-物理新導(dǎo)學(xué)筆記選修3-4第十三章-5、6省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎?wù)n件市賽課一等獎?wù)n件

5光衍射6光偏振第十三章

光第1頁知識內(nèi)容

考試要求光衍射b光偏振b課時(shí)要求1.了解光衍射現(xiàn)象，知道光產(chǎn)生顯著衍射現(xiàn)象條件以及衍射條紋特點(diǎn).2.會用激光筆和光傳感器做單縫衍射試驗(yàn)，能區(qū)分干涉條紋和衍射條紋.3.知道光偏振現(xiàn)象，了解自然光與偏振光區(qū)分以及偏振簡單應(yīng)用.知道光偏振現(xiàn)象證實(shí)了光是橫波.第2頁內(nèi)容索引知識探究新知探究點(diǎn)點(diǎn)落空題型探究重點(diǎn)難點(diǎn)各個(gè)擊破達(dá)標(biāo)檢測檢測評價(jià)達(dá)標(biāo)過關(guān)第3頁知識探究第4頁讓一束激光照射在游標(biāo)卡尺兩個(gè)卡腳之間縫上，逐步減小兩個(gè)卡腳之間距離，使縫越來越小，觀察照在屏幕上光斑現(xiàn)象改變.縫寬大約多大時(shí)屏幕上出現(xiàn)條紋？縫間距越小時(shí)，條紋有什么改變？用針尖在一張厚紙上扎一個(gè)很小小孔，用眼睛經(jīng)過小孔觀察太陽光，會觀察到什么現(xiàn)象？一、光衍射答案大約0.4mm時(shí)會出現(xiàn)條紋，當(dāng)縫間距變小時(shí)，屏幕上條紋間距逐步變寬，但亮度逐步減弱.會觀察到中央為亮圓，周圍為彩色圓環(huán).答案[導(dǎo)學(xué)探究]第5頁對光衍射認(rèn)識1.光衍射當(dāng)光照射到孔或障礙物上時(shí)，光___________________________________現(xiàn)象，叫做光衍射現(xiàn)象.2.光產(chǎn)生顯著衍射現(xiàn)象條件當(dāng)障礙物或小孔尺寸能夠跟光波長

，甚至比光波長

時(shí)候，就會產(chǎn)生顯著衍射現(xiàn)象.[知識梳理]離開直線路徑繞到孔或障礙物陰影里去相比還小第6頁3.衍射圖樣特點(diǎn)(1)單縫衍射圖樣特點(diǎn)：①中央條紋

，兩側(cè)亮條紋含有對稱性，亮條紋寬度逐步

，亮度逐步

.②光波長一定時(shí)，單縫窄中央條紋

，條紋間距

；單縫不變時(shí)，光波波長大中央條紋

，條紋間距

.③白光單縫衍射條紋是中央為

，兩側(cè)為

.亮而寬變窄減弱寬大大寬白色亮條紋彩色條紋第7頁(2)圓孔衍射圖樣特點(diǎn)：①單色光圓孔衍射圖樣中央亮圓亮度高，外面是明暗相間______(填“等距”或“不等距”)圓環(huán)，越向外，亮環(huán)亮度越

.②白光圓孔衍射圖樣中央亮圓為

，周圍是

圓環(huán).(3)泊松亮斑：障礙物衍射現(xiàn)象①在單色光傳輸途中，放一個(gè)較小不透光圓形障礙物，會發(fā)覺在陰影中心有一個(gè)

