人教版選修34 第十三章第5、6節(jié) 光的衍射 光的偏振 課件（34張）.ppt

1 觀察光的衍射現(xiàn)象 認(rèn)識(shí)衍射條紋的特點(diǎn) 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(yīng)用 1 光的衍射 1 光的衍射現(xiàn)象 光在傳播過程中 遇到障礙物或小孔時(shí) 光將直線傳播的路徑而繞到障礙物后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象 改變 單縫衍射 單色光通過狹縫時(shí) 在屏幕上出現(xiàn)相間的條紋 中央為條紋 中央條紋最寬最亮 其余條紋變窄變暗 白光通過狹縫時(shí) 在屏上出現(xiàn)條紋 中央為條紋 圓孔衍射 光通過小孔 孔很小 時(shí)在屏幕上會(huì)出現(xiàn)相間的圓環(huán) 泊松亮斑 障礙物的衍射現(xiàn)象 各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射 使影的輪廓模糊不清 若在單色光傳播途中 放一個(gè)較小的圓形障礙物 會(huì)發(fā)現(xiàn)在陰影中心有一個(gè) 這就是著名的泊松亮斑 明暗 亮 彩色 白 明暗 亮斑 2 產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件 在障礙物或小孔的尺寸可以跟光的波長 甚至比光的波長還要的時(shí)候 就會(huì)出現(xiàn)明顯的衍射現(xiàn)象 3 光的衍射現(xiàn)象和光的直線傳播的關(guān)系 光的直線傳播只是一個(gè)近似的規(guī)律 當(dāng)光的波長比或小的多時(shí) 光可以看成沿直線傳播 在孔或障礙物尺寸可以跟波長相比 甚至比波長還要小時(shí) 現(xiàn)象就十分明顯 相比 小 障礙物 小孔 衍射 2 衍射光柵 1 衍射光柵的結(jié)構(gòu) 由許多的狹縫排列起來形成的光學(xué)儀器 2 衍射圖樣的特點(diǎn) 與單縫衍射相比 衍射條紋的寬度 亮度 3 衍射光柵的種類 反射光柵 透射光柵 等寬 等距離 變窄 增加 3 光的偏振 1 偏振現(xiàn)象 自然光 由太陽 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的光 而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的都相同 這樣的光叫做自然光 偏振光 自然光垂直透過某一偏振片后 其振動(dòng)方向沿著偏振片的方向 即在垂直于傳播方向的平面上 只沿著某一特定方向振動(dòng) 這樣的光稱為偏振光 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光 入射角變化時(shí)偏振的程度也有所變化 一切方向振動(dòng) 強(qiáng)度 透振 偏振 只有橫波才有偏振現(xiàn)象 2 偏振現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用 攝影中應(yīng)用偏振光 為了消除反射光的影響 在鏡頭前安裝一片偏振片 讓它的透射方向與反射光的偏振方向 阻擋了反射光進(jìn)入鏡頭 電子表的液晶顯示屏 在兩塊透振方向互相的偏振片當(dāng)中插進(jìn)一個(gè)液晶盒 液晶具有各向異性的屬性 特別是對(duì)偏振光經(jīng)過液晶時(shí) 其振動(dòng)方向會(huì)旋轉(zhuǎn)90 利用這種特性控制光通過或不通過 從而顯示數(shù)字的形狀 垂直 垂直 1 下列說法正確的是 a 自然光就是白光b 自然光一定是復(fù)色光c 單色光不是自然光d 自然光可以是單色光 也可以是復(fù)色光解析 自然光的振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻分布 不一定是復(fù)色光 復(fù)色光只是說明光的組成部分 自然光也可以是單色光 答案 d 2 關(guān)于光的衍射現(xiàn)象 下面說法正確的是 a 