第4章 第6節(jié) 光的衍射和偏振

1、.第六節(jié)光的衍射和偏振13分用紅光做雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，在屏上觀察到干預(yù)條紋在其他條件不變的情況下，改用紫光做實(shí)驗(yàn)，那么干預(yù)條紋間距將變_；假如改用白光做實(shí)驗(yàn)，在屏上將出現(xiàn)_色條紋【解析】在雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，在其他條件不變的情況下，干預(yù)條紋的間距與入射光的波長成正比，紫光波長小于紅光波長，所以改用紫光做實(shí)驗(yàn)，干預(yù)條紋間距將變??；假設(shè)改用白光做實(shí)驗(yàn)，由于七色光的波長不同，各自干預(yù)條紋的間距不同，在光屏上單色光加強(qiáng)的位置不同，于是出現(xiàn)彩色條紋，即發(fā)生了色散現(xiàn)象【答案】小彩23分在“用雙縫干預(yù)測量光的波長實(shí)驗(yàn)中，為使光屏上單色光的干預(yù)條紋間距增大些，可采取的措施是A換用縫距大些的雙縫片B換用縫距小些的雙縫

2、片C適當(dāng)調(diào)大雙縫片與屏的間隔 D適當(dāng)調(diào)小雙縫片與屏的間隔 【解析】根據(jù)公式x知B、C兩項(xiàng)正確【答案】BC34分兩列光干預(yù)時(shí)，光屏上的亮條紋和暗條紋到兩個(gè)光源的間隔 與波長有什么關(guān)系？聲的干預(yù)也遵從類似的規(guī)律。設(shè)想在空曠的地方相隔一定位置有兩個(gè)振動完全一樣的聲源，發(fā)出的聲波波長是0.6 m，觀察者A離兩聲源的間隔 分別是4.5 m和 5.4 m觀察者B離兩聲源的間隔 分別是4.3 m和5.5 m這兩個(gè)觀察者聽到聲音的大小有什么區(qū)別？【解析】觀察者A距兩聲源的路程差sA5.44.5 m0.9 m，3，sA為半波長的奇數(shù)倍，聲音在A處減弱；觀察者B距兩聲源的路程差sB5.54.3 m1.2 m，4，

3、sB為半波長的偶數(shù)倍，聲音在B處加強(qiáng)，所以B聽到的聲音比A聽到的大【答案】見解析課 標(biāo) 導(dǎo) 思1觀察光的衍射現(xiàn)象，認(rèn)識衍射條紋的特點(diǎn)2知道產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件3觀察光的偏振現(xiàn)象，知道光是橫波4知道自然光和偏振光的區(qū)別，知道偏振現(xiàn)象的一些應(yīng)用. 學(xué)生P55一、光的衍射1衍射現(xiàn)象和衍射條紋1現(xiàn)象：光通過很窄的縫或很小的孔時(shí)，光沒有沿直線傳播，而是繞過縫或孔的邊緣傳播到相當(dāng)寬的地方的現(xiàn)象2條紋：衍射條紋是一些明暗相間的條紋，中央最寬、最亮，離中央條紋越遠(yuǎn)，亮條紋的寬度越小，亮度越低2光產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件障礙物或孔的尺寸比波長小或跟波長差不多二、光的偏振1橫波與縱波的特點(diǎn)橫波中各點(diǎn)的振動方向總與

4、波的傳播方向垂直縱波中，各點(diǎn)的振動方向總與波的傳播方向在同一直線上橫波有偏振現(xiàn)象2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，沿著各個(gè)方向振動的光波的強(qiáng)度都一樣2偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某個(gè)特定的方向振動的光3光的偏振偏振現(xiàn)象只有沿偏振片的“透振方向振動的光波才能通過偏振片結(jié)論偏振現(xiàn)象說明，光是一種橫波偏振光的形成1自然光通過偏振片后，得到偏振光2自然光在介質(zhì)外表反射時(shí)，反射光和折射光都是偏振光偏振現(xiàn)象的應(yīng)用1照相機(jī)鏡頭前2電子表的液晶顯示 學(xué)生P55一、衍射條紋產(chǎn)生的本質(zhì)衍射條紋的產(chǎn)生本質(zhì)上是光波發(fā)生干預(yù)的結(jié)果，即相干波疊