，這就是著名泊松亮斑.②圖樣特點(diǎn)：中央是一個(gè)亮斑，圓形障礙物陰影邊緣含糊，陰影外邊有明暗相間圓環(huán).不等距低白色彩色亮斑第8頁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(diǎn)在豎直平面內(nèi)沿著上下方向振動.假如手持繩一端左右抖動，會在繩上形成另一列橫波，質(zhì)點(diǎn)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)生現(xiàn)象(如圖1甲、乙所表示).假如將這根軟繩換成細(xì)軟彈簧，前后推進(jìn)彈簧形成縱波，觀察發(fā)生現(xiàn)象(如圖丙所表示).這兩種現(xiàn)象說明什么？二、光偏振答案[導(dǎo)學(xué)探究]圖1第9頁答案當(dāng)機(jī)械波是橫波時(shí)，若質(zhì)點(diǎn)振動方向與狹縫平行，則機(jī)械波能透過狹縫傳輸，反之則不能透過狹縫傳輸.對縱波而言，不論什么情況，縱波總能透過狹縫傳輸.第10頁2.如圖2所表示，取一個(gè)偏振片P，讓陽光經(jīng)過偏振片P，在P另一側(cè)觀察，能夠看到偏振片是透明；在偏振片P后面再放置另一個(gè)偏振片Q，以光傳輸方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片Q，會看到什么現(xiàn)象？這說明什么？圖2答案第11頁答案會看到在旋轉(zhuǎn)Q時(shí)光亮度發(fā)生改變.偏振片作用類似于狹縫作用，只有振動方向與透振方向一致光才能經(jīng)過.當(dāng)偏振片Q與P透振方向平行時(shí)，穿過Q光最強(qiáng)；當(dāng)Q與P透振方向垂直時(shí)，光不能透過Q.第12頁對偏振現(xiàn)象認(rèn)識1.自然光和偏振光(1)自然光：太陽、電燈等普通光源發(fā)出光，包含著在垂直于________上沿

方向振動光，而且沿著各個(gè)方向振動光波

都相同，這種光叫自然光.(2)偏振光：在垂直于傳輸方向平面上，

光叫偏振光.平時(shí)看到絕大部分光，都是不一樣程度

，自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面反射時(shí)，反射光和折射光都是

，入射角改變時(shí)

程度也有改變.[知識梳理]傳輸方向一切強(qiáng)度沿著某個(gè)特定方向振動偏振光偏振光偏振第13頁2.偏振片和透振方向偏振片由特定材料制成，每個(gè)偏振片都有一個(gè)特定方向，只有沿著

振動光波才能順利經(jīng)過偏振片，這個(gè)方向叫做“透振方向”.3.光偏振現(xiàn)象表明光是一種

波.這個(gè)方向橫第14頁判斷以下說法正誤.(1)衍射條紋和干涉條紋都是明暗相間，所以二者是一樣.(

)(2)只有波長長光才發(fā)生顯著衍射現(xiàn)象.(

)(3)橫波和縱波都能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象.(

)(4)自然光經(jīng)過偏振片能夠取得偏振光.(

)[即學(xué)即用]×××√答案第15頁題型探究第16頁一、光衍射1.衍射現(xiàn)象是否顯著方面：入射光波長越長，障礙物、小孔和狹縫尺寸越小，衍射現(xiàn)象越顯著.2.衍射條紋亮度方面：小孔和狹縫尺寸越小，衍射條紋亮度越小.第17頁例1關(guān)于光衍射現(xiàn)象，以下說法正確是A.紅光單縫衍射圖樣是紅暗相間直條紋B.白光單縫衍射圖樣是白黑相間直條紋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，說明光沿著直線傳輸，不存在光衍射答案√解析√解析紅光照到狹縫上產(chǎn)生衍射圖樣是紅暗相間直條紋，白光衍射圖樣是彩色條紋，光照到不透明小圓盤上，在其陰影中心處出現(xiàn)亮點(diǎn)，是衍射現(xiàn)象，光衍射現(xiàn)象只有顯著與不顯著之分，D項(xiàng)屏上大光斑邊緣含糊，正是光衍射造成，不能認(rèn)為不存在衍射現(xiàn)象.第18頁針對訓(xùn)練1

