轉(zhuǎn)180，在旋轉(zhuǎn)過程中可能會產(chǎn)生哪種現(xiàn)象()a透過偏振片的光強先增強，然后又減小到零b透過偏振片的光強先增強，然后減小到非零的最小值c透過偏振片的光強在整個過程中都增強d透過偏振片的光強先增強，再減弱，然后又增強答案d解析旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片時，根據(jù)兩個偏振片的透振方向平行時光強最強，透振方向垂直時光強最弱的原則，可知旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片時，光強的變化可能出現(xiàn)先增強，再減弱，然后又增強的現(xiàn)象，也可能出現(xiàn)先減弱，后增強，再減弱的現(xiàn)象.1(多選)在單縫衍射實驗中，下列說法正確的是()a其他條件不變，將入射光由黃色換成綠色，衍射條紋間距變窄b其他條件不變，使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄c其他條件不變，換用波長較長的光照射，衍射條紋間距變寬d其他條件不變，增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬答案acd解析當單縫寬度一定時，波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯，條紋間距也越大，黃光波長大于綠光波長，所以a、c正確；當光的波長一定時，單縫寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，衍射條紋間距會變寬，b錯誤；當光的波長一定，單縫寬度也一定時，增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距會變寬，d正確2(多選)(2016寧波效實中學高二第二學期期中)做單縫衍射實驗和雙縫干涉實驗時，用激光比普通光源效果更好，圖象更清晰如圖4所示，如果將感光元件置于光屏上，則不僅能在光屏上看到彩色條紋，還能通過感光元件中的信號轉(zhuǎn)換，在電腦上看到光強的分布情況下列說法正確的是()圖4a做單縫實驗時，光強分布圖如乙所示b做單縫實驗時，光強分布圖如丙所示c做雙縫實驗時，光強分布圖如乙所示d做雙縫實驗時，光強分布圖如丙所示答案ad3(2016嘉興一中高二第二學期期中)讓太陽或白熾燈光通過偏振片p和q，如圖5所示，此時可在屏上看到明顯的亮光以光的傳播方向為軸旋轉(zhuǎn)下列儀器，最有可能看到操作前后因透射光的強度發(fā)生變化，引起光屏亮度改變的是()圖5a沿光的傳播方向看p順時針轉(zhuǎn)動90b沿光的傳播方向看p順時針轉(zhuǎn)動180c沿光的傳播方向看光源順時針轉(zhuǎn)動90d沿光的傳播方向看光屏順時針轉(zhuǎn)動180答案a4光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波下列現(xiàn)象中不能反映光的偏振特性的是()a一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片，透射光的強度發(fā)生變化b一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90時，反射光是偏振光c日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振濾光片可以使影像更清晰d通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋答案d解析通過手指間的縫隙觀察日光燈看到彩色條紋是由于光的衍射形成的，與偏振無關，應選d.一、選擇題1(多選)用游標卡尺觀察光的衍射現(xiàn)象時，下列說法中正確的是()a游標卡尺形成的狹縫應平行于日光燈，且狹縫遠離日光燈，人眼也遠離狹縫進行觀察b游標卡尺狹縫平行于日光燈觀察時，可觀察到中央為白色條紋，兩側為彩色條紋，且彩色條紋平行于日光燈c狹縫由0.5 mm寬度縮小到0.2 mm，條紋間距變寬，亮度變暗d狹縫由0.5 mm寬度擴展到0.8 mm，條紋間距變寬，亮度變暗答案bc解析當游標卡尺狹縫平行于日光燈，狹縫遠離日光燈時，眼睛應靠近狹縫進行觀察，觀察到平行于日光燈的彩色條紋，且中央為白色條紋，a錯誤，b正確；狹縫越小，衍射現(xiàn)象越明顯，即條紋間距變寬，但亮度變暗，c正確，d錯誤2一束紅光射向一塊有雙縫的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈現(xiàn)明暗相間的干涉條紋現(xiàn)將其中一條窄縫擋住，讓這束紅光只通過一條窄縫，則在光屏上可以看到()a與原來相同的明暗相間的條紋，只是亮條紋比原來暗些b與原來不相同的明暗相間的條紋，且中央亮條紋變寬些c只有一條與縫寬對應的亮條紋d無條紋，只存在一片紅光答案b解析本題一開始告訴我們產(chǎn)生了干涉現(xiàn)象，說明兩縫都很窄，能夠滿足使紅光發(fā)生明顯衍射的條件，擋住一條縫后，在屏上得到的是單縫衍射圖樣衍射圖樣和干涉圖樣的異同點：中央都出現(xiàn)亮條紋，但衍射圖樣中央亮條紋較寬，兩側都出現(xiàn)明暗相間的