鲁科版选修34 5.2 光的衍射　5.3光的偏振 学案.docx

5光的衍射光的偏振知识内容光的衍射光的偏振考试要求必考加试b课时要求1.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.一、光的衍射导学探究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现象的变化缝宽大约多大时屏幕上出现条纹？缝间距越小时，条纹有什么变化？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，但亮度逐渐减弱会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环知识梳理对光的衍射的认识1光的衍射当光照射到孔或障碍物上时，光离开直线路径绕到孔或障碍物的阴影里去的现象，叫做光的衍射现象2光产生明显衍射现象的条件当障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，就会产生明显的衍射现象3衍射图样的特点(1)单缝衍射图样的特点：中央条纹亮而宽，两侧亮条纹具有对称性，亮条纹宽度逐渐变窄，亮度逐渐减弱光的波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中央条纹宽，条纹间距大白光的单缝衍射条纹是中央为白色亮条纹，两侧为彩色条纹(2)圆孔衍射图样的特点：单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度高，外面是明暗相间的不等距(填“等距”或“不等距”)的圆环，越向外，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(3)泊松亮斑：障碍物的衍射现象在单色光传播途中，放一个较小的不透光的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑图样特点：中央是一个亮斑，圆形障碍物阴影的边缘模糊，阴影外边有明暗相间的圆环即学即用判断下列说法的正误(1)光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论()(2)光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据()(3)衍射条纹图样是光波相互叠加的结果()(4)光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射()(5)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()二、光的偏振导学探究1取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，软绳上形成一列横波，质点在竖直平面内沿着上下方向振动如果手持绳的一端左右抖动，会在绳上形成另一列横波，质点在水平面内沿着左右方向振动现在让软绳穿过一块带有狭缝的木板分别将狭缝与振动方向平行放置及与振动方向垂直放置，观察发生的现象(如图1甲、乙所示)如果将这根软绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波，观察发生的现象(如图丙所示)这两种现象说明什么？图1答案当机械波是横波时，若质点的振动方向与狭缝平行，则机械波能透过狭缝传播，反之则不能透过狭缝传播对纵波而言，不管什么情况，纵波总能透过狭缝传播2如图2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？图2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导学探究1中狭缝的作用，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.知识梳理对偏振现象的认识1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，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光(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的光叫偏振光平时看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光，自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，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变化2偏振片和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”3光的偏振现象表明光是一种横波即学即用判断下列说法的正误(1)偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同()(2)自然光通过偏振片后成为偏振光()(3)除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光()(4)如果偏振片的透振方向与偏振光的振动方向垂直，偏振光不能透过偏振片()(5)光的偏振现象说明光是一种纵波()一、光的衍射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例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，衍射现象越明显答案b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，d错；缝的宽度d越小，光没有沿直线传播，而是绕过了缝的边缘，传播到相当宽的地方，c错针对训练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，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，且波长越大，条纹间距越大，而红光波长大于蓝光波长，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大，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，从中央亮条纹往两侧亮度变化很小；而单缝衍射条纹中央亮条纹最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗针对训练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答案d解析光的干涉现象和光的衍射现象都是波的特有现象，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三、光的偏振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3两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯前面，有光通过，如果将其中一片旋转180，在旋转过程中可能会产生哪种现象()a透过偏振片的光强先增强，然后又减小到零b透过偏振片的光强先增强，然后减小到非零的最小值c透过偏振片的光强在整个过程中都增强d透过偏振片的光强先增强，再减弱，然后又增强答案d解析旋转其中一个偏振片时，根据两个偏振片的透振方向平行时光强最强，透振方向垂直时光强最弱的原则，可知旋转其中一个偏振片时，光强的变化可能出现先增强，再减弱，然后又增强的现象，也可能出现先减弱，后增强，再减弱的现象.