2018-2019學(xué)年高中物理 第十三章 光 第5-6節(jié) 光的衍射 光的偏振課件 新人教版選修3-4.ppt

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1、5光的衍射6光的偏振,讀一讀,辨一辨,一、光的衍射 閱讀教材第5961頁(yè),了解光的衍射及產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。 1.什么是衍射現(xiàn)象? 答案：光通過(guò)很窄的縫和很小的孔時(shí),光沒(méi)有沿直線傳播,它繞過(guò)了縫或孔的邊緣,傳播到了障礙物后面的地方。 2.衍射條紋有什么特點(diǎn)? 答案：一些明暗相間的條紋,中央條紋最寬、最亮,離中央條紋越遠(yuǎn),亮條紋的寬度越窄,亮度越小。 3.發(fā)生明顯衍射的條件是什么? 答案：障礙物或孔的尺寸可以跟光的波長(zhǎng)相比,甚至比光的波長(zhǎng)還小。,讀一讀,辨一辨,二、衍射光柵 閱讀教材第61頁(yè),初步了解衍射光柵。 1.衍射光柵的結(jié)構(gòu)是什么? 答案：由許多等寬的狹縫等距離排列形成。 2.衍射圖樣

2、有什么特點(diǎn)? 答案：與單縫衍射相比,衍射條紋的寬度變窄,亮度增加。,讀一讀,辨一辨,三、偏振現(xiàn)象 閱讀教材第63、64頁(yè),觀察振動(dòng)中的偏振現(xiàn)象,知道只有橫波才有偏振現(xiàn)象。 1.什么是自然光? 答案：由太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光,它包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光,而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同。 2.什么是偏振光? 答案：自然光垂直透過(guò)某一偏振片后,在垂直于傳播方向的平面上,沿著某一特定方向振動(dòng)的光。自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面的反射光和折射光都是偏振光,入射角變化時(shí)偏振的程度也有所變化。,讀一讀,辨一辨,四、偏振現(xiàn)象的應(yīng)用 閱讀教材第65頁(yè),知道偏振現(xiàn)象有哪些實(shí)際應(yīng)用

3、。 1.在攝影中如何應(yīng)用偏振光? 答案：為了消除反射光的影響,在鏡頭前安裝一片偏振濾光片,讓它的透振方向與反射光的偏振方向垂直,減弱了反射光進(jìn)入鏡頭。 2.電子表的液晶顯示屏是如何應(yīng)用偏振光的? 答案：利用液晶盒中液晶的光學(xué)特性和電極板的電壓來(lái)控制偏振光通過(guò)或不通過(guò),從而顯示數(shù)字的形狀。,讀一讀,辨一辨,1.思考辨析。 (1)光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是橫波。 () 答案： (2)光的衍射說(shuō)明光不能沿直線傳播。 () 解析：光的衍射與直線傳播是在不同條件下的表現(xiàn),都是正確的。 答案： (3)自然光一定是復(fù)色光,不可能是單色光。 () 解析：自然光是指含有在垂直傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光,且沿著各個(gè)方

4、向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度相同,可以是單一頻率的光,也可以是不同頻率的光。 答案：,讀一讀,辨一辨,2.探究討論。 (1)光的衍射現(xiàn)象說(shuō)明光在傳播過(guò)程中偏離了直線傳播的路徑,這與光的直線傳播矛盾嗎? 答案：光的直線傳播與衍射并不矛盾,關(guān)鍵是光在什么樣的環(huán)境中傳播,障礙物的尺寸與光的波長(zhǎng)有怎樣的關(guān)系。 (2)單縫衍射條紋與雙縫干涉條紋有哪些異同點(diǎn)? 答案：不同點(diǎn):雙縫干涉條紋中央亮條紋與兩側(cè)的亮條紋等寬度、等亮度;單縫衍射條紋中央亮條紋最寬、最亮,而中央亮條紋兩側(cè)的亮條紋寬度變窄,亮度變小。 相同點(diǎn):入射光為單色光時(shí),無(wú)論是雙縫干涉條紋還是單縫衍射條紋,亮條紋的顏色與入射光的顏色相同,暗條紋都是黑色。,