條紋；干涉圖樣為等間距的明暗相間的條紋，而衍射圖樣兩側為不等間距的明暗相間的條紋且亮度迅速減弱所以本題正確選項為b.3(多選)沙塵暴是由于土地的沙化引起的一種惡劣的氣象現(xiàn)象，發(fā)生沙塵暴時能見度只有幾十米，天空變黃發(fā)暗，這是由于在這種情況下()a只有波長較短的一部分光才能到達地面b只有波長較長的一部分光才能到達地面c只有頻率較高的一部分光才能到達地面d只有頻率較低的一部分光才能到達地面答案bd解析據(jù)光發(fā)生明顯衍射的條件知，發(fā)生沙塵暴時，只有波長較長的一部分光能到達地面，據(jù)知，到達地面的光是頻率較低的那部分，故選項b、d正確4. (多選)(2016金華高二檢測)抽制細絲時可用激光監(jiān)控其粗細，如圖1所示激光束通過細絲時產(chǎn)生的條紋和它通過遮光板的同樣寬度的窄縫時產(chǎn)生的條紋規(guī)律相同，則()圖1a這是利用光的干涉現(xiàn)象b這是利用光的衍射現(xiàn)象c如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗了d如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細了答案bd解析由圖樣可知，這是利用了光的衍射現(xiàn)象，當絲變細時(相當于狹縫變窄)條紋間距變寬，b、d選項正確5(2016嘉興一中高二第二學期期中)在光的單縫衍射實驗中可觀察到清晰的明暗相間的圖樣，圖2的四幅圖中屬于光的單縫衍射圖樣的是()圖2aa、c bb、cca、d db、d答案d解析單縫衍射條紋的特點是中央亮條紋最寬、最亮，雙縫干涉條紋的特點是等間距的條紋，所以a是干涉條紋，b、d是單縫衍射條紋，c是水波的衍射圖樣6在學習了光的衍射現(xiàn)象后，徐飛回家后自己設計了一個小實驗，在一個發(fā)光的小電珠和光屏之間放一個大小可以調(diào)節(jié)的圓形孔屏，在圓孔從較大調(diào)至完全閉合的過程中，他在屏上看到的現(xiàn)象是()a先是圓形亮區(qū)，最后完全黑暗b先是圓形亮區(qū)，再是圓形亮環(huán)，最后完全黑暗c先是圓形亮環(huán)，最后完全黑暗d先是圓形亮環(huán)，然后圓形亮區(qū)，最后完全黑暗答案b解析在圓孔由大到小調(diào)節(jié)過程中，當孔較大時，光沿直線傳播，在屏上得到圓形亮區(qū)；當孔的直徑減小到與光波的波長相近時，產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象，屏上將出現(xiàn)明暗相間的圓環(huán)，當孔繼續(xù)減小到完全閉合，沒有光到達屏上時，屏上完全黑暗，選項b正確7在拍攝日落時分水面下的景物時，在照相機鏡頭前裝一個偏振片，其目的是()a減弱反射光，從而使景物的像清晰b增強反射光，從而使景物的像清晰c增強透射光，從而使景物的像清晰d減弱透射光，從而使景物的像清晰答案a解析讓偏振片的透振方向與反射光的偏振方向垂直，減弱進入鏡頭的反射光，使水下景物的像清晰8.如圖3所示，白熾燈的右側依次平行放置偏振片p和q，a點位于p、q之間，b點位于q右側旋轉(zhuǎn)偏振片p，a、b兩點光的強度變化情況是()圖3aa、b均不變ba、b均有變化ca不變，b有變化da有變化，b不變答案c解析白熾燈光包含各個方向的光，且各個方向的光強度相等，所以旋轉(zhuǎn)偏振片p時各方向透射光強度相同，故a點光的強度不變；白熾燈光經(jīng)偏振片p后為偏振光，當p旋轉(zhuǎn)時，b點的光的強度有變化，選項c正確9(多選)(2016寧波效實中學高二第二學期期中)利用旋光儀這種儀器可以用來測量糖溶液的濃度，從而測定含糖量其原理是：偏振光通過糖的水溶液后，若迎著射來的光線看，偏振方向會以傳播方向為軸線旋轉(zhuǎn)一個角度，這一角度稱為“旋光角”，的值與糖溶液的濃度有關將的測量值與標準值相比較，就能確定被測樣品的含糖量如圖4所示，s是自然光源，a、b是偏振片，轉(zhuǎn)動b，使到達o處的光最強，然后將被測樣品p置于a、b之間，則下列說法中正確的是()圖4a到達o處光的強度會明顯減弱b到達o處光的強度不會明顯減弱c將偏振片b轉(zhuǎn)動一個角度，使得o處光的強度最大，偏振片b轉(zhuǎn)過的角度等于d將偏振片a轉(zhuǎn)動一個角度，使得o處光的強度最大，偏振片a轉(zhuǎn)過的角度等于答案acd10在楊氏雙縫干涉實驗裝置的雙縫后面各放置一個偏振片，若兩個偏振片的透振方向相互垂直，則()a光屏上仍有干涉條紋、但亮條紋的亮度減小b光屏上仍有干涉條紋、但亮條紋的亮度增大c干涉條紋消失，光屏上一片黑暗d干涉條紋消失，但仍有光照射到光屏上答案d解析雙縫后面分別放置偏振片后，由于兩個偏振片的透振方向相互垂直，不能出現(xiàn)干涉條紋，但仍有光照射到光屏上11夜晚，汽車前燈發(fā)出的強光將迎面駛來的汽車的司機照射得睜不開眼睛，影響行車安全若將汽車前燈玻璃和汽車前窗玻璃都改用偏振玻璃，使雙方司機都看不見對方眩目的燈光，但能看清自己車燈發(fā)出的光所照亮的物體所有的汽車前窗玻璃、前燈玻璃的透振方向應該是()a前窗玻璃的透振方向是豎直的，前燈玻璃的透振方向是水平的b前窗玻璃的透振方向是豎直的，前燈玻璃的透振方向是豎直的c前窗玻璃的透振方向是斜向右上45，前燈玻