《同步备课套餐之物理人教版选修3-4讲义：第十三章光5~6》由会员分享，可在线阅读，更多相关《同步备课套餐之物理人教版选修3-4讲义：第十三章光5~6（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5光的衍射6光的偏振学习目标1.知道光的衍射现象，知道产生明显衍射现象的条件.2.知道衍射条纹的特点，会区分衍射条纹和干涉条纹.3.知道光的偏振现象，知道光是横波.4.知道偏振光和自然光的区别，能运用偏振知识来解释生活中的一些常见光学现象一、光的衍射导学探究让一束激光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，逐渐减小两个卡脚之间的距离，使缝越来越小，观察照在屏幕上光斑现象的变化缝宽大约多大时屏幕上出现条纹？缝间距变小时，条纹有什么变化？用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔，用眼睛通过小孔观察太阳光，会观察到什么现象？答案大约0.4 mm时会出现条纹，当缝间距变小时，屏幕上条纹间距逐渐变宽，但亮度逐渐减弱
2、会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环知识梳理对光的衍射的认识1光的衍射当光照射到孔或障碍物上时，光离开直线路径绕到孔或障碍物的阴影里去的现象，叫做光的衍射现象2光产生明显衍射现象的条件当障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，就会产生明显的衍射现象3衍射图样的特点(1)单缝衍射图样的特点：中央条纹亮而宽，两侧亮条纹具有对称性，亮条纹宽度逐渐变窄，亮度逐渐减弱光的波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中央条纹宽，条纹间距大白光的单缝衍射条纹是中央为白色亮条纹，两侧为彩色条纹(2)圆孔衍射图样的特点：单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度高，外面是
3、明暗相间的不等距(填“等距”或“不等距”)的圆环，越向外，亮环亮度越低白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色，周围是彩色圆环(3)泊松亮斑：障碍物的衍射现象在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑图样特点：中央是一个亮斑，圆板阴影的边缘模糊，阴影外边有明暗相间的圆环4衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件，由衍射光栅得到的衍射图样与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加即学即用判断下列说法的正误(1)光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论()(2)光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据()(3)衍射条纹图样是光波相互叠加的结果
4、()(4)平时很难观察到光的衍射现象是因为一般的障碍物或缝比光波的波长大很多的缘故()(5)白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹()(6)光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射()(7)光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射()二、光的偏振导学探究1取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，软绳上形成一列横波，质点在竖直平面内沿着上下方向振动如果手持绳的一端左右抖动，会在绳上形成另一列横波，质点在水平面内沿着左右方向振动现在让软绳穿过一块带有狭缝的木板分别将狭缝与振动方向平行放置及与振动方向垂直放置，观察发生的现象(如图1甲、乙所示)如果将这根软绳换成细
5、软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波，观察发生的现象(如图丙所示)这两种现象说明什么？图1答案当机械波是横波时，若质点的振动方向与狭缝平行，则机械波能透过狭缝传播，反之则不能透过狭缝传播对纵波而言，不管什么情况，纵波总能透过狭缝传播2如图2所示，取一个偏振片P，让阳光通过偏振片P，在P的另一侧观察，可以看到偏振片是透明的；在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，会看到什么现象？这说明什么？图2答案会看到在旋转Q时光的亮度发生变化偏振片的作用类似于导学探究1中狭缝的作用，只有振动方向与透振方向一致的光才能通过当偏振片Q与P的透振方向平行时，穿过Q的光最强；当Q与P的透振方
6、向垂直时，光不能透过Q.知识梳理对偏振现象的认识1自然光和偏振光(1)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光(2)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动的光叫偏振光平时看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光，自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也有变化2偏振片和透振方向偏振片由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，只有沿着这个方向振动的光波才能顺利通过偏振片，这个方向叫做“透振方向”3光的偏振现象表明光是一种横波即学即
7、用判断下列说法的正误(1)偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同()(2)自然光通过偏振片后成为偏振光()(3)除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光()(4)如果偏振片的透振方向与偏振光的振动方向垂直，偏振光不能透过偏振片()(5)光的偏振现象说明光是一种纵波()(6)自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光()一、光的衍射1衍射现象是否明显方面：入射光波长越大，障碍物、小孔和狭缝的尺寸越小，衍射现象越明显2衍射条纹的亮度方面：小孔和狭缝的尺寸越小，衍射条纹的亮度越小例1对于单缝衍射现象，下列说法正确的是()A缝的宽度d越小，衍射条纹越亮B缝的宽度d越小
