高中物理 第十三章 光 第5节 光的衍射 第6节 光的偏振课件 新人教版选修34.ppt

第十三章 第5 6节 新知预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 随堂检测归纳小结 课下作业综合提升 要点一 要点二 要点三 1 观察光的衍射现象 认识衍射条纹的特点 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 1 光的衍射 1 光的衍射现象 光在传播过程中 遇到障碍物或小孔时 光将直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象 改变 单缝衍射 单色光通过狭缝时 在屏幕上出现相间的条纹 中央为条纹 中央条纹最宽最亮 其余条纹变窄变暗 白光通过狭缝时 在屏上出现条纹 中央为条纹 圆孔衍射 光通过小孔 孔很小 时在屏幕上会出现相间的圆环 泊松亮斑 障碍物的衍射现象 各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射 使影的轮廓模糊不清 若在单色光传播途中 放一个较小的圆形障碍物 会发现在阴影中心有一个 这就是著名的泊松亮斑 明暗 亮 彩色 白 明暗 亮斑 2 产生明显衍射现象的条件 在障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长 甚至比光的波长还要的时候 就会出现明显的衍射现象 3 光的衍射现象和光的直线传播的关系 光的直线传播只是一个近似的规律 当光的波长比或小的多时 光可以看成沿直线传播 在孔或障碍物尺寸可以跟波长相比 甚至比波长还要小时 现象就十分明显 相比 小 障碍物 小孔 衍射 2 衍射光栅 1 衍射光栅的结构 由许多的狭缝排列起来形成的光学仪器 2 衍射图样的特点 与单缝衍射相比 衍射条纹的宽度 亮度 3 衍射光栅的种类 反射光栅 透射光栅 等宽 等距离 变窄 增加 3 光的偏振 1 偏振现象 自然光 由太阳 电灯等普通光源发出的光 它包含着在垂直于传播方向上沿的光 而且沿各个方向振动的光波的都相同 这样的光叫做自然光 偏振光 自然光垂直透过某一偏振片后 其振动方向沿着偏振片的方向 即在垂直于传播方向的平面上 只沿着某一特定方向振动 这样的光称为偏振光 自然光在玻璃 水面 木质桌面等表面的反射光和折射光都是光 入射角变化时偏振的程度也有所变化 一切方向振动 强度 透振 偏振 只有横波才有偏振现象 2 偏振现象在生产生活中的应用 摄影中应用偏振光 为了消除反射光的影响 在镜头前安装一片偏振片 让它的透射方向与反射光的偏振方向 阻挡了反射光进入镜头 电子表的液晶显示屏 在两块透振方向互相的偏振片当中插进一个液晶盒 液晶具有各向异性的属性 特别是对偏振光经过液晶时 其振动方向会旋转90 利用这种特性控制光通过或不通过 从而显示数字的形状 垂直 垂直 1 下列说法正确的是 a 自然光就是白光b 自然光一定是复色光c 单色光不是自然光d 自然光可以是单色光 也可以是复色光解析 自然光的振动沿各个方向均匀分布 不一定是复色光 复色光只是说明光的组成部分 自然光也可以是单色光 答案 d 2 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红暗相间的直条纹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亮暗相间的直条纹 白光的衍射图样是彩色条纹 光照到不透明小圆盘上 在其阴影处出现光点 是衍射现象 光的衍射现象只有明显与不明显之分 选项d中屏上大光斑只是衍射现象不明显 不能认为不存在衍射现象 答案 ac 3 以下哪些现象可以说明光波是横波 a 光的干涉b 光的偏振c 光的色散d 光的反射解析 光的干涉表明光的波动性 即光是一种波 选项a错 光的偏振表明光是横波 因为只有横波能发生光的偏振现象 选项b正确 光的色散可表明光是单色光还是复色光 选项c错 光的反射不能说明啥问题 选项d错 答案 b 4 在观察光的衍射现象的实验中 通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝观看远处的线状白炽灯丝 灯丝或灯管都要平行于狭缝 可以看到 a 黑白相间的直条纹b 黑白相间的弧状条纹c 彩色的直条纹d 彩色的弧状条纹解析 白炽灯 或日光灯管 发出的光是复色光 其中各种色光的波长不同 产生的单缝衍射的图样中条纹宽度和间距都不相同 因此各单色光亮纹或暗纹不能完全重叠在一起 所以成为彩色条纹 因为狭缝 所以是彩色直条纹 故选项c正确 a b d错误 答案 c 1 单缝衍射图样 1 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 2 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 3 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 