高中物理 第五章 光的波动性 第3、4讲 光的衍射与偏振 激光课件 教科版选修34.ppt

第3讲光的衍射与偏振第4讲激光 目标定位 1 知道光产生明显衍射现象的条件 了解几种不同衍射现象的图样 2 能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析 3 认识光的偏振现象 知道光是横波 4 知道偏振光和自然光的区别 能用偏振知识来解释生活中的一些常见光学现象 5 了解激光的特性及应用 一 光的衍射1 概念 光通过很小的狭缝 或圆孔 时 明显地偏离了 方向 在屏上散开到相当大的范围 这种现象叫做光的衍射 2 衍射图像 1 定义 衍射时产生的明暗条纹或 直线传播 光环 2 特点 单色光 中央有一条 的条纹 两边是对称而 的条纹 亮条纹的强度向两边 白光 中央是一条 条纹 两边是很快减弱的 3 光的衍射现象进一步证明了光具有 性 较宽较亮 明暗相间 很快减弱 白 彩色条纹 波动 二 光的偏振1 线偏振光 如果光振动的方向限在 这种光叫线偏振光 2 自然光 通常光源发出的光 包括太阳光 是由大量的 不同而互不相干的 组成的 称为自然光 3 光的偏振现象进一步证实光是 波 一个平面 振动方向 线偏振光 横 三 激光1 激光的特殊性质 单色性好 覆盖波段宽而且可调谐 2 激光具有广泛的应用 如激光 激光全息照相 激光 激光 激光 激光照排 光盘等 强度大 方向性好 相干性好 加工 检测 通信 医学 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 中央为白条纹 一 对光的衍射的理解 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 3 圆板衍射 泊松亮斑 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 多选 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 1 不同点 二 单缝衍射与双缝干涉的比较 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 如图所示的4种明暗相间的条纹 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 紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样 黑色部分表示亮纹 则在下面的四个图中 哪个图是蓝光形成的干涉图样 解析双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹 所有条纹宽度相同且等间距 波长越短 条纹间距越小 故a是蓝光的干涉图样 c是红光的干涉图样 单缝衍射条纹是中间亮且宽 越向两侧宽度越小越暗 波长越长 中央亮条纹越宽 故b d是衍射图样 因紫光比黄光波长短 所以b是紫光的衍射图样 d是黄光的衍射图样 选项a正确 答案a 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 三 对光的偏振的理解 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原理 4 立体电影也利用了光的偏振原理 例3 如图3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 解析白炽灯光包含各方向的光 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 当p旋转时 透过q的光的强度发生变化 因此b点的光强有变化 选项c正确 答案c 1 激光加工 激光医学 强度大 能量高度集中 2 激光雷达测距 测速 光盘 方向性好 结合多普勒效应 3 激光全息照相 激光检测 相干性好 4 激光通信 覆盖波段宽而且可调谐 四 激光的应用 例4 多选 下列说法正确的是 a 激光可用于测距b 激光能量十分集中 只可用于加工金属材料c 外科研制的 激光刀 可以有效地减少细菌的感染d 激光可用于全息照相 有独特的特点 解析激光平行度好 即使在传播了很远的距离之后 它仍保持一定的强度 此特点可用于激光测距 选项a正确 激光的亮度高 能量十分集中 可用于金属加工 激光医疗