人教版选修34 光的衍射、光的偏振 课件（37张）.ppt

4 3光的衍射4 4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1m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