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，条纹间距也越大，黄光波长大于绿光波长，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)(2016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4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4a做单缝实验时，光强分布图如乙所示b做单缝实验时，光强分布图如丙所示c做双缝实验时，光强分布图如乙所示d做双缝实验时，光强分布图如丙所示答案ad3(2016嘉兴一中高二第二学期期中)让太阳或白炽灯光通过偏振片p和q，如图5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5a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a4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，透射光的强度发生变化b一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90时，反射光是偏振光c日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使影像更清晰d通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹答案d解析通过手指间的缝隙观察日光灯看到彩色条纹是由于光的衍射形成的，与偏振无关，应选d.一、选择题1(多选)用游标卡尺观察光的衍射现象时，下列说法中正确的是()a游标卡尺形成的狭缝应平行于日光灯，且狭缝远离日光灯，人眼也远离狭缝进行观察b游标卡尺狭缝平行于日光灯观察时，可观察到中央为白色条纹，两侧为彩色条纹，且彩色条纹平行于日光灯c狭缝由0.5 mm宽度缩小到0.2 mm，条纹间距变宽，亮度变暗d狭缝由0.5 mm宽度扩展到0.8 mm，条纹间距变宽，亮度变暗答案bc解析当游标卡尺狭缝平行于日光灯，狭缝远离日光灯时，眼睛应靠近狭缝进行观察，观察到平行于日光灯的彩色条纹，且中央为白色条纹，a错误，b正确；狭缝越小，衍射现象越明显，即条纹间距变宽，但亮度变暗，c正确，d错误2一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹现将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到()a与原来相同的明暗相间的条纹，只是亮条纹比原来暗些b与原来不相同的明暗相间的条纹，且中央亮条纹变宽些c只有一条与缝宽对应的亮条纹d无条纹，只存在一片红光答案b解析本题一开始告诉我们产生了干涉现象，说明两缝都很窄，能够满足使红光发生明显衍射的条件，挡住一条缝后，在屏上得到的是单缝衍射图样衍射图样和干涉图样的异同点：中央都出现亮条纹，但衍射图样中央亮条纹较宽，两侧都出现明暗相间的条纹；干涉图样为等间距的明暗相间的条纹，而衍射图样两侧为不等间距的明暗相间的条纹且亮度迅速减弱所以本题正确选项为b.3(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()a只有波长较短的一部分光才能到达地面b只有波长较长的一部分光才能到达地面c只有频率较高的一部分光才能到达地面d只有频率较低的一部分光才能到达地面答案bd解析据光发生明显衍射的条件知，发生沙尘暴时，只有波长较长的一部分光能到达地面，据知，到达地面的光是频率较低的那部分，故选项b、d正确4. (多选)(2016金华高二检测)抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图1所示激光束通过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝时产生的条纹规律相同，则()图1a这是利用光的干涉现象b这是利用光的衍射现象c如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了d如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了答案bd解析由图样可知，这是利用了光的衍射现象，当丝变细时(相当于狭缝变窄)条纹间距变宽，b、d选项正确5(2016嘉兴一中高二第二学期期中)在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样，图2的四幅图中属于光的单缝衍射图样的是()图2aa、c bb、cca、d db、d答案d解析单缝衍射条纹的特点是中央亮条纹最宽、最亮，双缝干涉条纹的特点是等间距的条纹，所以a是干涉条纹，b、d是单缝衍射条纹，c是水波的衍射图样6在学习了光的衍射现象后，徐飞回家后自己设计了一个小实验，在一个发光的小电珠和光屏之间放一个大小可以调节的圆形孔屏，在圆孔从较大调至完全闭合的过程中，他在屏上看到的现象是()a先是圆形亮区，最后完全黑暗b先是圆形亮区，再是圆形亮环，最后完全黑暗c先是圆形亮环，最后完全黑暗d先是圆形亮环，然后圆形亮区，最后完全黑暗答案b解析在圆孔由大到小调节过程中，当孔较大时，光沿直线传播，在屏上得到圆形亮区；当孔的直径减小到与光波的波长相近时，产生光的衍射现象，屏上将出现明暗相间的圆环，当孔继续减小到完全闭合，没有光到达屏上时，屏上完全黑暗，选项b正确7在拍摄日落时分水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是()a减弱反射光，从而使景物的像清晰b增强反射光，从而使景物的像清晰c增强透射光，从而使景物的像清晰d减弱透射光，从而使景物的像清晰答案a解析让偏振片的透振方向与反射光的偏振方向垂直，减弱进入镜头的反射光，使水下景物的像清晰8.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()图3aa、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解析白炽灯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，当p旋转时，b点的光的强度有变化，选项c正确9(多选)(2016宁波效实中学高二第二学期期中)利用旋光仪这种仪器可以用来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量其原理是：偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线旋转一个角度，这一角度称为“旋光角”，的值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如图4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()图4a到达o处光的强度会明显减弱b到达o处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处光的强度最大，偏振片a转过的角度等于答案acd10在杨氏双缝干涉实验装置的双缝后面各放置一个偏振片，若两个偏振片的透振方向相互垂直，则()a光屏上仍有干涉条纹、但亮条纹的亮度减小b光屏上仍有干涉条纹、但亮条纹的亮度增大c干涉条纹消失，光屏上一片黑暗d干涉条纹消失，但仍有光照射到光屏上答案d解析双缝后面分别放置偏振片后，由于两个偏振片的透振方向相互垂直，不能出现干涉条纹，但仍有光照射到光屏上11夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车的司机照射得睁不开眼睛，影响行车安全若将汽车前灯玻璃和汽车前窗玻璃都改用偏振玻璃，使双方司机都看不见对方眩目的灯光，但能看清自己车灯发出的光所照亮的物体所有的汽车前窗玻璃、前灯玻璃的透振方向应该是()a前窗玻璃的透振方向是竖直的，前灯玻璃的透振方向是水平的b前窗玻璃的透振方向是竖直的，前灯玻璃的透振方向是竖直的c前窗玻璃的透振方向是斜向右上45，前灯玻