2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修1 第4章光第6节光的偏振 激光(3)课件

1、1.用单色平行光照射狭缝,当缝调到很窄时,可以发现,光绕过了缝的边缘,传播到了相当宽的地方,这就是光的衍射现象.2.对衍射现象的研究表明,我们平时说的“光沿直线传播”只是一种特殊情况.光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的,在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下,衍射现象不明显,也可以认为光是沿直线传播的.但是,在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比,甚至比光的波长还小的时候,衍射现象十分明显,这时就不能说光沿直线传播了. 1|光的衍射5 光的衍射6光的偏振2|衍射光栅单缝衍射的条纹比较宽,而且距离中央亮条纹较远的条纹,亮度也很低.实验表明,如果增加狭缝的个数,衍射条纹的宽度将变窄,亮度将增加.光

2、学仪器中用的衍射光栅就是据此制成的.1.光的干涉和衍射现象说明光具有波动性,光的偏振现象说明光是横波.2.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.偏振片对光波的作用就像狭缝对于机械波的作用一样. 3|光的偏振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.这种光是“自然光”.2.偏振光 (1)自然光通过偏振片(叫做起偏振器)之后,只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光波才能顺利通过.也就是说,通过偏振片的光波,在垂直于传播方向的平面上,

3、沿着某个特定的方向振动.这种光叫做偏振光.(2)除了从太阳、电灯等光源直接发出的光以外,通常看到的绝大部分光,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. 4|光的分类5|偏振现象的应用1.摄影师在拍摄池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物时,为了减弱水面和玻璃表面反射光的干扰,可以在照相机镜头前装一片偏振滤光片.2.数字式电子表、空调遥控器、数字调谐收音机、计算器、数字多用表、带液晶显示的玩具等,它们的液晶显示器都用到了偏振现象.1.阳光下茂密的树林中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的.()阳光下茂密的树林中地面上的圆形亮斑是小孔成像

4、产生的.2.隔着帐幔看远处的灯,见到灯周围辐射彩色的光芒,是光的干涉现象.( )隔着帐幔看远处的灯,见到灯周围辐射彩色的光芒,是光的衍射现象.3.衍射现象中也有干涉的成分.()4.自然光是偏振光.( )5.立体电影利用了光的偏振原理.()6.自然光是在垂直于传播方向的平面上,只沿着某个特定的方向振动的光.( )7.光的偏振现象表明光是一种横波.()判断正误,正确的画“ ” ,错误的画“ ” .1|光的衍射产生明显衍射现象的条件缝、孔的宽度或障碍物的尺寸比波长小或跟波长相差不多.光是一种波(1)光的衍射现象表明光是一种波.衍射是波特有的现象,光能够离开直线路径绕到缝、孔或障碍物的阴影里,即光能发

5、生衍射,表明光是一种波.(2)可见光的波长在400 nm到760 nm之间,由发生明显衍射现象的条件可知,可见光的衍射现象不易观察.几种衍射现象的图样特征(1)单缝衍射图样的特征(如图所示)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,亮度逐渐降低.波长一定时,单缝窄的中央亮条纹宽,各条纹间距大;单缝不变时,波长长的中央亮条纹宽,各条纹间距大.白光的单缝衍射条纹中央为白色亮条纹,两侧为彩色条纹,且靠近白色亮条纹的一侧为紫色,另一侧呈红色.(2)圆孔衍射图样的特征(如图所示)单色光的圆孔衍射图样:中央亮圆的亮度大,向外是明暗相间的不等距的圆环.越向外,亮圆环亮度越低.白光的圆孔衍射图

6、样:中央亮圆为白色,向外是彩色圆环.(3)圆盘衍射各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射,致使影的轮廓的边缘模糊不清,若在单色光(如激光)传播途中放一个较小的圆盘,会发现在影的中心有一个亮斑,这就是泊松亮斑(如图所示).形成泊松亮斑时,圆盘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.圆盘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.圆盘衍射图样与圆孔衍射图样比较a.均有明暗相间的圆环,中心均有亮斑.b.圆孔衍射图样的中心亮斑较大,而泊松亮斑较小.衍射光栅(1)衍射光栅的结构:衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的.(2)衍射图样的特点:与单缝衍射相比,衍射条纹的宽度