5、讀一讀,辨一辨,(3)跟同學(xué)討論一下,有哪些方式可以獲得偏振光? 答案：自然光通過(guò)偏振片可獲得偏振光;自然光射到兩種介質(zhì)的界面上,反射光和折射光都是偏振光;不發(fā)光物體反射的光一般都是偏振光。 (4)透過(guò)一個(gè)偏振片去觀察黑板時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片,會(huì)發(fā)現(xiàn)黑板上粉筆字的亮度會(huì)發(fā)生變化,為什么? 答案：黑板和黑板上的粉筆字的反射光都是不同程度的偏振光,所以當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片時(shí),透過(guò)偏振片所看到的黑板和黑板上的粉筆字的亮度會(huì)發(fā)生周期性的變化。,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,三種衍射圖樣的比較 一單色光源發(fā)出的光經(jīng)一狹縫照射到光屏上,可觀察到的圖像是下圖中的哪一個(gè)?為什么? 要點(diǎn)提示：A。因?yàn)?/p>

6、單縫衍射時(shí),中央亮條紋最寬、最亮,兩側(cè)依次變窄、變暗,這是單縫衍射條紋的特征。,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,1.單縫衍射圖樣的特點(diǎn) (1)中央條紋最亮、越向兩邊越暗,條紋間距不等。中央條紋最寬,越靠外,條紋間距越窄。 (2)縫變窄,通過(guò)的光變少,而光分布的范圍更寬,所以亮條紋的亮度降低。 (3)中央亮條紋的寬度及條紋間距跟入射光的波長(zhǎng)及單縫寬度有關(guān)。入射光波長(zhǎng)越長(zhǎng),單縫越窄,中央亮條紋的寬度及條紋間距就越大。 (4)用白光做單縫衍射時(shí),中央亮條紋是白色的,兩邊是彩色條紋,中央亮條紋仍然最寬最亮。,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,2.圓孔衍射 (1

7、)圓孔衍射 如圖所示,當(dāng)擋板AB上的圓孔較大時(shí),光屏上出現(xiàn)圖甲所示的情形,無(wú)明顯的衍射現(xiàn)象發(fā)生;當(dāng)擋板AB上的圓孔很小時(shí),光屏上出現(xiàn)圖乙所示的衍射圖樣,出現(xiàn)明暗相間的圓環(huán)。,(2)圓孔衍射的圖樣特征 單色光的圓孔衍射圖樣:中央亮圓的亮度大,外面是明暗相間的不等距的圓環(huán)。越向外,圓(亮)環(huán)亮度越低。 白光的圓孔衍射圖樣:中央亮圓為白色,周?chē)遣噬珗A環(huán)。,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,3.圓板衍射 (1)各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射,致使影的輪廓的邊緣模糊不清,若在單色光(如激光)傳播途中放一個(gè)較小的圓形障礙物,會(huì)發(fā)現(xiàn)在影的中心有一個(gè)亮斑,這就是著名的泊松亮斑,如圖

8、丙所示。 (2)形成泊松亮斑時(shí),圓板陰影的邊緣是模糊的,在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。 光遇小孔、單縫或障礙物時(shí),衍射現(xiàn)象只有明顯與不明顯之分,無(wú)發(fā)生與不發(fā)生之別。,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,【例題1】 對(duì)于單縫衍射現(xiàn)象,下列說(shuō)法正確的是 () A.縫的寬度d越小,衍射條紋越亮 B.縫的寬度d越小,衍射現(xiàn)象越明顯 C.縫的寬度d越小,光的傳播路線越接近直線 D.入射光的波長(zhǎng)越短,衍射現(xiàn)象越明顯 解析：?jiǎn)慰p寬度越小,衍射條紋的亮度越小,選項(xiàng)A錯(cuò);入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng),單縫寬度越小,衍射現(xiàn)象越明顯,選項(xiàng)B對(duì),選項(xiàng)C、D錯(cuò)。 答案：B,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探

