2018-2019学年高中物理 第十三章 光 第5-6节 光的衍射 光的偏振课件 新人教版选修3-4.ppt

5光的衍射6光的偏振,读一读,辨一辨,一、光的衍射阅读教材第5961页,了解光的衍射及产生明显衍射现象的条件。1.什么是衍射现象?答案：光通过很窄的缝和很小的孔时,光没有沿直线传播,它绕过了缝或孔的边缘,传播到了障碍物后面的地方。2.衍射条纹有什么特点?答案：一些明暗相间的条纹,中央条纹最宽、最亮,离中央条纹越远,亮条纹的宽度越窄,亮度越小。3.发生明显衍射的条件是什么?答案：障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比,甚至比光的波长还小。,读一读,辨一辨,二、衍射光栅阅读教材第61页,初步了解衍射光栅。1.衍射光栅的结构是什么?答案：由许多等宽的狭缝等距离排列形成。2.衍射图样有什么特点?答案：与单缝衍射相比,衍射条纹的宽度变窄,亮度增加。,读一读,辨一辨,三、偏振现象阅读教材第63、64页,观察振动中的偏振现象,知道只有横波才有偏振现象。1.什么是自然光?答案：由太阳、电灯等普通光源发出的光,它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。2.什么是偏振光?答案：自然光垂直透过某一偏振片后,在垂直于传播方向的平面上,沿着某一特定方向振动的光。自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面的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所变化。,读一读,辨一辨,四、偏振现象的应用阅读教材第65页,知道偏振现象有哪些实际应用。1.在摄影中如何应用偏振光?答案：为了消除反射光的影响,在镜头前安装一片偏振滤光片,让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直,减弱了反射光进入镜头。2.电子表的液晶显示屏是如何应用偏振光的?答案：利用液晶盒中液晶的光学特性和电极板的电压来控制偏振光通过或不通过,从而显示数字的形状。,读一读,辨一辨,1.思考辨析。(1)光的偏振现象说明光是横波。()答案：(2)光的衍射说明光不能沿直线传播。()解析：光的衍射与直线传播是在不同条件下的表现,都是正确的。答案：(3)自然光一定是复色光,不可能是单色光。()解析：自然光是指含有在垂直传播方向上沿一切方向振动的光,且沿着各个方向振动的光波的强度相同,可以是单一频率的光,也可以是不同频率的光。答案：,读一读,辨一辨,2.探究讨论。(1)光的衍射现象说明光在传播过程中偏离了直线传播的路径,这与光的直线传播矛盾吗?答案：光的直线传播与衍射并不矛盾,关键是光在什么样的环境中传播,障碍物的尺寸与光的波长有怎样的关系。(2)单缝衍射条纹与双缝干涉条纹有哪些异同点?答案：不同点:双缝干涉条纹中央亮条纹与两侧的亮条纹等宽度、等亮度;单缝衍射条纹中央亮条纹最宽、最亮,而中央亮条纹两侧的亮条纹宽度变窄,亮度变小。相同点:入射光为单色光时,无论是双缝干涉条纹还是单缝衍射条纹,亮条纹的颜色与入射光的颜色相同,暗条纹都是黑色。,读一读,辨一辨,(3)跟同学讨论一下,有哪些方式可以获得偏振光?答案：自然光通过偏振片可获得偏振光;自然光射到两种介质的界面上,反射光和折射光都是偏振光;不发光物体反射的光一般都是偏振光。(4)透过一个偏振片去观察黑板时,转动偏振片,会发现黑板上粉笔字的亮度会发生变化,为什么?答案：黑板和黑板上的粉笔字的反射光都是不同程度的偏振光,所以当转动偏振片时,透过偏振片所看到的黑板和黑板上的粉笔字的亮度会发生周期性的变化。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,三种衍射图样的比较一单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上,可观察到的图像是下图中的哪一个?为什么?要点提示：A。因为单缝衍射时,中央亮条纹最宽、最亮,两侧依次变窄、变暗,这是单缝衍射条纹的特征。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,1.单缝衍射图样的特点(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,越靠外,条纹间距越窄。(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。(3)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。入射光波长越长,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,中央亮条纹仍然最宽最亮。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,2.圆孔衍射(1)圆孔衍射如图所示,当挡板AB上的圆孔较大时,光屏上出现图甲所示的情形,无明显的衍射现象发生;当挡板AB上的圆孔很小时,光屏上出现图乙所示的衍射图样,出现明暗相间的圆环。