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1、高中物理高中物理選修選修3-4魯科版魯科版第第2講光的衍射講光的衍射 光的偏振光的偏振 激光與激光與全息照相全息照相 目標定位1.觀察光的衍射現(xiàn)象，認識衍射條紋的特點區(qū)分雙縫干涉與單縫衍射的圖樣.2.知道產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件.3.觀察光的偏振現(xiàn)象，知道光是橫波.4.知道自然光和偏振光的區(qū)別，知道偏振現(xiàn)象的一些應用.5.了解激光的特性和應用，知道全息照相的原理及特點一、光的衍射1衍射現(xiàn)象(1)定義：光的傳播繞到原來應該是 的范圍之內(nèi)的現(xiàn)象(2)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：只有當障礙物或孔的尺寸 光的波長時，衍射才是明顯的(3)衍射現(xiàn)象是 性最基本的表現(xiàn)之一陰影陰影接近接近波動波動 想一想衍射現(xiàn)象明
2、顯就是衍射條紋更亮嗎？ 答案衍射現(xiàn)象明顯是指光繞到陰影區(qū)域的范圍更大，隨著縫、孔的減小，衍射條紋的寬度增大，但條紋亮度減弱2衍射對分辨本領的影響光學儀器上用的透鏡的直經(jīng)越小，產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象越明顯，分辨本領就越 3衍射光柵(1)定義：在兩個螺桿上繃上許多平行的細金屬線，或者在玻璃片上刻上許多均勻細槽的光學器件(2)種類： 光柵和 光柵(3)透射光柵衍射圖樣是 和 的共同結果 的結果使光柵衍射的亮條紋的寬度比單縫衍射時窄得多，明條紋又細又亮低低透射透射反射反射單縫衍射單縫衍射多縫干涉多縫干涉多縫干涉多縫干涉二、光的偏振1偏振現(xiàn)象：(1)波的偏振：如果橫波只沿著某一個 的方向振動，在物理學上就叫做波
3、的偏振(2)只有 才存在偏振(3)偏振光：通過偏振鏡的光特定特定橫波橫波垂直垂直 任何任何 均勻均勻 一致一致 垂直垂直 (3)起偏器和檢偏器 起偏器：用于獲得 的偏振片 檢偏器：為了檢查通過起偏器的光是不是 ，在起偏器后面再放的那一個偏振片 起偏器和檢偏器都是偏振片偏振光偏振光偏振光偏振光3偏振現(xiàn)象的應用：立體電影、照相機鏡頭前的偏振鏡、檢查應力的分布情況、 預報地震地震三、激光與全息照相1激光及其特性激光是 受激輻射產(chǎn)生的光，激光光束中所有光子都是相互關聯(lián)的，它們的 一致、 一致、 一致、一致、 方向一致，所以激光具有 好、 強、 高等特點原子原子頻率頻率相位相位偏振方向偏振方向傳播傳播單
4、色性單色性方向性方向性亮度亮度2激光的應用(1)在家中，CD、VCD、有線電視；(2)在聯(lián)網(wǎng)的計算機上，收集圖文信息、收發(fā)電子郵件、網(wǎng)上購物；(3)在醫(yī)院里，治療 、整容美容；(4)在軍事領域，激光制導炸彈、 、跟蹤目標、傳遞軍事情報疾病疾病測量距離測量距離3激光與全息照相(1)全息照相的原理全息照相是應用光的 實現(xiàn)的(2)全息照相與普通照相相比具有的突出特點：觀察再現(xiàn)的圖象時，看到的三維立體圖象和原來的物體幾乎 發(fā)現(xiàn)一個物體部分被遮擋了，改變一下角度，就能觀察到被遮擋的部分干涉干涉一模一樣一模一樣 一張全息照片的大部分被損壞或丟失，只留下一小部分，從這一小部分照片 再現(xiàn)原物的全貌 可以在同一
5、張底片上記錄多張圖象，再現(xiàn)時可以在不同的角度上分別觀察到兩個不同物體的像而 .仍可仍可不互相干擾不互相干擾一、對光的衍射的理解1光產(chǎn)生明顯衍射的條件障礙物或小孔的尺寸可以跟光的波長相比差不多，甚至比光的波長小2衍射圖樣的特點(1)單縫衍射：單色光通過狹縫時，在屏幕上出現(xiàn)明暗相間的條紋，中央為亮條紋中央條紋最寬最亮，兩側的亮紋逐漸變暗變窄；白光通過狹縫時，在屏上出現(xiàn)彩色條紋，中央為白條紋 波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大；單縫不變時，光波波長的中央條紋寬，條紋間距大 (2)圓孔衍射：光通過小孔(孔很小)時，在光屏上出現(xiàn)明暗相間的圓環(huán)如圖521所示 圖521 (3)圓板衍射(泊松亮斑)
