人教版选修34 第十三章 56 光的衍射 光的偏振 课件（37张）.ppt

第十三章光 5光的衍射6光的偏振 学习目标 1 知道光的衍射现象 知道产生明显衍射现象的条件 2 知道衍射条纹的特点 会区分衍射条纹和干涉条纹 3 知道光的偏振现象 知道光是横波 4 知道偏振光和自然光的区别 能运用偏振知识来解释生活中的一些常见光学现象 内容索引 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 自主预习预习新知夯实基础 自主预习 一 光的衍射 1 用单色平行光照射狭缝 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 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 3 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 相当宽 窄 衍射 模糊不清 明暗相间 小 相比 4 衍射光栅 1 构成 由许多的狭缝地排列起来形成的光学元件 2 增加狭缝的个数 衍射条纹的宽度变 亮度 3 种类 和 等宽 等距离 窄 增加 透射光栅 反射光栅 二 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 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 包含着在垂直于 上沿方向振动的光 而且沿各个方向振动的光波的都 这种光是 自然光 2 偏振光 在垂直于的平面上 沿着某个的方向振动 这种光叫做偏振光 特定 透振 传播方向 一切 强度 相同 传播方向 特定 3 光的偏振现象说明光是一种波 4 偏振现象的应用照相机镜头前的偏振滤光片 电子表的液晶显示 立体电影 车灯眩光的消除等 横 1 判断下列说法的正误 1 衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间的 所以二者是一样的 2 只有波长长的光才发生明显的衍射现象 3 横波和纵波都能产生偏振现象 4 自然光通过偏振片可以获得偏振光 即学即用 答案 2 下列四幅图片中属于光的干涉的是 属于光的的衍射的是 答案 b d a 重点探究 一 光的衍射 导学探究 答案大约0 4mm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 1 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 缝间距变小时 条纹有什么变化 答案 2 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 答案会观察到中央为亮圆 周围为彩色的圆环 答案 知识深化 三种衍射图样的特点1 单缝衍射 1 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 中央为白色条纹 2 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图23 圆板衍射 泊松亮斑 1 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 2 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 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黑相间的直条纹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 解析红光照到狭缝上产生的衍射图样是红暗相间的直条纹 白光的衍射图样是彩色条纹 光照到不透明小圆盘上 在其阴影中心处出现亮点 是衍射现象 光的衍射现象只有明显与不明显之分 d项屏中大光斑的边缘模糊 正是光的衍射造成的 不能认为不存在衍射现象 答案 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减弱的结果 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3 a 红黄蓝紫b 红紫蓝黄c 蓝紫红黄d 蓝黄红紫 答案 解析 解析双缝干涉条纹平行等距 且波长越长 条纹间距越大 而红光波长比蓝光波长长 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长 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 多选 如图4 a 所示是做双缝干涉实验的示意图 先做操作1 用两块不同颜色的滤光片分别挡住双缝屏上下两半部分 和 接着再做操作2 用不透明的挡板挡住b缝 若两块滤光片一块是红色 一块是蓝色 则a 完成操作1后 光屏上出现的是图 b 图案 且甲是红色条纹 乙是蓝色条纹b 完成操作1后 光屏上出现的是图 c 图案 且丙是蓝色条纹 丁是红色条纹c 完成操作2后 光屏上出现的是图 b 图案 且甲是蓝色条纹 乙是红色条纹d 完成操作2后 光屏上出现的是图 c 图案 且丙是红色条纹 丁是蓝色条纹 图4 解析 答案 解析 b 图中的条纹为等间距明暗相间条纹 是干涉图样 再根据条纹宽度的有关因素分析即可 c 图为中间最宽且不等间距明暗相间条纹 是衍射条纹 再根据条纹宽度的有关因素进行分析即可 操作1是双缝干涉实验 故条纹间距相等 光屏上出现 b 图案 由图案知甲的波长大于乙的波长 故甲为红色条纹 乙为蓝色条纹 a正确 操作2是单缝衍射 条纹间距不相等 光屏上为 c 图案 再结合波长关系可知d正确 三 光的偏振 导学探究 如图5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5 答案 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 知识深化 对偏振方向与透振方向的理解透振方向 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 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 多选 如图6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 图6 解析 答案 解析自然光在垂直于传播方向的平面内 沿各个方向的振动是均匀分布的 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 故a错 它通过偏振片a后 即变为偏振光 故b对 设通过a的光沿竖直方向振动 而偏振片b只能通过沿水平方向振动的偏振光 则p点无光亮 以sp为轴将b转过180 后 p处仍无光亮 故c错 以sp为轴将b转过90 后 则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片 则偏振光能通过b 即在p处有光亮 故d对 达标检测 1 光的衍射 多选 对光的衍射现象的定性分析 正确的是a 光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象b 衍射条纹图样是光波相互叠加的结果c 光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据d 光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论 答案 1 2 3 4 解析 5 解析根据光的衍射现象的定义可知选项a正确 衍射图样中有亮 暗条纹 这是光波相互叠加的结果 加强区为亮条纹 减弱区为暗条纹 选项b正确 因为衍射也是波特有的现象 所以光的衍射现象的发现为光的波动说提供了有力证据 选项c正确 当障碍物较大时 光的衍射很弱 光几乎沿直线传播 即光的直线传播只是特殊情况下的近似 二者是统一的 选项d错误 1 2 3 4 5 2 单缝衍射与双缝干涉的比较 如图7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 答案 1 2 3 4 解析 图7 5 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 1 2 3 4 5 3 光的衍射 让烛光照射到一块遮光板上 板上有一个可自由收缩的三角形孔 当此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时 则在孔后的屏上将先后出现的现象 遮住侧面光 a 三角形光斑倒立的烛焰明暗相间的圆环b 三角形光斑圆形光斑倒立的烛焰c 倒立的烛焰圆形光斑明暗相间的圆环d 三角形光斑明暗相间的圆环倒立的烛焰 1 2 3 4 解析 答案 5 1 2 3 4 解析当三角形孔较大时 屏上出现一个三角形光斑 如图甲所示 随着三角形缓慢地收缩 光斑逐渐变小 当三角形孔小到一定程度时 屏上会出现倒立的烛焰 如图乙所示 继续使三角形孔缓慢收缩 可以观察到小孔衍射图样 当孔闭合时 屏上就会一片黑暗 5 4 光的偏振的应用 多选 下面关于光的偏振现象的应用正确的是a 自然光通过起偏振器后成为偏振光 利用检偏振器可以检验出偏振光的振动方向b 立体电影利用了光的偏振现象c 茶色眼镜利用了光的偏振现象d 拍摄日落时水面下的景物时 在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响 1 2 3 4 答案 5 5 光的偏振的应用 多选 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8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