2019高中物理 第十三章 5+6 光的衍射 光的偏振課件 新人教版選修3-4

1、自 主 學(xué) 習(xí) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 5 光的衍射 6 光的偏振 學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道光的衍射現(xiàn)象，知道幾種衍射現(xiàn)象的 圖樣2.理解光產(chǎn)生明顯衍射的條件(重點(diǎn))3.知道光 的偏振現(xiàn)象，知道偏振是橫波特有的性質(zhì)(難點(diǎn))4.知 道偏振光和自然光，知道偏振光的應(yīng)用 合 作 探 究 重 難 疑 點(diǎn) 課 時(shí) 作 業(yè) 1定義：光通過很小的狹縫(或圓孔)時(shí)，明 顯地偏離了_的方向，在屏上應(yīng)該出現(xiàn) 陰影的區(qū)域出現(xiàn)明條紋或亮斑，應(yīng)該屬于亮區(qū)的 地方也會(huì)出現(xiàn)_的現(xiàn)象 2衍射圖象：衍射時(shí)產(chǎn)生的_或光 環(huán) 直線傳播 暗條紋或暗斑 明暗條紋 3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_最

2、亮，其余條紋變_變暗；白光通過狹縫時(shí)，在屏上出現(xiàn) _條紋，中央為_條紋 4圓孔衍射：光通過小孔時(shí)(孔很小)在屏幕上會(huì)出 現(xiàn)_相間的圓環(huán) 5泊松亮斑：障礙物的衍射現(xiàn)象 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 _ 明暗 亮寬 窄 彩色 白 明暗 亮班 泊松亮斑 衍射和干涉條紋都是明暗相間的，兩種條紋 是否完全一樣？ 【提示】不一樣衍射條紋是中間最寬、 最亮，從中央向兩側(cè)逐漸變窄、變暗；干涉條紋 是等間距的條紋，即寬度和亮度相同 1白光通過盛水的玻璃杯，在適當(dāng)?shù)慕嵌龋?可看到彩色光，是光的衍射現(xiàn)象( ) 2

3、菜湯上的油花呈現(xiàn)彩色，是光的折射現(xiàn) 象( ) 3用兩支圓柱形鉛筆并在一起，形成一個(gè)狹 縫，使狹縫平行于日光燈，會(huì)看到彩色的衍射條 紋( ) 偏振現(xiàn)象偏振現(xiàn)象 只有沿偏振片的只有沿偏振片的“_方向方向”振動(dòng)的光波振動(dòng)的光波 才能通過偏振片才能通過偏振片 結(jié)論結(jié)論偏振現(xiàn)象表明光是一種偏振現(xiàn)象表明光是一種_ 偏振光的形成偏振光的形成 (1)自然光通過自然光通過_后得到偏振光后得到偏振光 (2)自然光在介質(zhì)表面反射時(shí)，自然光在介質(zhì)表面反射時(shí)， _光和光和 _光都是偏振光光都是偏振光 偏振現(xiàn)象的應(yīng)偏振現(xiàn)象的應(yīng) 用用 (1)照相機(jī)鏡頭前照相機(jī)鏡頭前 (2)電子表的液晶顯示電子表的液晶顯示 透振 橫波 偏振

4、片 反射 折射 自然光和偏振光有什么不同？ 【提示】自然光沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的 強(qiáng)度都相同，而偏振光只在垂直于傳播方向的平 面上，沿著某個(gè)特定的方向振動(dòng) 1凡是波都有偏振現(xiàn)象( ) 2反射可以引起自然光的偏振( ) 3拍攝水中游魚時(shí)，在鏡前裝一偏振片是利 用光的偏振現(xiàn)象( ) 學(xué)生分組探究一單縫衍射圖樣的特點(diǎn) 第1步探究分層設(shè)問，破解疑難 1白光經(jīng)單縫衍射和雙縫干涉產(chