【步步高】高中物理 13.513.6 光的衍射　光的偏振課件 新人教選修34

第十三章光13.5-13.6光的衍射光的偏振1.知道光的衍射現(xiàn)象，知道產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件.2.知道衍射條紋的特點(diǎn)，了解衍射光柵.3.知道光的偏振現(xiàn)象，知道光是橫波.4.知道偏振光和自然光的區(qū)別，能運(yùn)用偏振知識(shí)來解釋生活中的一些常見光學(xué)現(xiàn)象.學(xué)習(xí)目標(biāo)定位一、光的衍射唐代詩人王維的詩句“空山不見人，但聞人語響”描寫了一種常見的“聞其聲而不見其人”的物理現(xiàn)象.這種現(xiàn)象是如何形成的呢？為什么聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象而光波不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象呢？問題設(shè)計(jì)一、光的衍射答案詩句中描寫的是聲波的衍射現(xiàn)象.聲波的波長較大，與日常生活中的物體可以相比，很容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，故可以隔著障礙物“聞其聲”，但光的波長遠(yuǎn)小于日常生活中物體的尺寸，光在障礙物后形成陰影，故有“不見其人”的現(xiàn)象.要點(diǎn)提煉1.各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射，即使影的輪廓.一、光的衍射模糊不清2.光產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件在障礙物或小孔的尺寸可以跟光的波長，甚至比光的波長的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象.一、光的衍射相比還小3.衍射圖樣的特點(diǎn)(1)單縫衍射圖樣的特點(diǎn)：①中央條紋.兩側(cè)亮條紋具有對(duì)稱性，亮條紋寬度逐漸，亮度逐漸.②光的波長一定時(shí)，單縫窄的中央條紋，各條紋間距；單縫不變時(shí)，光波波長大的中央條紋，條紋間距.③白光的單縫衍射條紋是中央為，兩側(cè)為.一、光的衍射亮而寬變窄減弱寬大寬大白色亮紋彩色條紋(2)圓孔衍射圖樣的特點(diǎn)：①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(填“等距”或“不等距”)的圓環(huán)，越向外，亮環(huán)亮度越.②白光的圓孔衍射圖樣中央亮圓為，周圍是圓環(huán).一、光的衍射不等距低白色彩色(3)泊松亮斑：障礙物的衍射現(xiàn)象①在單色光傳播途中，放一個(gè)較小的圓形障礙物，會(huì)發(fā)現(xiàn)在陰影中心有一個(gè)，這就是著名的泊松亮斑.②圖樣特點(diǎn)：中央是一個(gè)亮斑，圓板陰影的邊緣模糊，陰影外邊有明暗相間的圓環(huán).一、光的衍射亮斑4.衍射光柵(1)衍射圖樣的特點(diǎn)：狹縫的個(gè)數(shù)越多，衍射條紋的寬度越，亮度越；與單縫衍射相比，衍射條紋的寬度變，亮度.(2)衍射光柵的種類：光柵和光柵.一、光的衍射窄強(qiáng)窄增加反射透射二、單縫縫衍射與與雙縫干干涉的比比較問題設(shè)計(jì)計(jì)單縫衍射射和雙縫縫干涉得得到的都都是明暗暗相間的的條紋，，如何區(qū)區(qū)別它們們？答案它它們的主主要區(qū)別別是：單單縫衍射射的條紋紋寬度不不等，中中央最寬寬，條紋紋間距不不等；雙雙縫干涉涉的條紋紋寬度相相等，條條紋間距距相等.要點(diǎn)提煉煉單縫衍射射與雙縫縫干涉的的比較1.不同點(diǎn)二、單縫縫衍射與與雙縫干干涉的比比較(1)產(chǎn)生條件件單縫衍射射：只要要狹縫足足夠小雙縫干涉涉：頻率率相同的的兩列光光波相遇遇疊加(2)圖樣單縫衍射射的圖樣樣中央為為最寬最最亮的亮亮條紋，，兩側(cè)亮條紋紋變暗變變窄雙縫干涉涉的圖樣樣是亮度度相同的的等間距距的條紋紋2.相同點(diǎn)(1)都有明暗暗相間的的條紋，，條紋都都是光波波疊加時(shí)時(shí)加強(qiáng)或或削弱的的結(jié)果(2)都是波特特有的現(xiàn)現(xiàn)象，表表明光是是一種波波.