第13章 6 光的衍射、光的偏振

光的衍射光的偏振學(xué)習(xí)目標(biāo)知光衍射現(xiàn)象道幾種衍射現(xiàn)象的圖樣．．解光產(chǎn)生明顯衍射的條件重點(diǎn))．道光的偏振現(xiàn)象，知道偏振是橫波特有的性質(zhì)．難點(diǎn)知偏振光和自光知道偏振光的應(yīng).

知識(shí)脈絡(luò)光的衍射[先填空]．定義：光通過很小的狹縫(或圓孔時(shí)，明顯地偏離了直線傳播的方向，在屏上應(yīng)該出現(xiàn)陰影的區(qū)域出現(xiàn)明條紋或亮斑，應(yīng)該屬于亮區(qū)的地方也會(huì)出現(xiàn)暗條紋或暗斑的現(xiàn)象．．衍射圖象：衍射產(chǎn)生的明暗條紋或光環(huán)．．單縫衍射：?jiǎn)紊ㄟ^狹縫時(shí)，在屏幕上出現(xiàn)明暗相間的條紋，中央為亮條紋，中央條紋最寬最亮，其余條紋變窄變暗；白光通過狹縫時(shí)上出現(xiàn)彩色條紋，中央為白條紋．．圓孔衍射：光通小孔(孔很小在幕上會(huì)出現(xiàn)明暗相間的圓．．泊松亮斑：障礙的衍射現(xiàn)象．在單色光傳播途中放個(gè)較小圓形障礙物會(huì)發(fā)現(xiàn)在陰影中心有一個(gè)亮斑這就是著名的泊松亮斑．．衍射光柵(1)結(jié)構(gòu)由許多等寬的狹縫等距離排列起來形成的光學(xué)儀器．(2)衍射圖樣特點(diǎn)與單縫衍射相比，衍射條紋的寬度變窄，亮度增加．[再判斷]．白光通過盛水的玻璃杯，在適當(dāng)?shù)慕嵌龋煽吹讲噬?，是光的衍射現(xiàn)象×．菜湯上的油花呈現(xiàn)彩色，是光的折射現(xiàn)象(×)．用兩支圓柱形鉛筆并在一起，形成一個(gè)狹縫，使狹縫平行于日光燈，會(huì)看到彩色衍射條紋．√)[后思考]．白光經(jīng)單縫衍射和雙縫干涉產(chǎn)生的條紋有什么共同特點(diǎn)？【提示】都央為白色條紋兩側(cè)為彩色條紋．1頁

光到小孔單或障礙物時(shí)射現(xiàn)象可能發(fā)生可不發(fā)生種法對(duì)嗎【提示】不．光遇到小孔、縫或障礙物時(shí)，衍射現(xiàn)象只有明顯與不明顯之分，無發(fā)生與不發(fā)生之別．[核心點(diǎn)擊]．產(chǎn)生明顯衍射的件障礙物的尺寸可以跟光的波長相近或比光的波長還要小時(shí)能產(chǎn)生明顯的衍射的障礙物長越長的光射現(xiàn)越明顯某種波長的光物越小現(xiàn)越明顯于波長越長性好觀到聲波的衍射現(xiàn)象就比觀察到光波的衍射現(xiàn)象容易得多．．三種不同的衍射象及特點(diǎn)(1)單縫衍射．①現(xiàn)象：如圖13-5-1所示，點(diǎn)光源發(fā)的光經(jīng)過單縫后照射到光屏上，若縫較寬，則光沿直線傳播，傳播到光屏上的AB區(qū)；若縫足夠窄，則光不再沿直線傳播而是傳到幾何陰影區(qū)，在AA，區(qū)現(xiàn)亮暗相間的條紋，即發(fā)生了衍射現(xiàn)象．圖②單縫衍射圖樣的四個(gè)特點(diǎn)：a中央條紋亮而寬；．兩側(cè)亮條紋具有對(duì)稱性，亮條紋寬度逐漸變窄，亮度逐漸減弱；c．波長一定時(shí)，單縫窄的中央紋寬，條紋間距大，單縫不變時(shí)，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中央為白色亮條紋，兩側(cè)為彩色條紋，且外側(cè)呈紅色，靠近色亮條紋的內(nèi)側(cè)為紫色．(2)圓孔衍射．①現(xiàn)象衍如圖13-5-2所板AB上圓孔較大時(shí)上現(xiàn)如圖甲所示的情形，光沿直線傳播，無明顯衍射現(xiàn)象發(fā)生；當(dāng)擋AB上圓孔很小時(shí)，光屏上出現(xiàn)如圖13-5-3乙所示的衍射圖樣，出現(xiàn)亮、暗相間的圓環(huán)圖

圖②圓孔衍射圖樣的兩個(gè)特點(diǎn)a單色光的圓孔衍射圖樣中央亮圓的亮度大，外面是明暗相間的不等距的圓環(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)泊松亮斑障物的衍射現(xiàn)．①現(xiàn)象各種不同形狀的障礙物能使光發(fā)生衍射影的輪廓模糊不清若單色光傳播途中放個(gè)較小的圓形障物發(fā)現(xiàn)在陰影中心有一個(gè)亮斑這就是著名的泊松亮2頁

