沪科版物理选修3-4课件：第4章.ppt

43 光的衍射 44 光的偏振与立体电影,1.知道光的衍射现象及产生明显衍射的条 件(重点) 2了解几种不同衍射现象的图样(重点、 难点) 3知道光的偏振现象及偏振是横波特有的性 质(重点) 4了解偏振光与自然光的区别，掌握光的偏 振的应用,一、研究光的衍射现象 (如图所示),1.光的衍射现象：光偏离直线传播_ 障碍物进入阴影区域里的现象 2.产生明显衍射的条件：障碍物或孔(缝)的 尺寸与_相差不多或更小 3.单色光单缝衍射图像特点：中央条纹 _，两侧为不等间隔的明暗相 间的条纹,绕过,光波波长,又宽又亮,4.产生衍射现象的原因：单缝衍射是来自单缝 _上无穷多个子波的相干叠加从本质上讲，干涉和衍射并没有本质的区别，但一般来说，人们常把几个分立光束的相干叠加叫做_把波阵面无穷多个子波的相干叠加叫做_,波阵面,干涉,衍射,想一想 1找一根鹅、鸭的白色翎毛，白天隔着翎 毛看太阳，或在晚上拿着翎毛去看1 m外的 白炽灯，你会看到什么现象？为什么会有这 种现象呢？ 提示：会看到翎毛的颜色色彩斑斓，产生这 种现象的原因是翎毛上有许多细缝，在自然 光的照射下，产生了衍射现象,二、光的偏振与立体电影 1.感知光的偏振现象及探究偏振片的原理 (1)偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后， 其光振动方向只沿着偏振片的_， 这种现象就叫光的偏振，这个方向叫做透振 方向，这样的光叫偏振光 (2)自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的 光，包含着在垂直于传播方向沿一切方向振,特定方向,动的光，而且沿着_振动的光波的强度都相同，这样的光叫做自然光 2.偏振现象在生产生活中的应用 (1)立体电影 (2)液晶显示屏,各个方向,2为什么摄影师在拍摄水面下的景物时，在镜头前装一片偏振片呢？ 提示：由于水面反射光的干扰，常使景象不 清楚，如果在照相机镜头前装一片偏振滤光 片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂 直，就可使反射来的偏振光不能进入照相机 内，从而可拍出清晰的照片,学案导引 光的明显衍射现象的条件是什么？ 2.常见衍射图样的特点是什么？,1.对明显衍射的理解 障碍物或孔的尺寸跟光的波长接近或比光的 波长还要小时能产生明显的衍射对同样的 障碍物，波长越长的光，衍射现象越明显；对某种波长的光，障碍物越小，衍射现象越 明显,2.三种常见衍射图样 (1)单缝衍射图样 中央条纹最亮、越向两边越暗，条纹间距不 等越靠外，条纹间距越小 缝变窄，通过的光变少，而光分布的范围更 宽，所以亮纹的亮度降低 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,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 (2)圆孔衍射图样 中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相 间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越 弱，宽度越小 圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越 弱,用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样 的大小和位置不同，波长越大，中央圆形亮 斑的直径越大 白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的 白色光斑，周围是彩色同心圆环 (3)不透明的小圆板衍射图样 与圆孔衍射图样比较,a均是明暗相间的圆形条纹，中心均有亮斑 b圆孔衍射图样中心亮斑较大，而泊松亮斑较小 c圆孔衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而增大，圆板衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而减小 d圆孔衍射图样的外侧是黑暗的，而小圆板衍射图样外侧是明亮的 泊松亮斑图样中的亮环或暗环间距随半径增大而减小,下列四种现象中，哪些不是光的衍射现象造成的( ) A通过游标卡尺观测两卡脚间狭缝中发光的日光灯管，会看到平行的彩色条纹 B不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑 C在太阳光照射下，架在空中的电线在地面上不会留下影子 