二、單縫縫衍射與與雙縫干干涉的比比較三、偏振振現(xiàn)象問題設(shè)計(jì)計(jì)1.取一根軟軟繩，一一端固定定在墻上上，手持持另一端端上下抖抖動(dòng)，軟軟繩上形形成一列列橫波，，質(zhì)點(diǎn)在在豎直平平面內(nèi)沿沿著上下下方向振振動(dòng).如果手持持繩的一一端左右右抖動(dòng)，，會(huì)在繩繩上形成成另一列列橫波，，質(zhì)點(diǎn)在在水平平平面內(nèi)沿沿著左右右方向振振動(dòng).三、偏振振現(xiàn)象現(xiàn)在讓軟軟繩穿過過一塊帶帶有狹縫縫的木板板.分別將狹狹縫與振振動(dòng)方向向平行放放置及與與振動(dòng)方方向垂直直放置，，觀察發(fā)發(fā)生的現(xiàn)現(xiàn)象(如圖1甲、乙所所示).如果將這這根繩換換成細(xì)軟軟的彈簧簧，前后后推動(dòng)彈彈簧形成成縱波，，觀察發(fā)發(fā)生的現(xiàn)現(xiàn)象(如圖丙所所示).這兩種現(xiàn)現(xiàn)象說明明什么？？圖1三、偏振振現(xiàn)象答案當(dāng)當(dāng)機(jī)械波波是橫波波時(shí)，若若質(zhì)點(diǎn)的的振動(dòng)方方向與狹狹縫平行行，則機(jī)機(jī)械波能能透過狹狹縫傳播播，反之之則不能能透過狹狹縫傳播播.對(duì)縱波而而言，不不管什么么情況，，縱波總總能透過過狹縫傳傳播.三、偏振振現(xiàn)象2.如圖2所示，取取一個(gè)偏偏振片P，讓陽光光通過偏偏振片P，在P的另一側(cè)側(cè)觀察，，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個(gè)偏偏振片Q，以光的的傳播方方向?yàn)檩S軸旋轉(zhuǎn)偏偏振片Q，會(huì)看到到什么現(xiàn)現(xiàn)象？這這說明什什么？三、偏振振現(xiàn)象圖2三、偏振振現(xiàn)象答案會(huì)會(huì)看到在在旋轉(zhuǎn)Q時(shí)光的亮亮度發(fā)生生變化.偏振片的的作用類類似于1中狹縫的的作用，，只有振振動(dòng)方向向與透振振方向一一致的光光才能通通過.當(dāng)偏振片片Q與P的透振方方向平行行時(shí)，穿穿過Q的光最強(qiáng)強(qiáng)；當(dāng)Q與P的透振方方向垂直直時(shí)，光光不能透透過Q.要點(diǎn)提煉煉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，每每個(gè)偏振振片都有有一個(gè)特特定的方方向，只只有沿著著振振動(dòng)的的光波才才能順利利通過偏偏振片，，這個(gè)方方向叫做做“透振振方向””.2.光的偏振振現(xiàn)象表表明光是是一種波波.三、偏振振現(xiàn)象這個(gè)方向向橫3.自然光和和偏振光光三、偏振振現(xiàn)象

自然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振器后的光光的振動(dòng)方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動(dòng)沿所有方向，且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光強(qiáng)度都相同在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動(dòng)沿某一特定方向(與起偏振器透振方向一致)4.偏振現(xiàn)象象的應(yīng)用用(1)在攝影中中的應(yīng)用用：在鏡鏡頭前安安裝一片片偏振濾濾光片，，可以阻阻擋進(jìn)進(jìn)入鏡頭頭.(2)電子表液液晶顯示示屏：在在兩塊透透振方向向垂直的的偏振片片中插入入一個(gè)液液晶盒，，可以控控制光線線顯示數(shù)數(shù)字.三、偏振振現(xiàn)象舉例太陽、電燈、蠟燭火焰等直接發(fā)出的光自然光在介質(zhì)表面反射和折射形成的光反射光一、對(duì)光光的衍射射的理解解典例精析析例1觀察單縫縫衍射現(xiàn)現(xiàn)象時(shí)，，把縫寬寬由0.2mm逐漸增大大到0.8mm，看到的的現(xiàn)象是是()A.