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1、4光的衍射光的偏振学习目标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，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一、光的衍射导学探究唐代诗人王维的诗句：“空山不见人，但闻人语响”，这种“闻其声而不见其人”的物理现象是如何形成的？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？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”
2、的现象知识梳理1光沿直线传播只是一种特殊情况下的近似，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，出现明暗相间的条纹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相比，甚至比光的波长小的时候，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，各条纹间距大；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，外面是明暗相间的不等距(填“等距”
3、或“不等距”)的圆环，越向外，圆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，亮度增加二、单缝衍射与双缝干涉的比较导学探究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
4、纹间距相等知识梳理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，表明光是一种波三、偏振现象导学探究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
5、？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的透振方向垂直时，光不能透过Q.知识梳理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
6、，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，可以阻挡反射光进入镜头(2)电子表液晶显示屏：
7、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一、对光的衍射的理解例1观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2mm逐渐增大到0.8mm，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，衍射条纹越宽，条纹间距也越大，本题是将缝调宽，现象相反，故选项A正确，B、C、D错误二、单缝衍射与双缝干涉的比较例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
8、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，故第一幅图为红光，第三幅图为蓝光；又由于黄光波长大于紫光波长，故第四幅图为黄光的衍射图样，第二幅为紫光的衍射图样三、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4AA、B均不变BA、B均有变化CA不变，B有变化DA有变化，B不变答案C解析白炽灯光包含各方向的光，
9、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点的光的强度有变化，选项C正确例4(多选)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是自然光源，A、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
10、()图5A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转过的角度等于答案ACD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1.(对光的衍射的理解)(多选)关于光
11、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，不存在光的衍射答案AC解析单色光照到狭缝上产生的衍射图样是明暗相间的直条纹，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，即泊松亮斑，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2(单缝衍射与双缝干涉的比较)在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样，图6的四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是
12、()图6Aa、cBb、cCa、dDb、d答案D解析单缝衍射条纹的特点是中央亮条纹最宽、最亮，双缝干涉条纹的特点是等间距的条纹，所以a是干涉条纹，b、d是单缝衍射条纹，c是水波的衍射图样3(对光的偏振的理解)(多选)如图7所示，偏振片正对工作的液晶显示器，透过偏振片看到显示器亮度正常，将偏振片转动90，透过偏振片看到的屏幕漆黑，则()图7A显示器发出的光是纵波B显示器发出的光是横波C显示器发出的光是自热光D显示器发出的光是偏振光答案BD解析由题意可知，只有当入射光的振动方向与偏振片的透振方向相同时，透射光的强度最强；若与偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，即为零，因此显示器发出的光是横波，
13、且是偏振光，故B、D正确、A、C错误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答案A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考点一对光的衍射的理解1(多选)对光的衍射现象的定性分析，正确的是()A光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象B衍射条纹图样是光波相互叠加的结果C光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D光的衍射现象完全否定了光沿直线传播的结论答案ABC解析根
14、据光的衍射现象的定义可知选项A正确；衍射图样中有亮、暗条纹，这是光波相互叠加的结果，加强区为亮条纹，减弱区为暗条纹，选项B正确；因为衍射也是波特有的现象，所以光的衍射现象为光的波动说提供了有力证据，选项C正确；当障碍物较大时，光的衍射很弱，光几乎沿直线传播，即光沿直线传播只是特殊情况下的近似，二者是统一的，选项D错误2(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3(多选)用卡尺观察光的衍射现象时，下列说法中正确的是()A卡尺形成的狭缝应平行于日光灯，且狭缝远离日光灯，人眼也远离狭缝进行观察B卡尺狭缝平行于日光灯观察时，可观察到中央为白色条纹，两侧为彩色条纹，且彩色条纹平行于日光灯C狭缝由0.5mm宽度缩小到0.2mm，条纹间距变宽，亮度变暗D狭缝由0.5mm宽度扩展到0.8mm，条纹间距变宽，亮度变暗答案