紅光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋b 白光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋c 光照到不透明小圓盤上出現(xiàn)泊松亮斑 說明發(fā)生了衍射d 光照到較大圓孔上出現(xiàn)大光斑 說明光沿直線傳播 不存在光的衍射解析 單色光照到狹縫上產(chǎn)生的衍射圖樣是亮暗相間的直條紋 白光的衍射圖樣是彩色條紋 光照到不透明小圓盤上 在其陰影處出現(xiàn)光點(diǎn) 是衍射現(xiàn)象 光的衍射現(xiàn)象只有明顯與不明顯之分 選項(xiàng)d中屏上大光斑只是衍射現(xiàn)象不明顯 不能認(rèn)為不存在衍射現(xiàn)象 答案 ac 3 以下哪些現(xiàn)象可以說明光波是橫波 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動(dòng)性 即光是一種波 選項(xiàng)a錯(cuò) 光的偏振表明光是橫波 因?yàn)橹挥袡M波能發(fā)生光的偏振現(xiàn)象 選項(xiàng)b正確 光的色散可表明光是單色光還是復(fù)色光 選項(xiàng)c錯(cuò) 光的反射不能說明啥問題 選項(xiàng)d錯(cuò) 答案 b 4 在觀察光的衍射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中 通過緊靠眼睛的卡尺測(cè)腳形成的狹縫觀看遠(yuǎn)處的線狀白熾燈絲 燈絲或燈管都要平行于狹縫 可以看到 a 黑白相間的直條紋b 黑白相間的弧狀條紋c 彩色的直條紋d 彩色的弧狀條紋解析 白熾燈 或日光燈管 發(fā)出的光是復(fù)色光 其中各種色光的波長不同 產(chǎn)生的單縫衍射的圖樣中條紋寬度和間距都不相同 因此各單色光亮紋或暗紋不能完全重疊在一起 所以成為彩色條紋 因?yàn)楠M縫 所以是彩色直條紋 故選項(xiàng)c正確 a b d錯(cuò)誤 答案 c 1 單縫衍射圖樣 1 中央條紋最亮 越向兩邊越暗 條紋間距不等 越靠外 條紋間距越小 2 縫變窄通過的光變少 而光分布的范圍更寬 所以亮紋的亮度降低 3 中央亮條紋的寬度及條紋間距跟入射光的波長及單縫寬度有關(guān) 入射光波長越大 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 2 圓孔衍射圖樣 1 中央是大且亮的圓形亮斑 周圍分布著明暗相間的同心圓環(huán) 且越靠外 圓形亮條紋的亮度越弱 寬度越小 如圖13 5 1所示 2 圓孔越小 中央亮斑的直徑越大 同時(shí)亮度越弱 3 用不同色光照射圓孔時(shí) 得到的衍射圖樣的大小和位置不同 波長越大 中央圓形亮斑的直徑越大 圖13 5 1 4 白光的圓孔衍射圖樣中 中央是大且亮的白色光斑 周圍是彩色同心圓環(huán) 5 只有圓孔足夠小時(shí)才能得到明顯的衍射圖樣 在圓孔由較大直徑逐漸減小的過程中 光屏依次得到幾種不同的現(xiàn)象 圓形亮斑 光的直線傳播 光源的像 小孔成像 明暗相間的圓環(huán) 衍射圖樣 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 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) 3 圓板衍射圖樣中的亮環(huán)或暗環(huán)間的距離隨著半徑的增大而減小 1 觀察單縫衍射現(xiàn)象時(shí) 把縫寬由0 2mm逐漸增大到0 8mm 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 審題指導(dǎo) 清楚發(fā)生明顯衍射的條件 衍射圖樣在單縫寬度變化時(shí)的變化規(guī)律 解析 由單縫衍射實(shí)驗(yàn)的調(diào)整與觀察可知 狹縫寬度越小 衍射現(xiàn)象越明顯 衍射條紋越寬 條紋間距也越大 將縫調(diào)寬 現(xiàn)象向相反方向變化 故選項(xiàng)a正確 答案 a 狹縫寬度越小 衍射現(xiàn)象越明顯 衍射條紋越寬 