斑．②障礙物的衍射圖樣的特點(diǎn)．圓形陰影中心有一亮斑，與小孔衍射圖樣有明顯區(qū)別．．在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的()導(dǎo)學(xué)號(hào)：23570108】A將入射光由黃光換成綠光，衍射條紋間距變窄B使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄C．用波長較長的光照射，衍射條紋間距變寬D．大縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬E．條紋間距與單縫到屏的距離無關(guān)【解析】當(dāng)縫寬度一定時(shí)波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯光離直線傳播的路徑越遠(yuǎn)，條紋間距也越大正確；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B錯(cuò)；光的波長一定、單縫寬度也一定時(shí)，增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距也會(huì)變寬正，E錯(cuò)誤．【答案】ACD圖甲所示色光通過窄縫后形成明暗相間的兩種條紋圖________為單縫衍射的圖樣，________為雙縫干涉的圖樣．圖【解析】甲中的條紋寬度不，中央寬，兩側(cè)窄，應(yīng)為單縫衍射圖樣．乙圖中的條紋等寬等距，應(yīng)為雙縫干涉圖樣．【答案】甲乙區(qū)分雙縫干涉條紋與單縫衍射條的方法根條紋的寬度區(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(cè)的條紋變窄．根亮條紋的亮度區(qū)分：雙縫干涉條紋，從中央亮紋往兩側(cè)亮度變化很??；而單縫衍射條紋中央亮紋最亮，兩側(cè)的亮紋逐漸變暗．光的偏振[先填空]偏振現(xiàn)象結(jié)論

只有沿偏振片的“透振方向”振動(dòng)的光波才能通過偏振片偏振現(xiàn)象表明光是一種橫波3頁

偏振光的形成偏振現(xiàn)象的應(yīng)用

(1)自然光通過偏振片后得到偏振(2)自然光在介質(zhì)表面反射時(shí)，反光和折射光都是偏振光(1)照相機(jī)鏡頭前(2)電子表的液晶顯示[再判斷]．凡是波都有偏振現(xiàn)象×．反射可以引起自然光的偏振()．拍攝水中游魚時(shí)，在鏡前裝一偏振片是利用光的偏振現(xiàn)象(√)[后思考]．自然光和偏振光的主要區(qū)別是什么？【提示】在直于傳播方向的面內(nèi)然光沿所有方向振動(dòng)偏光沿某一特定方向振動(dòng)．．自然光經(jīng)水面反射的光一定是偏振光嗎？【提示】經(jīng)面反射和折射的都是偏振光．[核心點(diǎn)擊]．橫波、縱波的判方法直接看質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與傳播方向的關(guān)系．若互相垂直為橫波；若在同一直線上為縱波．這種方法適用于看得見質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的機(jī)械波．．偏振片偏振片由特定的材料制成個(gè)振片都有一個(gè)特定的方向有沿著這個(gè)方向振動(dòng)的光波才能通過偏振片個(gè)向做透振方向振對(duì)光波的作用就像狹縫對(duì)機(jī)械波的作用一樣．．自然光和偏振光比較成因振動(dòng)方向經(jīng)偏振片后現(xiàn)象比較

自然光從光源如太陽、電燈)直接發(fā)出的光在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，沿著各個(gè)方向振動(dòng)

偏振光自然光通過偏振片后就變成了偏振光射光、折射光均為偏振光在垂直于傳播方向的平面內(nèi)只有一個(gè)振動(dòng)方向4頁

如上圖所示，通過偏振片后，自然光就變成了偏振光，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片，偏振光的亮度不變，但偏振方向隨之變化

如上圖所示振經(jīng)偏振片后偏振方向與透振方向平行屏亮若直則屏暗若介于兩者之間屏亮度介于兩者之間并隨偏振方向與透振方向夾角的增大而變暗.在垂直太陽光的傳播方向前后放置兩個(gè)偏振片P和，Q的邊放上光屏，如圖13-5-5所示，則下列說法正確的()圖AQ不，旋轉(zhuǎn)偏振片，屏上光的亮度不變B．Q不，旋轉(zhuǎn)偏振片P，屏上光的亮度時(shí)強(qiáng)時(shí)弱C．不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)偏振片，上光的亮度不變D．P動(dòng)，旋轉(zhuǎn)偏振片Q屏上光的亮度時(shí)強(qiáng)時(shí)弱E．偏振現(xiàn)象表明光是橫波【解析】是偏器，它的用是把太陽(然光)轉(zhuǎn)變?yōu)槠窆?，該偏振光的?dòng)方向與的振方向一致．所以當(dāng)Q與P透振方向平行時(shí)通Q的強(qiáng)大當(dāng)QP的振方向垂直時(shí)的強(qiáng)最小論旋轉(zhuǎn)或上光強(qiáng)都時(shí)強(qiáng)時(shí)弱正確答案為【答案】．電子表的顯示屏利用了液晶的旋光性，當(dāng)液晶上不加電壓時(shí)，偏振光通過液晶時(shí)振方向會(huì)旋轉(zhuǎn)90°，這就是液晶的旋光性；如果在液晶上加上電壓，則旋光性消失．有一種電子表的顯示屏是透明的在示數(shù)字的筆畫處不透光上下兩個(gè)偏振片的透振方向相互________處________電極此加上電壓時(shí)變?yōu)榈摹緦?dǎo)號(hào)23570109】【解析】假光從下向上傳播光線通過下偏振片時(shí)成為偏振光，如果不加電壓，偏振光通過液晶時(shí)偏振方向旋轉(zhuǎn)，此時(shí)光線能透過上偏振，可知上偏振片的透振方向應(yīng)與此時(shí)偏振光的偏振方向相同偏振片的透振方向垂直數(shù)的筆畫處有時(shí)透明，有時(shí)不透明，可知筆畫處為透明電極，當(dāng)加上電壓時(shí)液晶旋光性消失，光線不能透過．【答案】垂透不明．在拍攝日落時(shí)水面下的景物時(shí)，應(yīng)在照相機(jī)鏡頭前裝一個(gè)偏振片，其目的是什么【解析】由反射光的干擾景物的像常常比較模糊裝上偏振片的目的是減弱反射光，且透振方向與反射光的振動(dòng)方向垂直，但不能增強(qiáng)透射光．5