《2017-2018学年高中物理人教版选修3-4教学案第十三章第56节光的衍射光的偏振含解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理人教版选修3-4教学案第十三章第56节光的衍射光的偏振含解析（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 1第第 5、6 节节光的衍射光的衍射_光的偏振光的偏振一、光的衍射一、光的衍射1定义：定义：光通过很小的狭缝光通过很小的狭缝(或圆孔或圆孔)时，明显地偏离了时，明显地偏离了直线传播直线传播的方向，在屏上应该的方向，在屏上应该出现阴影的区域出现明条纹或亮斑，应该属于亮区的地方也会出现出现阴影的区域出现明条纹或亮斑，应该属于亮区的地方也会出现暗条纹或暗斑暗条纹或暗斑的现象。的现象。2衍射图像：衍射图像：衍射时产生的衍射时产生的明暗条纹明暗条纹或光环。或光环。3单缝衍射：单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗明暗相间的条纹，中央为亮条纹，中相间的条纹，中央为亮条
2、纹，中央条纹最央条纹最宽宽最亮，其余条纹变最亮，其余条纹变窄窄变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色彩色条纹，中央为条纹，中央为白白条纹。条纹。4圆孔衍射：圆孔衍射：光通过小孔时光通过小孔时(孔很小孔很小)在屏幕上会出现在屏幕上会出现明暗明暗相间的圆环。相间的圆环。5泊松亮斑：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发现在阴影中心有一个亮斑亮斑，这就是著名的，这就是著名的泊松亮斑泊松亮斑。二、衍射光栅二、衍射光栅1衍射光栅的结构衍射光栅的结构由许多由许
3、多等宽等宽的狭缝的狭缝等距离等距离地排列起来形成的光学仪器。地排列起来形成的光学仪器。2衍射图样的特点衍射图样的特点与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄变窄，亮度，亮度增加增加。3衍射光栅的种类衍射光栅的种类反射光栅、透射光栅。反射光栅、透射光栅。三、光的偏振三、光的偏振1横波与纵波的特点横波与纵波的特点横波中各点的振动方向总与波的传播方向横波中各点的振动方向总与波的传播方向垂直垂直。纵波中，各点的振动方向总与波的传。纵波中，各点的振动方向总与波的传1.衍射条纹是一些明暗相间的条纹，中央条纹最宽、衍射条纹是一些明暗相间的条纹，中央条纹最宽、 最亮，离中央条纹越远，亮
4、条纹的宽度越小，亮度越低。最亮，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越小，亮度越低。 2白光的单缝衍射条纹是中央为白色亮纹，两侧为白光的单缝衍射条纹是中央为白色亮纹，两侧为 彩色条纹，外侧呈红色，靠近白色亮纹的内侧为紫色。彩色条纹，外侧呈红色，靠近白色亮纹的内侧为紫色。 3偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着某偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着某 个特定的方向振动的光。个特定的方向振动的光。2播方向在播方向在同一直线同一直线上。上。横横波有偏振现象。波有偏振现象。2自然光和偏振光自然光和偏振光(1)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含
5、着在垂直于传播传播方向上沿方向上沿一切一切方向方向振动的光，沿着各个方向振动的光波的强度都相同。振动的光，沿着各个方向振动的光波的强度都相同。(2)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。3光的偏振光的偏振偏振现象偏振现象只有沿偏振片的只有沿偏振片的“透射透射方向方向”振动的光波才能通过偏振片振动的光波才能通过偏振片结论结论偏振现象表明，光是一种偏振现象表明，光是一种横横波波偏振光的偏振光的形成形成自然光通过自然光通过偏振片偏振片后，得到偏振光后，得到偏振光自然光在介质表面反射时，自然光在介质表面反射时，反
6、射反射光和光和折射折射光都是偏振光光都是偏振光偏振现象偏振现象的应用的应用把偏振片装在照相机镜头前把偏振片装在照相机镜头前电子表的液晶显示电子表的液晶显示1自主思考自主思考判一判判一判(1)白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现象。白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现象。()(2)菜汤上的油花呈现彩色，是光的折射现象。菜汤上的油花呈现彩色，是光的折射现象。()(3)用两支圆柱形铅笔并在一起，形成一个狭缝，使狭缝平行于日光灯，会看到彩色的用两支圆柱形铅笔并在一起，形成一个狭缝，使狭缝平行于日光灯，会看到彩色的衍射条纹。衍射条纹。()(4)凡是波都
7、有偏振现象。凡是波都有偏振现象。()(5)反射可以引起自然光的偏振。反射可以引起自然光的偏振。()(6)拍摄水中游鱼时，在镜前装一偏振片是利用光的偏振现象。拍摄水中游鱼时，在镜前装一偏振片是利用光的偏振现象。()2合作探究合作探究议一议议一议(1)衍射和干涉条纹都是明暗相间的，两种条纹是否完全一样？衍射和干涉条纹都是明暗相间的，两种条纹是否完全一样？提示提示：不一样。衍射条纹是中间最宽、最亮，从中央向两侧逐渐变窄、变暗；干涉条不一样。衍射条纹是中间最宽、最亮，从中央向两侧逐渐变窄、变暗；干涉条纹是等间距的条纹，即宽度和亮度相同。纹是等间距的条纹，即宽度和亮度相同。(2)自然光和偏振光有什么不同
8、？自然光和偏振光有什么不同？提示提示：自然光沿各个方向振动的光波的强度都相同，而偏振光只在垂直于传播方向的自然光沿各个方向振动的光波的强度都相同，而偏振光只在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动。平面上，沿着某个特定的方向振动。3三种衍射图样的特点比较三种衍射图样的特点比较1单缝衍射图样单缝衍射图样(1)中央条纹最亮，越向两边越暗；条纹间距不等，中央条纹最宽，两边条纹宽度变窄。中央条纹最亮，越向两边越暗；条纹间距不等，中央条纹最宽，两边条纹宽度变窄。(2)缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮条纹的亮度降低。缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮条纹的亮度降低。(3)