衍射條紋紋的間距距逐漸變變小，衍衍射現(xiàn)象象逐漸不不明顯B.衍射條紋紋的間距距逐漸變變大，衍衍射現(xiàn)象象越來越越明顯C.衍射條紋的間間距不變，只只是亮度增強(qiáng)強(qiáng)D.以上現(xiàn)象都不不會(huì)發(fā)生一、對(duì)光的衍衍射的理解典例精析解析由單縫縫衍射實(shí)驗(yàn)的的調(diào)整與觀察察可知，狹縫縫寬度越小，，衍射現(xiàn)象越越明顯，衍射射條紋越寬，，條紋間距也也越大，本題題是將縫調(diào)寬寬，現(xiàn)象向相相反的方向發(fā)發(fā)展，故選項(xiàng)項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤.答案A二、單縫衍射射與雙縫干涉涉的比較典例精析例2如圖3所示的4幅明暗相間的的條紋，分別別是紅光、藍(lán)藍(lán)光各自通過過同一個(gè)雙縫縫干涉儀器形形成的干涉圖圖樣以及黃光光、紫光各自自通過同一個(gè)個(gè)單縫形成的的衍射圖樣(黑色部分表示示亮紋).則在下面的四四幅圖中從左左到右排列，，亮條紋的顏顏色依次是()圖3A.紅黃藍(lán)紫B.紅紫藍(lán)黃C.藍(lán)紫紅黃D.藍(lán)黃紅紫二、單縫衍射射與雙縫干涉涉的比較典例精析解析雙縫干干涉條紋平行行等距，且波波長越大，條條紋間距越大大，而紅光波波長大于藍(lán)光光波長，故第第一幅圖為紅紅光，第三幅幅圖為藍(lán)光；；又由于黃光光波長比紫光光波長大，故故第四幅圖為為黃光的衍射射圖樣，第二二幅為紫光的的衍射圖樣.答案B典例精析三、對(duì)光的偏偏振的理解例3如圖4所示，白熾燈燈的右側(cè)依次次平行放置偏偏振片P和Q，A點(diǎn)位于P、Q之間，B點(diǎn)位于Q右側(cè).旋轉(zhuǎn)偏振片P，A、B兩點(diǎn)光的強(qiáng)度度變化情況是是.圖4A.A、B均不變B.A、B均有變化C.A不變，B有變化D.A有變化，B不變典例精析解析白熾燈燈光包含各方方向的光，且且各個(gè)方向的的光強(qiáng)度相等等，所以旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)偏振片P時(shí)各方向透射射光強(qiáng)度相同同，故A點(diǎn)光的強(qiáng)度不不變；白熾燈燈光經(jīng)偏振片片P后為偏振光，，當(dāng)P旋轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)，B點(diǎn)的光光強(qiáng)有有變化化，選選項(xiàng)C正確.答案C三、對(duì)對(duì)光的的偏振振的理理解典例精精析例4一段時(shí)時(shí)間以以來，，“假假奶粉粉事件件”鬧鬧得沸沸沸揚(yáng)揚(yáng)揚(yáng)，，奶粉粉中碳碳水化化合物物(糖)含量是是一個(gè)個(gè)重要要指標(biāo)標(biāo)，可可以用用“旋旋光法法”來來測(cè)量量糖溶溶液的的濃度度，從從而鑒鑒定含含糖量量.偏振光光通過過糖的的水溶溶液后后，偏偏振方方向會(huì)會(huì)相對(duì)對(duì)于傳傳播方方向向向左或或向右右旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一個(gè)個(gè)角度度α，這一一角度度α稱為““旋光光度””，α的值只只與糖糖溶液液的濃濃度有有關(guān)，，將α的測(cè)量量值與與標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值相相比較較，就就能確確定被被測(cè)樣樣品的的含糖糖量了了.如圖5所示，，S是自三、對(duì)對(duì)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，，轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)B，使到到達(dá)O處的光光最強(qiáng)強(qiáng)，然然后將將被測(cè)測(cè)樣品品P置于A、B之間，，則下下列說說法中中正確確的是是()三、對(duì)對(duì)光的的偏振振的理理解圖5典例精精析A.到達(dá)O處光的的強(qiáng)度度會(huì)明明顯減減弱B.