,(2)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。越向外,圆(亮)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。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,3.圆板衍射(1)各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射,致使影的轮廓的边缘模糊不清,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,如图丙所示。(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圆环。光遇小孔、单缝或障碍物时,衍射现象只有明显与不明显之分,无发生与不发生之别。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,【例题1】对于单缝衍射现象,下列说法正确的是()A.缝的宽度d越小,衍射条纹越亮B.缝的宽度d越小,衍射现象越明显C.缝的宽度d越小,光的传播路线越接近直线D.入射光的波长越短,衍射现象越明显解析：单缝宽度越小,衍射条纹的亮度越小,选项A错;入射光的波长越长,单缝宽度越小,衍射现象越明显,选项B对,选项C、D错。答案：B,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,变式训练1用单色光分别通过小圆盘与小圆孔做衍射实验时,在光屏上得到衍射图样,它们的特点是()A.用前者做实验时中央是暗的,用后者做实验时中央是亮的B.用前者做实验时中央是亮的,用后者做实验时中央是暗的C.中央均为亮点的同心圆形条纹D.中央均为暗点的同心圆形条纹解析：前者为障碍物小圆盘的衍射,障碍物后的阴影中央是一个亮斑,这就是著名的泊松亮斑,是光绕过盘的边缘后在中央叠加后形成的,在亮斑的周围有一个大的影区,在影区的边沿有明暗相间的圆环。圆孔衍射形成的图样是明暗相间的同心圆环,中央是明亮的。答案：C,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,归纳总结对衍射现象的理解(1)衍射现象是否明显方面:入射光波长越大,障碍物、小孔和狭缝的尺寸越小,衍射现象越明显。(2)衍射条纹的亮度方面:小孔和狭缝的尺寸越小,衍射条纹的亮度越小。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,单缝衍射和双缝干涉的比较在光的干涉和衍射实验中均可观察到明、暗相间的条纹,下列四幅图样中哪幅为双缝干涉图样,哪幅为单缝衍射图样?要点提示：a为双缝干涉图样;b、d为单缝衍射图样。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,单缝衍射与双缝干涉的比较,光波的波长越长,干涉条纹、衍射条纹的宽度都变大。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,【例题2】关于光的干涉和衍射现象,下列说法正确的是()A.光的干涉现象遵循波的叠加原理,衍射现象不遵循波的叠加原理B.光的干涉条纹是彩色的,衍射条纹是黑白相间的C.光的干涉现象说明光具有波动性,光的衍射现象不能说明这一点D.光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果解析：光的干涉现象和光的衍射现象都是波特有的现象,都是光波叠加的结果,白光的干涉条纹是彩色的,白光的衍射条纹也是彩色的,只是条纹间距特点及亮度特点不同而已。答案：D,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,变式训练2导学号73884118用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验,比普通光源效果更好,图像更清晰。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(),A.当做单缝实验时,光强分布图如乙所示B.当做单缝实验时,光强分布图如丙所示C.当做双缝实验时,光强分布图如乙所示D.当做双缝实验时,光强分布图如丙所示,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,解析：当做单缝实验时,中间是亮条纹,往两侧条纹亮度逐渐降低,且亮条纹的宽度不等,所以其光强分布如题图乙所示,A项正确,B项错误;当做双缝实验时,在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹,所以其光强分布如题图丙所示,C项错误,D项正确。答案：AD归纳总结区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法(1)根据条纹的宽度区分:双缝干涉的条纹是等宽的,条纹间的距离也是相等的;而单缝衍射的条纹,中央亮条纹最宽,两侧的条纹变窄。(2)根据亮条纹的亮度区分:双缝干涉条纹,从中央亮纹往两侧亮度变化很小;而单缝衍射条纹中央亮纹最亮,两侧的亮纹逐渐变暗。