9、究一,探究二,探究三,變式訓(xùn)練1用單色光分別通過(guò)小圓盤(pán)與小圓孔做衍射實(shí)驗(yàn)時(shí),在光屏上得到衍射圖樣,它們的特點(diǎn)是 () A.用前者做實(shí)驗(yàn)時(shí)中央是暗的,用后者做實(shí)驗(yàn)時(shí)中央是亮的 B.用前者做實(shí)驗(yàn)時(shí)中央是亮的,用后者做實(shí)驗(yàn)時(shí)中央是暗的 C.中央均為亮點(diǎn)的同心圓形條紋 D.中央均為暗點(diǎn)的同心圓形條紋 解析：前者為障礙物小圓盤(pán)的衍射,障礙物后的陰影中央是一個(gè)亮斑,這就是著名的泊松亮斑,是光繞過(guò)盤(pán)的邊緣后在中央疊加后形成的,在亮斑的周?chē)幸粋€(gè)大的影區(qū),在影區(qū)的邊沿有明暗相間的圓環(huán)。圓孔衍射形成的圖樣是明暗相間的同心圓環(huán),中央是明亮的。 答案：C,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,歸納總

10、結(jié)對(duì)衍射現(xiàn)象的理解 (1)衍射現(xiàn)象是否明顯方面:入射光波長(zhǎng)越大,障礙物、小孔和狹縫的尺寸越小,衍射現(xiàn)象越明顯。 (2)衍射條紋的亮度方面:小孔和狹縫的尺寸越小,衍射條紋的亮度越小。,探究一,探究二,探究三,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,單縫衍射和雙縫干涉的比較 在光的干涉和衍射實(shí)驗(yàn)中均可觀察到明、暗相間的條紋,下列四幅圖樣中哪幅為雙縫干涉圖樣,哪幅為單縫衍射圖樣? 要點(diǎn)提示：a為雙縫干涉圖樣;b、d為單縫衍射圖樣。,探究一,探究二,探究三,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,單縫衍射與雙縫干涉的比較,光波的波長(zhǎng)越長(zhǎng),干涉條紋、衍射條紋的寬度都變大。,探究一,探究二,探究三,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖

11、析,【例題2】 關(guān)于光的干涉和衍射現(xiàn)象,下列說(shuō)法正確的是() A.光的干涉現(xiàn)象遵循波的疊加原理,衍射現(xiàn)象不遵循波的疊加原理 B.光的干涉條紋是彩色的,衍射條紋是黑白相間的 C.光的干涉現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性,光的衍射現(xiàn)象不能說(shuō)明這一點(diǎn) D.光的干涉和衍射現(xiàn)象都是光波疊加的結(jié)果 解析：光的干涉現(xiàn)象和光的衍射現(xiàn)象都是波特有的現(xiàn)象,都是光波疊加的結(jié)果,白光的干涉條紋是彩色的,白光的衍射條紋也是彩色的,只是條紋間距特點(diǎn)及亮度特點(diǎn)不同而已。 答案：D,探究一,探究二,探究三,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,變式訓(xùn)練2導(dǎo)學(xué)號(hào)73884118用激光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)和雙縫干涉實(shí)驗(yàn),比普通光源效果更好,圖像更清晰。如

12、果將感光元件置于光屏上,則不僅能在光屏上看到彩色條紋,還能通過(guò)感光元件中的信號(hào)轉(zhuǎn)換,在電腦上看到光強(qiáng)的分布情況。下列說(shuō)法正確的是(),A.當(dāng)做單縫實(shí)驗(yàn)時(shí),光強(qiáng)分布圖如乙所示 B.當(dāng)做單縫實(shí)驗(yàn)時(shí),光強(qiáng)分布圖如丙所示 C.當(dāng)做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí),光強(qiáng)分布圖如乙所示 D.當(dāng)做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí),光強(qiáng)分布圖如丙所示,探究一,探究二,探究三,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,解析：當(dāng)做單縫實(shí)驗(yàn)時(shí),中間是亮條紋,往兩側(cè)條紋亮度逐漸降低,且亮條紋的寬度不等,所以其光強(qiáng)分布如題圖乙所示,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí),在屏上呈現(xiàn)的是寬度相等的亮條紋,所以其光強(qiáng)分布如題圖丙所示,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。 答案：AD 歸納總結(jié)區(qū)分雙

13、縫干涉條紋與單縫衍射條紋的方法 (1)根據(jù)條紋的寬度區(qū)分:雙縫干涉的條紋是等寬的,條紋間的距離也是相等的;而單縫衍射的條紋,中央亮條紋最寬,兩側(cè)的條紋變窄。 (2)根據(jù)亮條紋的亮度區(qū)分:雙縫干涉條紋,從中央亮紋往兩側(cè)亮度變化很小;而單縫衍射條紋中央亮紋最亮,兩側(cè)的亮紋逐漸變暗。,探究一,探究二,探究三,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,自然光和偏振光的比較 在觀看立體電影時(shí),觀眾要戴上特制的眼鏡,這副眼鏡就是一對(duì)透振方向相互垂直的偏振片。如果不戴這副眼鏡,銀幕上的圖像就模糊不清了。這是為什么? 要點(diǎn)提示：立體電影的光是偏振光。因?yàn)楣馐菣M波,只有與偏振片透振方向一致的光才能通過(guò)。,探究一,探究二,探

14、究三,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,1.振動(dòng)方向比較 自然光在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi),沿所有方向振動(dòng);偏振光在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi),沿某一特定的方向振動(dòng)。 2.經(jīng)過(guò)偏振片時(shí)現(xiàn)象比較 如圖甲,自然光通過(guò)偏振片后變成偏振光,后面的屏是明亮的,轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片時(shí),偏振光的振動(dòng)方向隨之變化,但屏上亮度不變。 如圖乙、丙,偏振光經(jīng)過(guò)偏振片時(shí),若光的振動(dòng)方向與偏振片的透振方向平行,屏是亮的;若光的振動(dòng)方向與偏振片的透振方向垂直,屏是暗的;若既不平行也不垂直,屏的亮度介于兩者之間,隨著振動(dòng)方向與透振方向的夾角變大,亮度逐漸變暗。,探究一,探究二,探究三,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究

15、三,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,3.自然光、偏振光產(chǎn)生方式的比較 太陽(yáng)、電燈等直接發(fā)出的光是自然光;自然光經(jīng)偏振片后都是偏振光,自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上,使反射光和折射光之間的夾角恰好是90,反射光和折射光都是偏振光,且偏振方向相互垂直。 不論是自然光還是偏振光,傳播方向與振動(dòng)方向一定垂直。,探究一,探究二,探究三,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,【例題3】如圖所示,電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過(guò)偏振片A和B,人眼在P處迎著入射光方向,看不到光亮,則() A.圖中a光為偏振光 B.圖中b光為偏振光 C.以SP為軸將B轉(zhuǎn)過(guò)180后,在P處將看到光亮 D.以SP為軸將B轉(zhuǎn)過(guò)90后,在P處將看到光亮 【

16、思考問(wèn)題】 偏振光的偏振方向能改變嗎? 提示：不能改變。因?yàn)槠衿耐刚穹较驔Q定了光的偏振方向。,探究一,探究二,探究三,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,解析：自然光沿各個(gè)方向振動(dòng)是均勻分布的,通過(guò)偏振片后,透射光是只有沿著某一特定方向振動(dòng)的光。從電燈直接發(fā)出的光為自然光,則選項(xiàng)A錯(cuò)誤;它通過(guò)偏振片A后,即變?yōu)槠窆?則選項(xiàng)B正確;設(shè)通過(guò)A的光沿豎直方向振動(dòng),則偏振片B只能通過(guò)沿水平方向振動(dòng)的偏振光,則P點(diǎn)無(wú)光亮,將B轉(zhuǎn)過(guò)180后,在P處看不到光亮,即選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若將B轉(zhuǎn)過(guò)90,則該偏振片將變?yōu)槟芡ㄟ^(guò)豎直方向振動(dòng)的光的偏振片,則偏振光能通過(guò)B,即在P處可看到光亮,選項(xiàng)D正確。 答案：BD,探究一

