《2019-2020学年人教版物理选修3-4（浙江新高考专用版）讲义：第十三章 光 5~6 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年人教版物理选修3-4（浙江新高考专用版）讲义：第十三章 光 5~6 （14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5光的衍射6光的偏振知识内容选考要求课时要求光的衍射b1.了解光的衍射现象，知道光产生明显衍射现象的条件以及衍射条纹的特点2会用激光笔和光传感器做单缝衍射实验，能区分干涉条纹和衍射条纹3知道光的偏振现象，了解自然光与偏振光的区别以及偏振的简单应用知道光的偏振现象证明了光是横波.光的偏振b一、光的衍射1用单色平行光照射狭缝，当缝很窄时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方这就是光的衍射现象2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3发生明显衍射现象的条件：在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显4衍射光
2、栅(1)构成：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件(2)增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加(3)种类：透射光栅和反射光栅二、光的偏振1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”2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，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同这种光是“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，这种光叫做偏振光3光的偏振现象说明光是一种横波4偏振现象的应用照相机镜头前的偏振滤光片、电子表的液晶
3、显示、立体电影、车灯眩光的消除等判断下列说法的正误(1)衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的()(2)只有波长长的光才发生明显的衍射现象()(3)横波和纵波都能产生偏振现象()(4)自然光通过偏振片可以获得偏振光()一、光的衍射(1)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？(2)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(1)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(
4、2)会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环三种衍射图样的特点1单缝衍射(1)单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹(2)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2圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现明暗相间的圆环如图1所示图1图23圆板衍射(泊松亮斑)(1)若在单色光(如激光)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，这就是著名的泊松亮斑衍射图样如图2所示(2)中央是亮斑，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外
5、还有不等间距的明暗相间的圆环例1(多选)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，不存在光的衍射答案AC解析红光照到狭缝上产生的衍射图样是红暗相间的直条纹，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，是衍射现象，光的衍射现象只有明显与不明显之分，D项屏中大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象故A、C正确针对训练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，
6、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减弱的结果(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
7、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，且波长越长，条纹间距越大，而红光波长比蓝光波长长，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长，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学科素养例2分辨了衍射和干涉图样宽度上：双缝干涉的条纹是等宽等间距的，而单缝衍射的条纹是中央亮条纹最宽，两侧的条纹变窄；亮度上：双缝干涉条纹从中央往两侧亮度变化很小；而单缝衍射的中央条纹最亮，两侧逐渐变暗，在分辨过程中提高了学生的综合分析能力，这是对
8、基于事实建构的物理模型的应用过程，体现了“科学思维”的学科素养针对训练2(多选)如图4(a)所示是做双缝干涉实验的示意图先做操作1：用两块不同颜色的滤光片分别挡住双缝屏上下两半部分和；接着再做操作2：用不透明的挡板挡住b缝若两块滤光片一块是红色，一块是蓝色，则()图4A完成操作1后，光屏上出现的是图(b)图案，且甲是红色条纹，乙是蓝色条纹B完成操作1后，光屏上出现的是图(c)图案，且丙是蓝色条纹，丁是红色条纹C完成操作2后，光屏上出现的是图(b)图案，且甲是蓝色条纹，乙是红色条纹D完成操作2后，光屏上出现的是图(c)图案，且丙是红色条纹，丁是蓝色条纹答案AD解析题图(b)中的条纹为等间距明暗相
9、间条纹，是干涉图样题图(c)为中间最宽且不等间距明暗相间条纹，是衍射条纹操作1是双缝干涉实验，故条纹间距相等，光屏上出现题图(b)图案，由图案知甲的波长大于乙的波长，故甲为红色条纹，乙为蓝色条纹，A正确；操作2是单缝衍射，条纹间距不相等，光屏上为题图(c)图案，再结合波长关系可知D正确三、光的偏振如图所示，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？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
10、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.对偏振方向与透振方向的理解透振方向：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”(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(2018湖州高二下学期期末)如图5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
11、位于Q右侧，以两偏振片的中心连线为轴旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是()图5AA、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解析以两偏振片的中心连线为轴旋转偏振片P，A点的光强不变；当两偏振片的偏振方向平行时B点亮度最大，当偏振方向垂直时B点的亮度最小，则B点亮度有变化，故选C.1(光的衍射)(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的直线传播结论答案ABC解析根据光的衍射现象的定义可知选项A正确；衍射图样
12、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，所以光的衍射现象的发现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，即光的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(光的衍射)让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时，则在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)是()A三角形光斑倒立的烛焰明暗相间的圆环B三角形光斑圆形光斑倒立的烛焰C倒立的烛焰圆形光斑明暗相间的圆环D三角形光斑明暗相间的圆环倒立的烛焰答案A解析当三角形孔
13、较大时，屏上出现一个三角形光斑，如图甲所示，随着三角形缓慢地收缩，光斑逐渐变小；当三角形孔小到一定程度时，屏上会出现倒立的烛焰，如图乙所示；继续使三角形孔缓慢收缩，可以观察到小孔衍射图样；当孔闭合时，屏上就会一片黑暗故A正确3(单缝衍射与双缝干涉的比较)(多选)(2017宁波效实中学高二第二学期期中)做单缝衍射实验和双缝干涉实验时，用激光比普通光源效果更好，图象更清晰如图6所示，如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况下列说法正确的是()图6A做单缝实验时，光强分布如图乙所示B做单缝实验时，光强分布如图丙所示C做双缝实验时
14、，光强分布如图乙所示D做双缝实验时，光强分布如图丙所示答案AD4(光的偏振)(2017嘉兴一中高二第二学期期中)让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，如图7所示，此时可在屏上看到明显的亮光以光的传播方向为轴旋转下列仪器，最有可能看到操作前后因透射光的强度发生变化，引起光屏亮度改变的是()图7A沿光的传播方向看P顺时针转动90B沿光的传播方向看P顺时针转动180C沿光的传播方向看光源顺时针转动90D沿光的传播方向看光屏顺时针转动180答案A一、选择题考点一光的衍射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，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽答案ACD解析黄光波长大于绿光波长，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，条纹间距也越宽，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(多选)沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗，这是由于在这种情况下()
