4光的衍射与偏振激光》学案教科版选修3-4

1、第1页共1页 4光的衍射与偏振 激光学案教科版选修3- 4 学习目标定位 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、1、波可以的现象叫波的衍射、产生明显衍射 的条件是障碍物或孔的尺寸，或比波长小、2、横波是质点振动 方向跟波的传播方向的波、纵波是质点振动方向跟波的传播方向 平行的波、 、光的衍射 1、概念：光通过很小的狭缝（或圆孔）时，明显地偏离了的 方向而绕到狭缝（或圆孔）后面继续

2、传播的现象、2、衍射图像：单 色光的单缝衍射图像的特点是中央有一条的条纹，两边是对称而 的条纹， 亮条纹的强度向两边白光的单缝衍射图像的特点是中央 是一条，两边是很快减弱的 3、发生明显衍射现象的条件：当单缝（或圆孔）的尺寸跟光的 波长相差，或者比波长时，会发生明显的衍射现象、 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、第1页共1页 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、意义：光的偏振现 象进一步证实了光是波、 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

3、、激光全息照相、激光、激光、激光、激 光照排、光盘等、 一、光的衍射问题设计唐代诗人王维的诗句“空山不见 人，但闻人语响”描写了一种常见的“闻其声而不见其人”的物 理现象、这种现象是如何形成的呢？为什么声波容易发生衍射现 象而光波不容易发生衍射现象呢？要点提炼 1、各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，即使影的轮廓 2、光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：中央条纹两 侧亮条纹具有对称性，亮条纹宽度逐渐，亮度逐渐光的波长 一定时，单缝窄的中央条纹，各条纹间距；单缝不变时，光波 波

4、长大的中央条纹，条纹间距 白光的单缝衍射条纹是中央 为，两侧为（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（填“等距或“不等 距）的圆环，越向外，亮环亮度越 白光的圆孔衍射图样中央 亮圆为，周第1页共1页 围是圆环、（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、图样特点：中央是一个亮斑， 圆板阴影的边缘模糊，阴影外边有明暗相间的圆环、延伸思考 衍射现象明显就是衍射条纹更亮吗？ 二、光的偏振问题设计 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

5、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 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 12、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要点提炼 1、横波、纵波的判定方法仃）直接看质点的

6、振动方向与波传 播方向的关系、若，为横波；若，为纵波，这种方法适用于可 看得见质点振动方向的机械波、（2）看波能否通过两个互相垂直且 共线的“狭缝，通过两个“狭缝的为纵波，通过的为横 波、2、偏振片偏第1页共1页 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 振动的光波才能通过偏振片，这个方向叫做 透振方向、偏振片对光波的作用就像的作用一样、3、光的偏振 现象表明光是一种 波、4、自然光和偏振光自然光偏振光光的来 源直接从光源发出的光自然光通过起偏振器后的光光的振动方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所有方向，且沿各个 方向振动的光强度都相同在垂直于光的传播方向的平面

7、内，光振 动沿某一特定方向（与起偏振器透振方向一致）举例太阳、电灯、 蜡烛火焰等直接发出的光自然光在介质表面反射和折射形成的光 5、偏振现象的应用举例（1）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滤光片，让它的透振方向与 玻璃表面的反射光的偏振方向，阻挡了反射光进入镜头、（2）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，其偏振方向会旋转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、 一、对光的衍射的理解例1观察单缝衍射现象时，把缝宽由 0、2 nmi逐渐增大到0、8 mm,看到的现

8、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 第1页共1页 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例2如图3所示的4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 二、对光的偏振的理解例3如图4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

9、 转偏振片P, A、B两点光的强度变化情况是（ ）图4 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不变例4 一段时间以来，“假奶粉事件”闹 得第1页共1页 沸沸扬扬，奶粉中碳水化合物（糖）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、图5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a ,这一角度a称为“旋光度” ,a的值只与糖溶 液的浓度有关，将a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5所示，S是自然光源， A. B是偏振片，转动B,使到达0处的光最强，然后将被测 样品P置于

10、 A、B之间，则下列说法中正确的是（ ） A、 到达0处光的强度会明显减弱 B、 到达0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0处光强度最大，偏振片 B转过的角度等于a D、 将偏振片A转动一个角度，使得0处光强度最大，偏振片 A转过的角度等于a 1、 （对光的衍射的理解） 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 第1页共1页 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 2、 （对光的衍射的理解）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条纹 B、 白光的单缝衍射图样是白黑相间的条纹 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 3、 （对光的偏振的理解）将两个偏振片紧靠在一起，放在一盏 灯的前面，眼睛通过偏振片看到的光很弱、如果将其中一个偏振 片旋转180,在旋转过程中会观察到（ ） A、 灯光逐渐增强，然后逐渐减弱 B、 灯光强度保持不变 C、 灯光逐渐增强，没有减弱现象 D、 灯光逐渐增强，再减