5、加的結(jié)果當(dāng)光源發(fā)出的光照射到小孔或障礙物時(shí)，小孔處或障礙物的邊緣可看成許多點(diǎn)光源這一點(diǎn)來自“惠更斯原理，有興趣的同學(xué)可以查閱相關(guān)資料或網(wǎng)站，這些點(diǎn)光源是相干光源，發(fā)出的光相干預(yù)，形成明暗相間的條紋二、三種衍射圖樣的特點(diǎn)比較1單縫衍射圖樣1縫變窄，通過的光變少，而光分布的范圍更寬，所以亮紋的亮度降低2中央亮條紋的寬度及條紋間距跟入射光的波長及單縫寬度有關(guān)，入射光波長越長，單縫越窄，中央亮條紋的寬度及條紋間距就越大3用白光做單縫衍射時(shí)，中央亮條紋是白色的，兩邊是彩色條紋，中央亮條紋仍然最寬最亮2圓孔衍射圖樣1中央是大且亮的圓形亮斑，周圍分布著明暗相間的同心圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋的亮度越弱，寬度

6、越小如圖461所示圖4612只有圓孔足夠小時(shí)，才能得到明顯的衍射圖樣在圓孔由較大直徑逐漸減小的過程中，光屏上依次得到幾種不同現(xiàn)象圓形亮斑光的直線傳播、光源的像小孔成像、明暗相間的圓環(huán)衍射圖樣、完全黑暗3用不同色光照射圓孔時(shí)，得到的衍射圖樣的大小和位置不同，波長越長，中央圓形亮斑的直徑越大4白光的圓孔衍射圖樣中，中央是大且亮的白色光斑，周圍是彩色同心圓環(huán)5圓孔越小，中央亮斑的直徑越大，同時(shí)亮度越弱3不透明的小圓板衍射圖樣1泊松亮斑圖樣中的亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而減小2與圓孔衍射圖樣比較均是明暗相間的圖形條紋，中心均有亮斑圓孔衍射圖樣中心亮斑較大，而泊松亮斑較小圓孔衍射圖樣中亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑

7、增大而增大，圓板衍射圖樣中亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而減小圓孔衍射圖樣的背景是黑暗的，而小圓板衍射圖樣中的背景是亮堂的【特別提醒】(1)衍射是波的特有的現(xiàn)象，一切波均能發(fā)生衍射現(xiàn)象.(2)光遇小孔、單縫或障礙物時(shí)，衍射現(xiàn)象只有明顯不明顯之分，無發(fā)生不發(fā)生之別.(3)可見光的波長范圍：106 m107 m，因此光的衍射現(xiàn)象不易觀察到.三、單縫衍射與雙縫干預(yù)的比較種類 工程單縫衍射雙縫干預(yù)不同點(diǎn)產(chǎn)生條件只要狹縫足夠小，任何光都能發(fā)生頻率一樣的兩列光波相遇疊加條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度中央條紋最亮，兩邊變暗明晰條紋，亮度根本相等一樣點(diǎn)干預(yù)、

8、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干預(yù)、衍射都有明暗相間的條紋【特別提醒】(1)單縫衍射可以理解為假設(shè)干個(gè)干預(yù)，從而理解條紋相間排列.(2)光波的波長增大，衍射條紋、干預(yù)條紋的寬度都變大.(3)復(fù)色光的衍射或干預(yù)圖樣，可認(rèn)為各單色光單獨(dú)照射所成圖樣的疊加.四、偏振現(xiàn)象1橫波、縱波的斷定方法1直接看質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波傳播方向的關(guān)系假設(shè)互相垂直，為橫波；假設(shè)在同一直線上，為縱波，這種方法適用于可看得見質(zhì)點(diǎn)振動方向的機(jī)械波2看波能否通過兩個(gè)互相垂直且共線的“狹縫，能通過兩個(gè)“狹縫的為縱波，不能通過的為橫波2自然光和偏振光自然光非偏振光偏振光光的來源直接從光源發(fā)出的光自然光通過起偏器后的光光的振動方