4 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 1 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 如图13 5 1所示 2 圆孔越小 中央亮斑的直径越大 同时亮度越弱 3 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 图13 5 1 4 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 5 只有圆孔足够小时才能得到明显的衍射图样 在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中 光屏依次得到几种不同的现象 圆形亮斑 光的直线传播 光源的像 小孔成像 明暗相间的圆环 衍射图样 3 圆板衍射 1 各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射 致使影的轮廓模糊不清 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 2 形成泊松亮斑时 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 3 圆板衍射图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而减小 1 观察单缝衍射现象时 把缝宽由0 2mm逐渐增大到0 8mm 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 审题指导 清楚发生明显衍射的条件 衍射图样在单缝宽度变化时的变化规律 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 将缝调宽 现象向相反方向变化 故选项a正确 答案 a 狭缝宽度越小 衍射现象越明显 衍射条纹越宽 但因通过狭缝的光的能量减小 衍射条纹亮度减弱 因此 观察衍射现象时 并不是狭缝越窄了越好 名师点睛 1 单缝衍射可以理解为若干个干涉 从而理解条纹相间排列 2 光波的波长增大 衍射条纹 干涉条纹的宽度都变大 3 复色光的衍射或干涉图样 可认为各单色光单独照射所成图样的叠加 2 2012 上海高考 下图13 5 2为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样 则 图13 5 2 a 甲为紫光的干涉图样b 乙为紫光的干涉图样c 丙为红光的干涉图样d 丁为红光的干涉图样 审题指导 在分析干涉 衍射图样的区别时 主要注意图样条纹宽度的情况 若条纹宽度相等 则是干涉条纹 若中间条纹最宽 两边越来越窄 则是衍射条纹 分析光的颜色时 主要是看条纹的间距 波长越长 条纹越宽 间距越大 解析 双缝干涉条纹是等间距的条纹 单缝衍射条纹是中间最宽 两边越来越窄的条纹 因此甲 乙是干涉条纹 丙 丁是衍射条纹 干涉条纹中 光的波长越长 条纹越宽 因此甲是红光 乙是紫光 同一单缝衍射条纹 波长越长 条纹越宽 丙是红光衍射条纹 丁是紫光衍射条纹 答案 b 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 两侧的亮条纹逐渐变窄 2 根据亮条纹的亮度区分 双缝干涉条纹 从中央亮纹往两侧亮度变化很小 而单缝衍射条纹中央亮纹最亮 两侧的亮纹逐渐变暗 1 自然光与偏振光的对比 2 偏振光的产生方式 1 自然光在玻璃 水面等表面反射时 反射光和折射光都是偏振光 入射角变化时偏振的程度也会变化 自然光射到两种介质的交界面上 如果光入射的方向合适 使反射光和折射光之间的夹角恰好是90 时 反射光和折射光都是偏振光 且是完全偏振光 偏振方向相互垂直 2 自然光经过偏振片 起偏器 后能形成偏振光 偏振光可以用另一个偏振片 检偏器 检验 名师点睛 1 平时看到的光 除直接从光源发出的以外 都是偏振光 2 只有横波才能发生偏振现象 光是横波 3 奶粉的碳水化合物 糖 的含量是一个重要指标 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 偏振光的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了 如图13 5 3所示 s是自然光源 a b是偏振片 绕中心轴转动偏振片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13 5 3 a 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 则偏振片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 则偏振片a转过的角度等于 审题指导 光线经过被测样品后 偏振方向旋转了 角度 要使光能穿过两偏振片 则a b相差的角度也需