到達(dá)O處光的的強(qiáng)度度不會(huì)會(huì)明顯顯減弱弱C.將偏振振片B轉(zhuǎn)動(dòng)一一個(gè)角角度，，使得得O處光強(qiáng)強(qiáng)度最最大，，偏振片B轉(zhuǎn)過的的角度度等于于αD.將偏振振片A轉(zhuǎn)動(dòng)一一個(gè)角角度，，使得得O處光強(qiáng)強(qiáng)度最最大，，偏振片A轉(zhuǎn)過的的角度度等于于α三、對(duì)對(duì)光的的偏振振的理理解典例精精析解析因因?yàn)闉锳、B的偏振振方向向一致致，故故A、B間不放放糖溶溶液時(shí)時(shí)，自自然光光通過過偏振振片A后，，變變成成偏偏振振光光，，通通過過B后到到達(dá)達(dá)O.當(dāng)在在A、B間放放糖糖溶溶液液，，由由于于溶溶液液的的旋旋光光作作用用，，使使通通過過A的偏偏振振光光振振動(dòng)動(dòng)方方向向轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)了了一一定定角角度度，，不不能能再再通通過過B，A對(duì)，，B錯(cuò).三、、對(duì)對(duì)光光的的偏偏振振的的理理解解典例例精精析析但當(dāng)當(dāng)B轉(zhuǎn)過過一一個(gè)個(gè)角角度度，，恰恰好好使使偏偏振振片片方方向向與與經(jīng)經(jīng)過過糖糖溶溶液液后后的的偏偏振振光光振振動(dòng)動(dòng)方方向向一一致致時(shí)時(shí)，，O處光光強(qiáng)強(qiáng)為為最最強(qiáng)強(qiáng)，，故故B的旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角度度即即為為糖糖溶溶液液的的旋旋光光度度.所以以C對(duì).同理理D也對(duì)對(duì).答案案ACD三、、對(duì)對(duì)光光的的偏偏振振的的理理解解課堂堂要要點(diǎn)點(diǎn)小小結(jié)結(jié)自我我檢檢測(cè)測(cè)區(qū)區(qū)123412341.(對(duì)光光的的衍衍射射的的理理解解)關(guān)于于光光的的衍衍射射現(xiàn)現(xiàn)象象，，下下面面說說法法正正確確的的是是()A.紅光光的的單單縫縫衍衍射射圖圖樣樣是是紅紅暗暗相相間間的的直直條條紋紋B.白光光的的單單縫縫衍衍射射圖圖樣樣是是白白黑黑相相間間的的直直條條紋紋C.光照照到到不不透透明明小小圓圓盤盤上上出出現(xiàn)現(xiàn)泊泊松松亮亮斑斑，，說說明明發(fā)發(fā)生生了了衍衍射射D.光照照到到較較大大圓圓孔孔上上出出現(xiàn)現(xiàn)大大光光斑斑，，說說明明光光沿沿著著直直線線傳傳播播，，不不存存在在光光的的衍衍射射1234解析析單單色色光光照照到到狹狹縫縫上上產(chǎn)產(chǎn)生生的的衍衍射射圖圖樣樣是是明明暗暗相相間間的的直直條條紋紋，，白白光光的的衍衍射射圖圖樣樣是是彩彩色色條條紋紋.光照照到到不不透透明明小小圓圓盤盤上上，，在在其其陰陰影影中中心心處處出出現(xiàn)現(xiàn)亮亮點(diǎn)點(diǎn)，，是是衍衍射射現(xiàn)現(xiàn)象象.光的的衍衍射射現(xiàn)現(xiàn)象象只只有有明明顯顯與與不不明明顯顯之之分分，，D項(xiàng)中中屏屏上上大大光光斑斑的的邊邊緣緣模模糊糊，，正正是是光光的的衍衍射射造造成成的的，，不不能能認(rèn)認(rèn)為為不不存存在在衍衍射射現(xiàn)現(xiàn)象象.答案AC12342.(單縫衍射射與雙縫縫干涉的的比較)如圖6所示為紅紅光和紫紫光通過過相同的的雙縫和和單縫所所呈現(xiàn)的的圖樣，，則()圖6A.甲為紫光光的干涉涉圖樣B.乙為紫光光的干涉涉圖樣C.丙為紅光光的干涉涉圖樣D.丁為紅光光的干涉涉圖樣1234解析干干涉條紋紋平行、、等寬、、等間距距，選項(xiàng)項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.干涉圖樣樣為明暗暗相間的的條紋，，且條紋紋間距為為Δx＝λ，光的波波長越長長，條紋紋間距越越大，紫紫光的波波長短，，因而紫紫光干涉涉圖樣的的條紋間間距小.故正確選選項(xiàng)為B.答案B12343.(對(duì)光的偏偏振的理理解)如圖7所示，A、B為兩偏振振片，一一束自然然光沿OO