17、,探究二,探究三,問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,變式訓(xùn)練3導(dǎo)學(xué)號(hào)73884119如圖所示,白熾燈的右側(cè)依次平行放置偏振片P和Q,A點(diǎn)位于P、Q之間,B點(diǎn)位于Q右側(cè)。旋轉(zhuǎn)偏振片P,A、B兩點(diǎn)光的強(qiáng)度變化情況是() A.A、B均不變 B.A、B均有變化 C.A不變,B有變化 D.A有變化,B不變 解析：白熾燈光是自然光,包含各個(gè)方向的光,且各個(gè)方向的光強(qiáng)度相等,所以旋轉(zhuǎn)偏振片P時(shí)各方向透射光強(qiáng)度相同,故A點(diǎn)光的強(qiáng)度不變;白熾燈光經(jīng)偏振片P后為偏振光,此時(shí)只有偏振片Q與P的偏振方向一致時(shí)偏振光才能完全透過(guò)Q,因此在旋轉(zhuǎn)P時(shí)B點(diǎn)的光強(qiáng)有變化,選項(xiàng)C正確。 答案：C,探究一,探究二,探究三,問(wèn)題導(dǎo)引,名

18、師精講,典例剖析,歸納總結(jié)對(duì)偏振光的理解 (1)自然光通過(guò)一個(gè)偏振片成為偏振光,透射光的偏振方向與偏振片的放置有關(guān),但光的強(qiáng)度與偏振片的方向無(wú)關(guān)。 (2)偏振光通過(guò)偏振片時(shí),透光的強(qiáng)度與偏振方向和偏振方向的夾角大小有關(guān)。,1 2 3 4,1.(考查單縫衍射現(xiàn)象)觀察單縫衍射現(xiàn)象時(shí),把縫寬由0.2 mm逐漸增大到0.8 mm,看到的現(xiàn)象是() A.衍射條紋的間距逐漸變小,衍射現(xiàn)象逐漸不明顯 B.衍射條紋的間距逐漸變大,衍射現(xiàn)象越來(lái)越明顯 C.衍射條紋的間距不變,只是亮度增強(qiáng) D.以上現(xiàn)象都不會(huì)發(fā)生 解析：觀察衍射圖樣發(fā)現(xiàn):狹縫的寬度逐漸變小,衍射現(xiàn)象越來(lái)越明顯,衍射條紋間距變大。本題是縫寬增大,

19、所以選項(xiàng)A正確。 答案：A,1 2 3 4,2.(考查偏振光的特點(diǎn))關(guān)于自然光和偏振光,以下說(shuō)法正確的是() A.自然光包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光,但是沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度可以不同 B.偏振光是垂直于傳播方向上,只沿著某一特定方向振動(dòng)的光 C.自然光透過(guò)兩個(gè)偏振片后可還原為自然光 D.太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光都是自然光 解析：自然光沿各振動(dòng)方向的光波的強(qiáng)度相同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;偏振光在垂直于傳播方向上,只沿某一特定方向振動(dòng),選項(xiàng)B正確;自然光透過(guò)偏振片后成為偏振光,偏振光透過(guò)偏振片后不能還原為自然光,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的是自然光,選項(xiàng)D正確。 答案：BD

20、,1 2 3 4,3.(考查偏振光的特性)光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是橫波,下列現(xiàn)象中不能反映光的偏振特性的是() A.一束自然光相繼通過(guò)兩個(gè)偏振片,以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)偏振片,透射光的強(qiáng)度發(fā)生變化 B.一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上,當(dāng)反射光與折射光之間的夾角恰好是90時(shí),反射光是偏振光 C.日落時(shí)分,拍攝水面下的景物,在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振光片可以使景象更清晰 D.通過(guò)手指間的縫隙觀察日光燈,可以看到彩色條紋 解析：通過(guò)手指間的縫隙觀察日光燈,可以看到彩色條紋,這是光的衍射現(xiàn)象,與偏振無(wú)關(guān),故選項(xiàng)D不符合題目要求。 答案：D,1 2 3 4,4.導(dǎo)學(xué)號(hào)73884120(考查光柵的特點(diǎn))關(guān)于光柵,下列說(shuō)法正確的是() A.增加光柵的狹縫的個(gè)數(shù),亮條紋變窄 B.增加光柵的狹縫的個(gè)數(shù),亮條紋變寬 C.增加光柵的狹縫的個(gè)數(shù),條紋亮度變暗 D.增加光柵的狹縫的個(gè)數(shù),條紋亮度變亮 答案：AD,