觀察單縫衍射現(xiàn)象時(shí)，把縫寬由0.2mm逐步增大到0.8mm，看到現(xiàn)象是A.衍射條紋間距逐步變小，衍射現(xiàn)象逐步不顯著B.衍射條紋間距逐步變大，衍射現(xiàn)象越來越顯著C.衍射條紋間距不變，只是亮度增強(qiáng)D.以上現(xiàn)象都不會發(fā)生答案√解析解析由單縫衍射試驗(yàn)調(diào)整與觀察可知，狹縫寬度越小，衍射現(xiàn)象越顯著，衍射條紋越寬，條紋間距也越大，本題是將縫調(diào)寬，現(xiàn)象向相反方向改變，故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤.第19頁二、單縫衍射與雙縫干涉比較1.不一樣點(diǎn)(1)產(chǎn)生條件單縫衍射：只要狹縫足夠小雙縫干涉：頻率相同兩列光波相遇疊加(2)圖樣單縫衍射圖樣中央為最寬最亮亮條紋，兩側(cè)條紋變暗變窄，條紋間距不相等雙縫干涉圖樣是亮度相同等間距條紋2.相同點(diǎn)(1)都有明暗相間條紋，條紋都是光波疊加時(shí)加強(qiáng)或減弱結(jié)果.(2)都是波特有現(xiàn)象，表明光是一個(gè)波.第20頁解析雙縫干涉條紋平行等距，且波長越長，條紋間距越大，而紅光波長比藍(lán)光波長長，故第一幅圖為紅光，第三幅圖為藍(lán)光；又因?yàn)辄S光波長比紫光波長大，故第四幅圖為黃光衍射圖樣，第二幅圖為紫光衍射圖樣.例2如圖3所表示四幅明暗相間條紋，分別是紅光、藍(lán)光各自經(jīng)過同一個(gè)雙縫干涉儀器形成干涉圖樣以及黃光、紫光各自經(jīng)過同一個(gè)單縫形成衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋).則在下面四幅圖中從左到右排列，亮條紋顏色依次是圖3A.紅黃藍(lán)紫 B.紅紫藍(lán)黃

C.藍(lán)紫紅黃 D.藍(lán)黃紅紫答案√解析第21頁區(qū)分雙縫干涉條紋與單縫衍射條紋方法1.依據(jù)條紋寬度區(qū)分：雙縫干涉條紋是等寬，條紋間距離也是相等；而單縫衍射條紋，中央亮條紋最寬，兩側(cè)條紋變窄.2.依據(jù)亮條紋亮度區(qū)分：雙縫干涉條紋，從中央亮條紋到兩側(cè)亮度改變很小；而單縫衍射條紋中央亮條紋最亮，兩側(cè)亮條紋逐步變暗.歸納總結(jié)第22頁針對訓(xùn)練2