9、向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿所有方向，且沿各個(gè)方向振動的光強(qiáng)度都一樣在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿某一特定方向與起振器透振方向一致【特別提醒】(1)偏振現(xiàn)象在生活中非常普遍，并不是只有自然光通過偏振片后才變?yōu)槠窆?，生活中除光源直接發(fā)出的光外，我們看到的絕大部分光都是偏振光，如自然光射到水面時(shí)的反射和折射光線，尤其是二者互相垂直時(shí)，都是典型的偏振光.(2)只有橫波能發(fā)生偏振現(xiàn)象，光是橫波.一、光的衍射現(xiàn)象分析關(guān)于光現(xiàn)象的表達(dá)，以下說法正確的選項(xiàng)是A太陽光照射下肥皂膜呈現(xiàn)的彩色屬于光的干預(yù)B雨后天空中出現(xiàn)的彩虹屬于光的衍射C通過捏緊的兩只鉛筆間的狹縫觀看工作著的日光燈管，看到

10、的彩色條紋，屬于光的色散D陽光照射下，樹影中呈現(xiàn)的一個(gè)個(gè)小圓形光斑，屬于光的衍射現(xiàn)象【導(dǎo)析】正確理解干預(yù)、衍射、色散及小孔成像等光現(xiàn)象的不同成因，是正確做出判斷的關(guān)鍵，否那么易被這些“彩色現(xiàn)象所迷惑【解析】太陽光照射下肥皂膜呈現(xiàn)彩色，屬于薄膜干預(yù)，A正確；雨后天空中出現(xiàn)的彩虹，是天空中小水滴對陽光色散形成的；通過筆間狹縫觀看日光燈管出現(xiàn)彩色，屬于單縫衍射；而陽光下樹影中呈出的小圓斑，那么屬于樹葉間形成的小孔成像，故B、C、D均錯(cuò)誤應(yīng)選A.【答案】A此題易誤選D，誤認(rèn)為樹影中的小圓形光斑是陽光通過葉間小孔衍射形成的實(shí)際上因孔“較大，圓形光斑是太陽通過小孔成的像. 1對于光的衍射現(xiàn)象的定性分析，以

11、下說法正確的選項(xiàng)是A只有障礙物或孔的尺寸可以跟光波波長相比甚至比波長還要小的時(shí)候，才能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象B光的衍射現(xiàn)象是光波互相疊加的結(jié)果C光的衍射現(xiàn)象否認(rèn)了光的直線傳播的結(jié)論D光的衍射現(xiàn)象說明了光具有波動性【解析】光的干預(yù)現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象無疑地說明了光具有波動性，光的直線傳播規(guī)律只是近似的，只有在光波長比障礙物小的多的情況下，光才可以看作是直進(jìn)的，所以光的衍射現(xiàn)象和直線傳播是不矛盾的，它們是在不同條件下出現(xiàn)的兩種現(xiàn)象，故上述選項(xiàng)中正確的選項(xiàng)是A、B、D.【答案】ABD二、光的衍射圖樣分析在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，以下說法正確的選項(xiàng)是A將入射光由黃色換成綠色，衍射條紋間距變窄B使單縫寬度變小，衍射條紋間

12、距變窄C換用波長較長的光照射，衍射條紋間距變寬D增大單縫到屏的間隔 ，衍射條紋間距變寬【導(dǎo)析】比較單色光波長的大小關(guān)系，利用光發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件進(jìn)展判斷【解析】當(dāng)單縫寬度一定時(shí)，波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯，即光偏離直線傳播的途徑越遠(yuǎn)，條紋間距也越大；當(dāng)光的波長一定時(shí)，單縫寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，條紋間距越大；光的波長一定、單縫寬度也一定時(shí)，增大單縫到屏的間隔 ，衍射條紋間距也會變寬，故B錯(cuò)誤，A、C、D正確【答案】ACD一般障礙物的尺寸都比可見光波波長大得多，所以對于可見光來說，波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯；衍射條紋間距的變化可以根據(jù)干預(yù)條紋間距與光的波長關(guān)系分析. 2一束紅光射向一塊有雙縫的

13、不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈現(xiàn)明、暗相間的干預(yù)條紋如今將其中一條窄縫擋住，讓這束紅光只通過一條窄縫，那么在光屏上可以看到A與原來一樣的明暗相間的條紋，只是明條紋比原來暗些B與原來不一樣的明暗相間的條紋，而中央明條紋變寬些C只有一條與縫寬對應(yīng)的明條紋D無條紋，只存在一片紅光【解析】此題要考察學(xué)生對發(fā)生明顯衍射的條件的理解，及單縫衍射圖樣特點(diǎn)的認(rèn)識，可以比較雙縫干預(yù)圖樣和單縫衍射圖樣的異同點(diǎn)此題中這束紅光通過雙縫時(shí)，產(chǎn)生了干預(yù)現(xiàn)象，說明每一條縫寬都很窄，滿足這束紅光發(fā)生明顯衍射的條件，這束紅光通過雙縫在光屏上形成的干預(yù)圖樣的特點(diǎn)是：中央出現(xiàn)明條紋，兩側(cè)對稱出現(xiàn)等間隔的明暗相間條紋而這束紅光通過