8、，衍射现象越明显C缝的宽度d越小，光的传播路线越接近直线D入射光的波长越短，衍射现象越明显答案B解析单缝宽度越小，衍射条纹的亮度越小，选项A错；入射光的波长越长，单缝宽度越小，衍射现象越明显，选项B对，D错；缝的宽度d越小，光没有沿直线传播，而是绕过了缝的边缘，传播到相当宽的地方，C错针对训练1观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm，看到的现象是()A衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显B衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显C衍射条纹的间距不变，只是亮度增强D以上现象都不会发生答案A解析由单缝衍射实验的调整与观察可知，狭缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹越
9、宽，条纹间距也越大，本题是将缝调宽，现象向相反的方向变化，故选项A正确，B、C、D错误二、单缝衍射与双缝干涉的比较1不同点(1)产生条件(2)图样2相同点(1)都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果(2)都是波特有的现象，表明光是一种波例2如图3所示的四幅明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)则在下面的四幅图中从左到右排列，亮条纹的颜色依次是()图3A红黄蓝紫 B红紫蓝黄C蓝紫红黄 D蓝黄红紫答案B解析双缝干涉条纹平行等距，且波长越大，条纹间距越大，而红光波长大于蓝光波长，故第
10、一幅图为红光，第三幅图为蓝光；又由于黄光波长比紫光波长大，故第四幅图为黄光的衍射图样，第二幅图为紫光的衍射图样区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法(1)根据条纹的宽度区分：双缝干涉的条纹是等宽的，条纹间的距离也是相等的；而单缝衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的条纹变窄(2)根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮度变化很小；而单缝衍射条纹中央亮纹最亮，两侧的亮纹逐渐变暗针对训练2关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是()A光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理B光的干涉条纹是彩色的，衍射条纹是黑白相间的C光的干涉现象说明光具有波动性，光的衍射现象不能说明这一点
11、D光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果答案D解析光的干涉现象和光的衍射现象都是波的特有现象，都是光波叠加的结果，白光的干涉条纹是彩色的，白光的衍射条纹也是彩色的，只是条纹间距特点及亮度特点不同而已三、光的偏振1当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向平行时，透射的光最强；当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向垂直时，光不能穿过偏振片2当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向既不平行也不垂直时，则仍会有部分光透过偏振片，只是透过的光的强度介于平行和垂直两种情况之间例3两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯前面，有光通过，如果将其中一片旋转180，在旋转过程中可能会产生哪种现象()A透过偏振片的光强先增强，
12、然后又减小到零B透过偏振片的光强先增强，然后减小到非零的最小值C透过偏振片的光强在整个过程中都增强D透过偏振片的光强先增强，再减弱，然后又增强答案D解析旋转其中一个偏振片时，根据两个偏振片的透振方向平行时光强最强，透振方向垂直时光强最弱的原则，可知旋转其中一个偏振片时，光强的变化可能出现先增强，再减弱，然后又增强的现象，也可能出现先减弱，后增强，再减弱的现象.1(多选)在单缝衍射实验中，下列说法正确的是()A其他条件不变，将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄B其他条件不变，使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C其他条件不变，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D其他条件不变，增大单缝到屏的距
13、离，衍射条纹间距变宽答案ACD解析当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，条纹间距也越大，黄光波长大于绿光波长，所以A、C正确；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹间距会变宽，B错误；当光的波长一定，单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距会变宽，D正确2可见光在空气中波长范围是4.4104 mm到7.7104 mm，下面关于光衍射条件的说法正确的是()A游标卡尺两脚间的狭缝的宽度小到万分之几毫米以下时，才能观察到明显的衍射现象B游标卡尺两脚间的狭缝的宽度小到0.4 mm以下时，通过它观察到线状白炽灯丝，有明显的衍射现象C游标卡尺两脚间的狭缝的宽度小到0.2
14、mm以下时，通过它观察各种光源，都能看到明显的衍射现象D光的衍射条件“跟光的波长可以相比”是非常严格的，即只有孔或障碍物的尺寸跟波长差不多时才能观察到光的衍射答案B解析实验证明，游标卡尺两脚间的狭缝小到0.4 mm以下时，通过它观察线状白炽灯丝，有明显的衍射现象，而当狭缝过小时，因通过的光线太暗，无法看到明显的衍射现象，而狭缝太大，因不满足衍射条件而无明显衍射现象，正确选项为B.3(多选)如图4所示，A、B为两偏振片，一束自然光沿OO方向射向A，此时在光屏C上透射光的强度最大，则下列说法中正确的是()图4A此时A、B的透振方向平行B只有将B绕OO轴顺时针旋转90，屏上透射光的强度才会最弱，几乎为零C将A或B绕OO轴旋转90，屏上透射光的强度最弱，几乎为零D将A沿顺时针旋转180，屏上透射光的强度最弱，几乎为零答案AC解析当A、B两偏振片的透振方向平行时，光屏上的光强度最大；当二者透振方向垂直时，光屏上的光强度最小，几乎为零由此可知A、C选项正确4光的偏振现象说明光是横波下列现象中不能反映光的偏振特性的是()A一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90时，