9、中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关，入射光波长越大，中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关，入射光波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。(4)用白光做单缝衍射时，中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹仍然最用白光做单缝衍射时，中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹仍然最宽最亮。宽最亮。2圆孔衍射圆孔衍射(1)圆孔衍射：圆孔衍射：如图如图 1351 甲所示，当挡板甲所示，当挡板 AB 上的圆孔较大时，光屏上出现图乙所示的圆形亮斑上的圆孔较大时，光屏上出现图乙所示的圆形亮斑(光光的直线传
10、播的直线传播)；减小圆孔，光屏上出现光源的像；减小圆孔，光屏上出现光源的像(小孔成像小孔成像)；当圆孔很小时，光屏上出现图；当圆孔很小时，光屏上出现图丙所示的亮、暗相间圆环丙所示的亮、暗相间圆环(衍射图样衍射图样)。图图 1351(2)圆孔衍射的图样特征：圆孔衍射的图样特征：单色光的圆孔衍射图样：中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环；越单色光的圆孔衍射图样：中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环；越向外，圆向外，圆(亮亮)环亮度越低。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。白光的圆孔衍射图样：中央亮圆为白色，周围是彩色圆环。3圆板衍射圆板衍射(1)各种
11、不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，若在单色光各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，若在单色光(如如激光激光)传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。松亮斑。(2)形成泊松亮斑时，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的形成泊松亮斑时，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。圆环。(3)周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。典例典例 某研究性学习小组用激光束照射圆
12、孔和不透明圆板后，分别得到如图某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图 13524所示的衍射图样。据此可以判断出所示的衍射图样。据此可以判断出( )图图 1352A甲是光线射到圆孔后的衍射图样，乙是光线射到圆板后的衍射图样甲是光线射到圆孔后的衍射图样，乙是光线射到圆板后的衍射图样B乙是光线射到圆孔后的衍射图样，甲是光线射到圆板后的衍射图样乙是光线射到圆孔后的衍射图样，甲是光线射到圆板后的衍射图样C甲、乙都是光线射到圆孔后的衍射图样，甲孔的直径较大甲、乙都是光线射到圆孔后的衍射图样，甲孔的直径较大D甲、乙都是光线射到圆板后的衍射图样，乙板的直径较大甲、乙都是光线射到圆板后的衍
13、射图样，乙板的直径较大解析解析 甲图的衍射图为明暗相间的圆环，而乙图为在影的中心有一个亮斑甲图的衍射图为明暗相间的圆环，而乙图为在影的中心有一个亮斑泊松泊松亮斑，故甲为光线通过圆孔后形成的衍射图样，乙为光线射到不透光的圆板上形成的衍射亮斑，故甲为光线通过圆孔后形成的衍射图样，乙为光线射到不透光的圆板上形成的衍射图样，故图样，故 A 正确。正确。答案答案 A衍射图样的特征衍射图样的特征(1)对于衍射条纹的特征用十二个字概括：对于衍射条纹的特征用十二个字概括：“中宽边窄中宽边窄” “中亮边暗中亮边暗” “中白边彩中白边彩” 。其。其中中“中白边彩中白边彩”只适合于白光光源。只适合于白光光源。(2)
14、各种衍射图样的形状不同，而图样的分布规律、影响因素都是类似的。各种衍射图样的形状不同，而图样的分布规律、影响因素都是类似的。 1(多选多选)在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是( )A将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄B使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽解析：解析：选选 ACD 当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线
15、传播当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的路径越远，条纹间距也越大；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条的路径越远，条纹间距也越大；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大；光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也纹间距越大；光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，故选项会变宽，故选项 A、C、D 正确。正确。2(多选多选)平行光通过小孔得到的衍射图样和泊松亮斑比较，下列说法中正确的有平行光通过小孔得到的衍射图样和泊松亮斑比较，下列说法中正确的有( )A在衍射图样的中心都是亮斑
16、在衍射图样的中心都是亮斑B泊松亮斑中心亮点周围的暗环较宽泊松亮斑中心亮点周围的暗环较宽C小孔衍射的衍射图样的中心是暗斑，泊松亮斑图样的中心是亮斑小孔衍射的衍射图样的中心是暗斑，泊松亮斑图样的中心是亮斑D小孔衍射的衍射图样中亮、暗条纹间的间距是均匀的，泊松亮斑图样中亮、暗条小孔衍射的衍射图样中亮、暗条纹间的间距是均匀的，泊松亮斑图样中亮、暗条纹间的间距是不均匀的纹间的间距是不均匀的5解析：解析：选选 AB 小孔衍射的图样是中心亮点，向外依次为明暗相间的环状条纹；泊松小孔衍射的图样是中心亮点，向外依次为明暗相间的环状条纹；泊松亮斑的图样是中心亮点，向外是圆板的黑影，再向外是明暗相间的环状条纹，如图所示。亮斑的图样是中心亮点，向外是圆板的黑影，再向外是明暗相间的环状条纹，如图所示。3.如图如