D用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现亮暗相间的圆环,【思路点拨】 根据发生明显衍射的条件和 衍射图样的特点分析 【精讲精析】 光发生明显衍射的条件是障 碍物或孔的尺寸跟光的波长差不多，不符合 这个条件，就不是衍射现象造成的结果，因 为用游标卡尺两脚狭缝观察发光的日光灯管 是学生实验观察光的衍射现象，所以A肯定 正确，B和D中都是典型的光的衍射现象，,前者是泊松亮斑，后者是典型的衍射，在C选项中，电线的直径要比光的波长大很多，根本不可能发生明显的衍射现象，地面上不留下电线的影子是由于太阳光可以从电线的侧面照射到地面，使地面没有电线的影子 【答案】 C,【规律方法】 应熟记光发生明显衍射的条件及衍射图样，光一般是沿直线传播的，但当波长与障碍物的尺寸差不多或比障碍物的尺寸大时，就发生了明显的衍射现象,变式训练 1.(2011高考上海卷)如图，当用激光照射直 径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏 上的阴影中心出现了一个亮斑，这是光的 _(填“干涉”、 “衍射”或“直线传播”) 现象，这一实验支持了 光的_(填“波 动说”、“微粒说”或“光子说”),解析：激光束照射圆盘，中心形成的亮斑，说明激光绕过了圆盘，所以现象应是衍射，证实了激光具有波动性 答案：衍射 波动说,学案导引 1.光为什么会有偏振现象？产生偏振的方式有哪些？ 2.自然光和偏振光有哪些区别？,1.自然光：在与光波传播方向垂直的平面内光 振动沿各个方向振动强度都相同的光如由太阳、电灯等普通光源发出的光 2.偏振光：在光波传播的垂直方向的平面内， 只沿着某一个特定方向振动的光如自然光 经一偏振片作用后的光 说明：偏振片是一种特殊的光学器件，由特 定的材料制成，它上面有一个特殊的方向(透,振方向)，只有振动方向与偏振片透振方向平行的光波才能通过偏振片 3.偏振原因：光是横波，是电磁波，场强E和磁感应强度B的振动方向均与波传播的方向垂直，所以光有偏振 现象如图所示：,4.偏振光的两种产生方式 (1)让自然光通过偏振片 (2)自然光射到两种介质的交界面上，使反射 光和折射光之间的夹角恰好是90，反射光和 折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直,如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光 亮，则( ) A图中a光为偏振光 B图中b光为偏振光 C以SP为轴将B转过180后，在P处将看到光 亮 D以SP为轴将B转过90后，在P处将看到光亮,【思路点拨】 理解偏振片的作用及偏振光和自然光的区别是解题的关键 【精讲精析】 自然光沿各个方向振动是均 匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着 某一特定方向振动的光，从电灯直接发出的 光为自然光，则A错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B对；设通过A的光沿竖 直方向振动，则B偏振片只能通过沿水平方,向振动的偏振光，则P点无光亮，将B转过 180后，P处仍无光亮，即C错；若将B转 过90，则该偏振片将变为能通过沿竖直方 向振动的光的偏振片，则偏振光能通过B， 即在P处有光亮，即D对 【答案】 BD,【误区警示】 本题考查自然光和偏振光的 特征，以及偏振光的获得方法，开始时P处 看不到光亮，是由于A、B两偏振片的偏振 方向相互垂直，将A或B转过90均可在P处 看到光亮，其实，在A或B转动过程中，P处 都有光亮，只是当A或B转过90时，P处光 亮最大而已,本题易错之处主要表现在：其一是对自然光和偏振光的特征不熟悉；其二是对偏振片的作用不清楚,变式训练 2.如图所示，P是偏振片，P的透振方向(用 带箭头的实线表示)为竖直方向下列四种 入射光束中，哪几种照射P时能在P的另一 侧观察到透射光( ) A太阳光 B沿竖直方向振动的光 C沿水平方向振动的光 D沿与竖直方向成45角振动的光,解析：选ABD.根据光的现象，只要光的振动方向不与偏振片的狭缝垂直，光都能通过 偏振片太阳光、沿竖直方向振动的光、沿 与竖直方向成45角振动的光均能通过偏振 片故A、B、D正确,光的干涉和衍射的考查 经典案例 如图所示，a表示单缝，b表示 双缝用某单色光分别照射竖直放置的单缝 和双缝，在缝后较远位置的光屏上可以观察 到明暗相间的条纹(图中阴影表示明条纹)，如图c、d所示下列关于缝和条纹间关系的 说