7、变窄,亮度增加.衍射条纹产生的实质衍射条纹的产生,实质上是光波发生干涉的结果,即相干波叠加的结果.当光源发出的光照射到缝、孔或障碍物时,缝、孔处或障碍物的边缘处可看成许多点光源,这些点光源是相干光源,发出的光发生干涉,形成明暗相间的条纹.2|单缝衍射与双缝干涉的比较 名称 项目单缝衍射 双缝干涉 不同点 产生条件 只要狭缝足够窄,任何光都能发生频率、振动方向相同、相位差恒定的两列光波相遇叠加 条纹宽度 各亮(暗)条纹宽度不等,中央最宽 各亮(暗)条纹宽度相等 条纹间距 条纹间距不等,越靠外条纹间距越小 各相邻亮(暗)条纹间距相等 亮度 中央条纹最亮,向两边亮条纹逐渐变暗 亮条纹的亮度基本相等

8、相同点 成因 都有明暗相间的条纹,条纹都是光波叠加时加强或者削弱的结果 意义 都是波特有的现象,表明光是一种波 单缝衍射和双缝干涉的比较()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出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,只是明条纹比原来暗些B.与原来不相同的明暗相间的条纹,而中央明条纹变宽些C.只有一条与缝宽对应的明条纹D.无条纹,只存在一片红光解析这束红光通过双缝后发生了干涉,在光屏上形成的干涉图样的特点是:中央出现亮条纹,两侧对称出现等间距的明暗相间的条纹.而这束红光通过单缝后形成的衍射图

9、样的特点是:中央出现较宽的亮条纹,两侧对称出现不等间隔的明暗相间的条纹,且距中央亮条纹越远的亮条纹亮度越低,故选B.答案B归纳总结区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法(1)根据亮条纹的宽度区分:双缝干涉亮条纹是等宽的,条纹间的距离也是相等的;而单缝衍射条纹,中央亮条纹最宽,两侧的亮条纹变窄.(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.3|偏振现象及其应用狭缝对横波、纵波的影响(1)如果在纵波的传播方向上放一带有狭缝的木板,不管狭缝方向如何,纵波都能自由通过狭缝,如图所示.(2)如果在横波的传播方向上放一带有狭缝的木板,

10、当狭缝的方向跟质点的振动方向相同时,横波才能通过狭缝,当狭缝方向与质点振动方向垂直时,横波就不能通过狭缝,如图所示. 横波、纵波的判定方法(1)看质点的振动方向与波传播方向的关系.若互相垂直,为横波;若在同一直线上,为纵波.这种方法适用于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轴的“狭缝”,能通过两个“狭缝”的为纵波,不能通过的为横波. 自然光(非偏振光) 偏振光 光的振动方向 在垂直于光的传播方向的平面内,包含沿一切方向振动的光,且沿各个方向振动的光的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内,光沿某个特定方向振动举例太阳、电灯、蜡烛火焰等直接发出的光 自然光在介质表面反射和

11、折射形成的光 自然光经过偏振片形成偏振光 自然光和偏振光的比较对光的偏振的理解(1)偏振片上的“狭缝”表示透振方向,而不是真实狭缝.(2)只要光的振动方向不与透振方向垂直,就可以不同程度地通过偏振片,不过强度要比振动方向与透振方向平行时的光弱一些.偏振光的其他产生方式自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时,反射光和折射光都是偏振光.当入射角合适,使反射光和折射光垂直时,反射光和折射光都是偏振光,且振动方向相互垂直.偏振现象的应用(1)在摄影中的应用:在镜头前安装一片偏振滤光片,可以减弱进入镜头的反射光.(2)电子表的液晶显示屏:在两块透振方向互相垂直的偏振片当中插进一个液晶盒,可以控制光线显示数字.(3)夜晚行车时,车灯眩光的消除用的就是光的偏振原理.(4)立体电影也利用了光的偏振原理.()如图所示,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