但因通過狹縫的光的能量減小 衍射條紋亮度減弱 因此 觀察衍射現(xiàn)象時(shí) 并不是狹縫越窄了越好 名師點(diǎn)睛 1 單縫衍射可以理解為若干個(gè)干涉 從而理解條紋相間排列 2 光波的波長增大 衍射條紋 干涉條紋的寬度都變大 3 復(fù)色光的衍射或干涉圖樣 可認(rèn)為各單色光單獨(dú)照射所成圖樣的疊加 2 2012 上海高考 下圖13 5 2為紅光或紫光通過雙縫或單縫所呈現(xiàn)的圖樣 則 圖13 5 2 a 甲為紫光的干涉圖樣b 乙為紫光的干涉圖樣c 丙為紅光的干涉圖樣d 丁為紅光的干涉圖樣 審題指導(dǎo) 在分析干涉 衍射圖樣的區(qū)別時(shí) 主要注意圖樣條紋寬度的情況 若條紋寬度相等 則是干涉條紋 若中間條紋最寬 兩邊越來越窄 則是衍射條紋 分析光的顏色時(shí) 主要是看條紋的間距 波長越長 條紋越寬 間距越大 解析 雙縫干涉條紋是等間距的條紋 單縫衍射條紋是中間最寬 兩邊越來越窄的條紋 因此甲 乙是干涉條紋 丙 丁是衍射條紋 干涉條紋中 光的波長越長 條紋越寬 因此甲是紅光 乙是紫光 同一單縫衍射條紋 波長越長 條紋越寬 丙是紅光衍射條紋 丁是紫光衍射條紋 答案 b 區(qū)分雙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)的亮條紋逐漸變窄 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 1 自然光與偏振光的對(duì)比 2 偏振光的產(chǎn)生方式 1 自然光在玻璃 水面等表面反射時(shí) 反射光和折射光都是偏振光 入射角變化時(shí)偏振的程度也會(huì)變化 自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上 如果光入射的方向合適 使反射光和折射光之間的夾角恰好是90 時(shí) 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 自然光經(jīng)過偏振片 起偏器 后能形成偏振光 偏振光可以用另一個(gè)偏振片 檢偏器 檢驗(yàn) 名師點(diǎn)睛 1 平時(shí)看到的光 除直接從光源發(fā)出的以外 都是偏振光 2 只有橫波才能發(fā)生偏振現(xiàn)象 光是橫波 3 奶粉的碳水化合物 糖 的含量是一個(gè)重要指標(biāo) 利用旋光儀這種儀器可以用來測(cè)量糖溶液的濃度 從而測(cè)定含糖量 其原理是 偏振光通過糖的水溶液后 若迎著射來的光線看 偏振光的偏振方向會(huì)以傳播方向?yàn)檩S線 旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度 這一角度稱為 旋光角 的值與糖溶液的濃度有關(guān) 將 的測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較 就能確定被測(cè)樣品的含糖量了 如圖13 5 3所示 s是自然光源 a b是偏振片 繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片b 使到達(dá)o處的光最強(qiáng) 然后將被測(cè)樣品p置于a b之間 則下列說法中正確的是 圖13 5 3 a 到達(dá)o處光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱b 到達(dá)o處光的強(qiáng)度不會(huì)明顯減弱c 將偏振片b轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度 使得o處光的強(qiáng)度最大 則偏振片b轉(zhuǎn)過的角度等于 d 將偏振片a轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度 使得o處光的強(qiáng)度最大 則偏振片a轉(zhuǎn)過的角度等于 審題指導(dǎo) 光線經(jīng)過被測(cè)樣品后 偏振方向旋轉(zhuǎn)了 角度 要使光能穿過兩偏振片 則a b相差的角度也需是 角 解