6、 若在單色光(如激光)傳播途中放一個較小的圓形障礙物，會發(fā)現(xiàn)在影的中心有一個亮斑，這就是著名的泊松亮斑衍射圖樣如圖522所示 中央是亮斑，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)圖圖522【例1】在單縫衍射實驗中，下列說法正確的是()A將入射光由黃光換成綠光，衍射條紋間距變窄B使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄C換用波長較長的光照射，衍射條紋間距變寬D增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬 解析當單縫寬度一定時，波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯，即光偏離直線傳播的路徑越遠，條紋間距也越大，A，C正確；當光的波長一定時，單縫寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，條紋間距越大，B錯誤；光的波長一定、單
7、縫寬度也一定時，增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距也會變寬，D正確 答案ACD2相同點(1)都有明暗相間的條紋，條紋都是光波疊加時加強或削弱的結果(2)都是波特有的現(xiàn)象，表明光是一種波【例2】如圖523所示，a、b、c、d四個圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣，分析各圖樣的特點可以得出的正確結論是()圖523 Aa、b是光的干涉圖樣 Bc、d是光的干涉圖樣 C形成a圖樣的光的波長比形成b圖樣光的波長短 D形成c圖樣的光的波長比形成d圖樣光的波長短答案答案A三、對光的偏振的理解1偏振片上的“狹縫”表示透振方向，而不是刻上的真實狹縫2只要光的振動方向不與透振方向垂直，都可以不同程度地通過偏
8、振片，不過強度要比振動方向與透振方向平行的光弱一些 3自然光和偏振光自然光自然光偏振光偏振光光的光的來源來源直接從光源發(fā)出的光直接從光源發(fā)出的光自然光通過起偏振器后的光自然光通過起偏振器后的光光的光的振動振動方向方向在垂直于光的傳播方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿所的平面內(nèi)，光振動沿所有方向，且沿各個方向有方向，且沿各個方向振動的光強度都相同振動的光強度都相同在垂直于光的傳播方向的平在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿某一特定方面內(nèi)，光振動沿某一特定方向向(與起偏振器透振方向一與起偏振器透振方向一致致)舉例舉例太陽、電燈、蠟燭火焰太陽、電燈、蠟燭火焰等直接發(fā)出的光等直接發(fā)出的光自然
9、光在介質(zhì)表面反射和折自然光在介質(zhì)表面反射和折射形成的光射形成的光 4.偏振現(xiàn)象的應用舉例(1)在攝影中的應用：在鏡頭前安裝一片偏振濾光片，可以阻擋反射光進入鏡頭(2)電子表的液晶顯示屏：在兩塊透振方向垂直的偏振片當中插進一個液晶盒，可以控制光線顯示數(shù)字(3)夜晚行車時，車燈眩光的消除用的就是光的偏振原理(4)立體電影也利用了光的偏振原理【例3】(2014江蘇高考)如圖524所示，白熾燈的右側依次平行放置偏振片P和Q，A點位于P、Q之間，B點位于Q右側旋轉(zhuǎn)偏振片P，A、B兩點光的強度變化情況是()圖524 AA、B均不變 BA、B均有變化 CA不變，B有變化 DA有變化，B不變 解析白熾燈光包含
10、各方向的光，且各個方向的光強度相等，所以旋轉(zhuǎn)偏振片P時各方向透射光強度相同，故A點光的強度不變；白熾燈光經(jīng)偏振片P后為偏振光，當Q旋轉(zhuǎn)時，只有與P的偏振方向一致時才有光透過Q，因此B點的光強有變化，選項C正確 答案C四、激光的應用1利用激光通過光導纖維實現(xiàn)通信(利用激光的單色性好，便于調(diào)制)2激光雷達測距、測速(方向性好，結合多普勒效應)3DVD、CD唱機、電腦光驅(qū)(方向性好)4醫(yī)學上的“激光刀”、激光雕刻、激光切割、激光焊接、受控核聚變(能量集中及高能量)5全息照相技術【例4】下列說法正確的是()A激光可用于測距B激光能量十分集中，只可用于加工金屬材料C外科研制的“激光刀”可以有效地減少細菌的感染D激光可用于全息照相，有獨特的特點 解析激光平行度好，即使在傳播了很遠的距離之后，它仍保持一定的強度，此特點可用于激光測距，選項A正確；激光的亮度高，能量十分集中，可用于金屬加工、激光醫(yī)療、激光美容、激光武器等，選項B錯誤；激光具有很高的相干性，可用于全息照相，由于它記錄了光的相位信息，所以看起來跟真的一樣，立體感較強，選項D正確；由于激光亮度高、能量大，在切割皮膚的同時，也能殺滅細菌，所以選項C正確 答案ACD
高中物理 光的衍射 光的偏振 激光與全息照相課件 魯科版選修34