14、單縫時(shí)形成的衍射圖樣特點(diǎn)是：中央出現(xiàn)較寬的明條紋，兩側(cè)對稱出現(xiàn)不等間隔的明暗相間條紋，且距中央明條紋遠(yuǎn)的明條紋亮度迅速減小，所以衍射圖樣看上去明暗相間的條紋數(shù)量較少此題正確選項(xiàng)是B項(xiàng)【答案】B三、偏振現(xiàn)象的應(yīng)用兩個(gè)偏振片緊靠在一起，將它們放在一盞燈的前面以致沒 有光通過假如將其中的一片旋轉(zhuǎn)180°，在旋轉(zhuǎn)過程中將會產(chǎn)生下述的哪一種現(xiàn)象A透過偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，然后又減少到零B透過的光強(qiáng)先增強(qiáng)，然后減少到非零的最小值C透過的光強(qiáng)在整個(gè)過程中都增強(qiáng)D透過的光強(qiáng)先增強(qiáng)，再減弱，然后又增強(qiáng)【導(dǎo)析】偏振片允許振動方向與其透振方向不垂直的光通過【解析】起偏器和檢偏器的偏振方向垂直時(shí)，沒有光通過；

15、偏振方向平行時(shí)，光強(qiáng)到達(dá)最大當(dāng)其中一個(gè)偏振片轉(zhuǎn)動180°的過程中，兩偏振片的方向由垂直到平行再到垂直，所以通過的光強(qiáng)先增強(qiáng)，然后又減小到零應(yīng)選A.【答案】A通過光的起偏和檢偏實(shí)驗(yàn)，充分認(rèn)識和理解自然光和偏振光的特點(diǎn)，理解偏振光的產(chǎn)生. 1某同學(xué)以線狀白熾燈為光源，利用游標(biāo)卡尺兩腳間形成的狹縫觀察光的衍射現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點(diǎn)，你認(rèn)為正確的選項(xiàng)是A假設(shè)狹縫與燈泡平行，衍射條紋與狹縫平行B假設(shè)狹縫與燈泡垂直，衍射條紋與鋏縫垂直C衍射條紋的疏密程度與狹縫的寬度有關(guān)D衍射條紋的間距與光的波長有關(guān)【解析】假設(shè)狹縫與線狀燈泡平行，衍射條紋與狹縫平行且現(xiàn)象明顯，衍射條紋的疏密程度與縫寬有關(guān)，狹縫越

16、小，條紋越疏；條紋間距與波長有關(guān)，波長越長，間距越大【答案】ACD2關(guān)于光的衍射現(xiàn)象，下面說法正確的選項(xiàng)是A紅光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋B白光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋C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D光照到較大圓孔上出現(xiàn)大光斑，說明光沿著直線傳播，不存在光的衍射現(xiàn)象【解析】該題考察衍射圖樣和對衍射現(xiàn)象的理解單色光照到狹縫上產(chǎn)生的衍射圖樣是亮暗相間的直條紋，白光的衍射圖樣是彩色條紋光照到不透明圓盤上，在其陰影處出現(xiàn)光點(diǎn)，是衍射現(xiàn)象光的衍射現(xiàn)象只有明顯與不明顯之分，D項(xiàng)中屏上大光斑的邊緣模糊，正是光的衍射造成的不能認(rèn)為不存在衍射現(xiàn)象【答案】AC3以下現(xiàn)象中可以說明光是橫波的是A光的干預(yù)和衍射現(xiàn)象B光的色散現(xiàn)象C光的全反射現(xiàn)象D光的偏振現(xiàn)象【解析】根據(jù)光能發(fā)生干預(yù)和衍射現(xiàn)象，說明光是一種波，具有波動性；根據(jù)光的色散現(xiàn)象，說明同一介質(zhì)對不同光的折射率不同，也說明不同光在同一介