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1、,第十三章 光,13.5-13.6 光的衍射光的偏振,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，了解衍射光栅. 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.,学习目标定位,一、光的衍射,唐代诗人王维的诗句“空山不见人，但闻人语响”描写了一种常见的“闻其声而不见其人”的物理现象.这种现象是如何形成的呢？为什么声波容易发生衍射现象而光波不容易发生衍射现象呢？,问题设计,一、光的衍射,答案诗句中描写的是声波的衍射现象. 声波的波长较大，与日常生活中的物体可以相比，很容易发生明显衍射现象，故可以隔着
2、障碍物“闻其声”，但光的波长远小于日常生活中物体的尺寸，光在障碍物后形成阴影，故有“不见其人”的现象.,要点提炼,1.各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，即使影的轮廓 .,一、光的衍射,模糊不清,2.光产生明显衍射现象的条件 在障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长 ，甚至比光的波长 的时候，就会产生明显的衍射现象.,一、光的衍射,相比,还小,3.衍射图样的特点 (1)单缝衍射图样的特点： 中央条纹 .两侧亮条纹具有对称性，亮条纹宽度逐渐 ，亮度逐渐 . 光的波长一定时，单缝窄的中央条纹 ，各条纹间距 ；单缝不变时，光波波长大的中央条纹 ，条纹间距 . 白光的单缝衍射条纹是中央为 ，两侧为 .,一
3、、光的衍射,亮而宽,变窄,减弱,宽,大,宽,大,白色亮纹,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，外面是明暗相间的 (填“等距”或“不等距”)的圆环，越向外，亮环亮度越 . 白光的圆孔衍射图样中央亮圆为 ，周围是 圆环.,一、光的衍射,不等距,低,白色,彩色,(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 ，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.,一、光的衍射,亮斑,4.衍射光栅 (1)衍射图样的特点：狭缝的个数越多，衍射条纹的宽度越 ，亮度越 ；与
4、单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变 ，亮度 . (2)衍射光栅的种类： 光栅和 光栅.,一、光的衍射,窄,强,窄,增加,反射,透射,二、单缝衍射与双缝干涉的比较,问题设计,单缝衍射和双缝干涉得到的都是明暗相间的条纹，如何区别它们？ 答案它们的主要区别是：单缝衍射的条纹宽度不等，中央最宽，条纹间距不等；双缝干涉的条纹宽度相等，条纹间距相等.,要点提炼,单缝衍射与双缝干涉的比较 1.不同点,二、单缝衍射与双缝干涉的比较,(1)产生条件,单缝衍射：只要狭缝足够小 双缝干涉：频率相同的两列光波相遇叠加,(2)图样,单缝衍射的图样中央为最宽最亮的亮条纹，两 侧亮条纹变暗变窄 双缝干涉的图样是亮度相同的等间距
5、的条纹,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.,二、单缝衍射与双缝干涉的比较,三、偏振现象,问题设计,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，质点在水平平面内沿着左右方向振动.,三、偏振现象,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). 如果将这根绳换成细软的弹簧，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
6、明什么？,图1,三、偏振现象,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.,三、偏振现象,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？,三、偏振现象,图2,三、偏振现象,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
7、方向垂直时，光不能透过Q.,要点提炼,1.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 振动的光波才能顺利通过偏振片，这个方向叫做“透振方向”. 2.光的偏振现象表明光是一种 波.,三、偏振现象,这个方向,横,3.自然光和偏振光,三、偏振现象,4.偏振现象的应用 (1)在摄影中的应用：在镜头前安装一片偏振滤光片，可以阻挡 进入镜头. (2)电子表液晶显示屏：在两块透振方向垂直的偏振片中插入一个液晶盒，可以控制光线显示数字.,三、偏振现象,反射光,一、对光的衍射的理解,典例精析,例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(
8、) 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,一、对光的衍射的理解,典例精析,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，衍射条纹越宽，条纹间距也越大，本题是将缝调宽，现象向相反的方向发展，故选项A正确，B、C、D错误. 答案A,二、单缝衍射与双缝干涉的比较,典例精析,例2如图3所示的4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(黑色部分表示亮纹).则在下面的四幅图中从左到右排列，