如圖4(a)所表示是做雙縫干涉試驗(yàn)示意圖.先做操作1：用兩塊不一樣顏色濾光片分別擋住雙縫屏上下兩半部分Ⅰ和Ⅱ；接著再做操作2：用不透明擋板擋住b縫.若兩塊濾光片一塊是紅色，一塊是藍(lán)色，則圖4A.完成操作1后，光屏上出現(xiàn)是圖(b)圖案，且甲是紅色條紋，乙是藍(lán)色條紋B.完成操作1后，光屏上出現(xiàn)是圖(c)圖案，且丙是藍(lán)色條紋，丁是紅色條紋C.完成操作2后，光屏上出現(xiàn)是圖(b)圖案，且甲是藍(lán)色條紋，乙是紅色條紋D.完成操作2后，光屏上出現(xiàn)是圖(c)圖案，且丙是紅色條紋，丁是藍(lán)色條紋答案√解析√第23頁解析題圖(b)中條紋為等間距明暗相間條紋，是干涉圖樣，再依據(jù)條紋寬度相關(guān)原因分析即可.題圖(c)為中間最寬且不等間距明暗相間條紋，是衍射條紋，再依據(jù)條紋寬度相關(guān)原因進(jìn)行分析即可.操作1是雙縫干涉試驗(yàn)，故條紋間距相等，光屏上出現(xiàn)題圖(b)圖案，由圖案知甲波長大于乙波長，故甲為紅色條紋，乙為藍(lán)色條紋，A正確；操作2是單縫衍射，條紋間距不相等，光屏上為題圖(c)圖案，再結(jié)合波長關(guān)系可知D正確.第24頁三、光偏振1.當(dāng)偏振光偏振方向與偏振片透振方向平行時(shí)，透射光最強(qiáng)；當(dāng)偏振光偏振方向與偏振片透振方向垂直時(shí)，光不能穿過偏振片.2.當(dāng)偏振光偏振方向與偏振片透振方向既不平行也不垂直時(shí)，則仍會有部分光透過偏振片，只是透過光強(qiáng)度介于平行和垂直兩種情況之間.第25頁例3如圖5所表示，電燈S發(fā)出光先后經(jīng)過偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向看不到光亮，則圖5A.圖中a光為偏振光B.圖中b光為偏振光C.以SP為軸將B轉(zhuǎn)過180°后，在P處將看到光亮D.以SP為軸將B轉(zhuǎn)過90°后，在P處將看到光亮答案√解析√第26頁解析自然光在垂直于傳輸方向平面內(nèi)，沿各個(gè)方向振動是均勻分布，經(jīng)過偏振片后，透射光是只沿著某一特定方向振動光.從電燈直接發(fā)出光為自然光，故A錯(cuò)；它經(jīng)過偏振片A后，即變?yōu)槠窆猓蔅對；設(shè)經(jīng)過A光沿豎直方向振動，而偏振片B只能經(jīng)過沿水平方向振動偏振光，則P點(diǎn)無光亮，以SP為軸將B轉(zhuǎn)過180°后，P處仍無光亮，故C錯(cuò)；以SP為軸將B轉(zhuǎn)過90°后，則該偏振片將變?yōu)槟芙?jīng)過豎直方向上振動光偏振片，則偏振光能經(jīng)過B，即在P處將看到光亮，故D對.第27頁達(dá)標(biāo)檢測第28頁12341.(光衍射)對光衍射現(xiàn)象定性分析，正確是A.光衍射是光在傳輸過程中繞過障礙物繼續(xù)傳輸現(xiàn)象B.衍射條紋圖樣是光波相互疊加結(jié)果C.光衍射現(xiàn)象為光波動說提供了有力證據(jù)D.光衍射現(xiàn)象完全否定了光直線傳輸結(jié)論答案√解析√√第29頁解析依據(jù)光衍射現(xiàn)象定義可知選項(xiàng)A正確；衍射圖樣中有亮、暗條紋，這是光波相互疊加結(jié)果，加強(qiáng)區(qū)為亮條紋，減弱區(qū)為暗條紋，選項(xiàng)B正確；因?yàn)檠苌湟彩遣ㄌ赜鞋F(xiàn)象，所以光衍射現(xiàn)象發(fā)覺為光波動說提供了有力證據(jù)，選項(xiàng)C正確；當(dāng)障礙物較大時(shí)，光衍射很弱，光幾乎沿直線傳輸，即光直線傳輸只是特殊情況下近似，二者是統(tǒng)一，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.1234第30頁答案解析12342.(光衍射)讓燭光照射到一塊遮光板上，板上有一個(gè)可自由收縮三角形孔，當(dāng)此三角形孔遲緩地由大收縮變小直到閉合時(shí)，則在孔后屏上將先后出現(xiàn)現(xiàn)象(遮住側(cè)面光)是A.三角形光斑倒立燭焰明暗相間圓環(huán)B.三角形光斑圓形光斑倒立燭焰C.倒立燭焰圓形光斑明暗相間圓環(huán)D.三角形光斑明暗相間圓環(huán)倒立燭焰√第31頁解析當(dāng)三角形孔較大時(shí)，屏上出現(xiàn)一個(gè)三角形光斑，如圖甲所表示，伴隨三角形遲緩地收縮，光斑逐步變??；當(dāng)三角形孔小到一定程度時(shí)，屏上會出現(xiàn)倒立燭焰，如圖乙所表示；繼續(xù)使三角形孔遲緩收縮，能夠觀察到小孔衍射圖樣；當(dāng)孔閉合時(shí)，屏上就會一片黑暗.1234第32頁12343.(單縫衍射與雙縫干涉比較)(·寧波效實(shí)中學(xué)高二第二學(xué)期期中)做單縫衍射試驗(yàn)和雙縫干涉試驗(yàn)時(shí)，用激光比普通光源效果更加好，圖象更清楚.如圖6所表示，假如將感光元件置于光屏上，則不但能在光屏上看到彩色條紋，圖6還能經(jīng)過感光元件中信號轉(zhuǎn)換，在電腦上看到光強(qiáng)分布情況.以下說法正確是A.做單縫試驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布如圖乙所表示B.做單縫試驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布如圖丙所表示