高中物理 13.4 光的衍射 光的偏振课件 新人教版选修34.ppt

第十三章 光 目标定位1 观察光的衍射现象 认识衍射条纹的特点 区分双缝干涉与单缝衍射的图样 2 知道产生明显衍射现象的条件 3 观察光的偏振现象 知道光是横波 4 知道自然光和偏振光的区别 知道偏振现象的一些应用 第4讲光的衍射光的偏振 一 光的衍射1 用平行光照射狭缝 当缝很时 光没有沿直线传播 它绕过了缝的边缘 传播到了的地方 这就是光的衍射现象 2 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 甚至比光的波长还的时候 衍射现象十分明显 窄 相当宽 相比 小 3 各种不同形状的障碍物都能使光发生 致使影的轮廓 出现的条纹 想一想衍射现象明显就是衍射条纹更亮吗 答案衍射现象明显是指光绕到阴影区域的范围更大 随着缝 孔的减小 衍射条纹的宽度增大 但条纹亮度减弱 衍射 模糊不清 明暗相间 二 衍射光栅1 构成 由许多的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器 2 增加狭缝的个数 衍射条纹的宽度变 亮度 3 种类 和 等宽 窄 增加 透射光栅 反射光栅 三 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 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 方向 特定 透振 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 包含着在垂直上沿方向振动的光 而且沿各个方向振动的光波的强度都 这种光是 自然光 2 偏振光 在垂直于的平面上 只沿着某个 的方向振动 这种光叫做偏振光 传播方向 一切 相同 传播方向 特定 3 光的偏振现象表明光是一种 4 偏振现象应用 照相机镜头前的偏振滤光片 电子表的液晶显示等 横波 一 对光的衍射的理解1 光产生明显衍射的条件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 2 衍射图样的特点 1 单缝衍射 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 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 3 圆板衍射 泊松亮斑 图2 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 中央是亮斑 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 例1在单缝衍射实验中 下列说法正确的是 a 将入射光由黄光换成绿光 衍射条纹间距变窄b 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d 增大单缝到屏的距离 衍射条纹间距变宽 解析当单缝宽度一定时 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 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 条纹间距越大 b错误 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 d正确 答案acd 二 单缝衍射与双缝干涉的比较1 不同点 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 例2如图3所示 a b c d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样 分析各图样的特点可以得出的正确结论是 图3 a a b是光的干涉图样b c d是光的干涉图样c 形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短d 形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长短 解析干涉条纹是等间距的条纹 因此 a b是干涉图样 c d是衍射图样 故a项正确 b项错误 由公式 x 可知 条纹宽的入射光的波长长 所以a图样的光的波长比b图样的光的波长长 故c项错误 c图样的光的波长比d图样的光的波长长 故d项错误 答案a 三 对光的偏振的理解1 偏振片上的 狭缝 表示透振方向 而不是刻上的真实狭缝 2 只要光的振动方向不与透振方向垂直 都可以不同程度地通过偏振片 不过强度要比振动方向与透振方向平行的光弱一些 3 自然光和偏振光 4 偏振现象的应用举例 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 电子表的液晶显示屏 在两块透振方向垂直的偏振片当中插进一个液晶盒 可以控制光线显示数字 3 夜晚行车时 车灯眩光的消除用的就是光的偏振现象 4 立体电影也利用了光的偏振现象 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 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 图4 解析白炽灯光包含各方向的光 且各个方向的光强度相同 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 只有与q的偏振方向一致时才有光透过q 因此b点的光强有变化 选项c正确 答案c 针对训练鉴别奶粉的质量 奶粉的碳水化合物 糖 的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 a 到达o处的光的强度会明显减弱b 到达o处的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处光的强度仍为最大 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处光的强度仍为最大 偏振片a转过的角度等于 图5 解析自然光通过偏振片后得到振动方向与偏振片的透振方向平行的偏振光 该偏振光经被测样品后 其偏振方向发生了偏转 即相对于光的传播方向向左或向右旋转一个角度 到达b的光的偏振方向与b的透振方向不完全一致 故o处光的强度会明显减弱 故a正确 b错误 若将a或b转动一个角度 使得o处光的强度仍为最大 说明它们转过的角度等于 故c d都正确 答案acd 光的衍射现象1 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暗相间的直条纹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 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 光照到不透明圆盘上 在其阴影处出现亮点 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 答案ac 光的衍射与干涉的比较2 如图6所示 甲 乙为单色光通过窄缝后形成的明 暗相间的两种条纹图样 下列判断正确的是 图中黑色表示亮条纹 图6 a 甲为单缝衍射的图样b 乙为双缝干涉的图样c 甲为双缝干涉的图样d 乙为单缝衍射的图样 解析双缝干涉图样的条纹是等宽等间距的 单缝衍射的条纹是中间宽 两侧逐渐变窄 由此可见选项a b正确 答案ab 光的偏振及应用3 如图7所示 a b为两偏振片 一束自然光沿oo 方向射向a 此时在光屏c上 透射光的强度最大 则下列说法中正确的是 图7 a 此时a b的透振方向平行b 只有将b绕oo 轴顺时针旋转90 屏上透射光的强度才最弱 几乎为零c 将a或b绕oo 轴旋转90 屏上透射光的强度最弱 几乎为零d 将a沿顺时针旋转180 屏上透射光的强度最弱 几乎为零 解析当a b两偏振片的透振方向平行时 光屏上光的强度最强 当二者透振