9、亮条纹的颜色依次是(),图3,A.红黄蓝紫B.红紫蓝黄 C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫,二、单缝衍射与双缝干涉的比较,典例精析,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，第二幅为紫光的衍射图样. 答案B,典例精析,三、对光的偏振的理解,例3如图4所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧.旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是 .,图4,A.A、B均不变 B.A、B均有变化 C.A不变，B有变化 D.A有变化，B不变,典例精析,解析白炽
10、灯光包含各方向的光，且各个方向的光强度相等，所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相同，故A点光的强度不变；白炽灯光经偏振片P后为偏振光，当P旋转时，B点的光强有变化，选项C正确. 答案C,三、对光的偏振的理解,典例精析,例4一段时间以来，“假奶粉事件”闹得沸沸扬扬，奶粉中碳水化合物(糖)含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量. 偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度，这一角度称为“旋光度”，的值只与糖溶液的浓度有关，将的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了.如图5所示，S是自,三、对光的偏振的理解,典例精析,然光源，A、
11、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是(),三、对光的偏振的理解,图5,典例精析,A.到达O处光的强度会明显减弱 B.到达O处光的强度不会明显减弱 C.将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏 振片B转过的角度等于 D.将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏 振片A转过的角度等于,三、对光的偏振的理解,典例精析,解析因为A、B的偏振方向一致，故A、B间不放糖溶液时，自然光通过偏振片A后，变成偏振光，通过B后到达O.当在A、B间放糖溶液，由于溶液的旋光作用，使通过A的偏振光振动方向转动了一定角度，不能再通过B，A对，B错.,三、
12、对光的偏振的理解,典例精析,但当B转过一个角度，恰好使偏振片方向与经过糖溶液后的偏振光振动方向一致时，O处光强为最强，故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度.所以C对. 同理D也对. 答案ACD,三、对光的偏振的理解,课堂要点小结,自我检测区,1,2,3,4,1,2,3,4,1.(对光的衍射的理解)关于光的衍射现象，下面说法正确的是() A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹 B.白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹 C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射 D.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,1,2,3,4,解析单色光照到狭缝上产生的衍射图样是明暗相
13、间的直条纹，白光的衍射图样是彩色条纹.光照到不透明小圆盘上，在其阴影中心处出现亮点，是衍射现象.光的衍射现象只有明显与不明显之分，D项中屏上大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象. 答案AC,1,2,3,4,2.(单缝衍射与双缝干涉的比较)如图6所示为红光和紫光通过相同的双缝和单缝所呈现的图样，则(),图6,A.甲为紫光的干涉图样 B.乙为紫光的干涉图样 C.丙为红光的干涉图样 D.丁为红光的干涉图样,1,2,3,4,解析干涉条纹平行、等宽、等间距，选项C、D错误. 干涉图样为明暗相间的条纹，且条纹间距为x ，光的波长越长，条纹间距越大，紫光的波长短，因而紫光干涉图样的条
14、纹间距小.故正确选项为B. 答案B,1,2,3,4,3.(对光的偏振的理解)如图7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7,1,2,3,4,A.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， 几乎为零,1,2,3,4,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. 答案AC,1,2,3,4,4.(光的偏振的应用)在拍摄日落时分水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是() A.减弱反射光，从而使景物的像清晰 B.增强反射光，从而使景物的像清晰 C.增强透射光，从而使景物的像清晰 D.减弱透射光，从而使景物的像清晰,解析让偏振片的透振方向与反射光的偏振方向垂直，减弱进入镜头的反射光，使水下景物的像清晰.,A,