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,自然光和偏振光的比较在观看立体电影时,观众要戴上特制的眼镜,这副眼镜就是一对透振方向相互垂直的偏振片。如果不戴这副眼镜,银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么?要点提示：立体电影的光是偏振光。因为光是横波,只有与偏振片透振方向一致的光才能通过。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,1.振动方向比较自然光在垂直于光的传播方向的平面内,沿所有方向振动;偏振光在垂直于光的传播方向的平面内,沿某一特定的方向振动。2.经过偏振片时现象比较如图甲,自然光通过偏振片后变成偏振光,后面的屏是明亮的,转动偏振片时,偏振光的振动方向随之变化,但屏上亮度不变。如图乙、丙,偏振光经过偏振片时,若光的振动方向与偏振片的透振方向平行,屏是亮的;若光的振动方向与偏振片的透振方向垂直,屏是暗的;若既不平行也不垂直,屏的亮度介于两者之间,随着振动方向与透振方向的夹角变大,亮度逐渐变暗。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,3.自然光、偏振光产生方式的比较太阳、电灯等直接发出的光是自然光;自然光经偏振片后都是偏振光,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。不论是自然光还是偏振光,传播方向与振动方向一定垂直。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,【例题3】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【思考问题】偏振光的偏振方向能改变吗?提示：不能改变。因为偏振片的透振方向决定了光的偏振方向。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,解析：自然光沿各个方向振动是均匀分布的,通过偏振片后,透射光是只有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,则选项A错误;它通过偏振片A后,即变为偏振光,则选项B正确;设通过A的光沿竖直方向振动,则偏振片B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,在P处看不到光亮,即选项C错误;若将B转过90,则该偏振片将变为能通过竖直方向振动的光的偏振片,则偏振光能通过B,即在P处可看到光亮,选项D正确。答案：BD,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,变式训练3导学号73884119如图所示,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()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不变解析：白炽灯光是自然光,包含各个方向的光,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,此时只有偏振片Q与P的偏振方向一致时偏振光才能完全透过Q,因此在旋转P时B点的光强有变化,选项C正确。答案：C,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,归纳总结对偏振光的理解(1)自然光通过一个偏振片成为偏振光,透射光的偏振方向与偏振片的放置有关,但光的强度与偏振片的方向无关。(2)偏振光通过偏振片时,透光的强度与偏振方向和偏振方向的夹角大小有关。,1234,1.(考查单缝衍射现象)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解析：观察衍射图样发现:狭缝的宽度逐渐变小,衍射现象越来越明显,衍射条纹间距变大。本题是缝宽增大,所以选项A正确。答案：A,1234,2.(考查偏振光的特点)关于自然光和偏振光,以下说法正确的是()A.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,但是沿各个方向振动的光波的强度可以不同B.偏振光是垂直于传播方向上,只沿着某一特定方向振动的光C.自然光透过两个偏振片后可还原为自然光D.太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光解析：自然光沿各振动方向的光波的强度相同,选项A错误;偏振光在垂直于传播方向上,只沿某一特定方向振动,选项B正确;自然光透过偏振片后成为偏振光,偏振光透过偏振片后不能还原为自然光,选项C错误;太阳、电灯等普通光源发出的是自然光,选项D正确。答案：BD,1234,3.(考查偏振光的特性)光的偏振现象说明光是横波,下列现象中不能反映光的偏振特性的是()A.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透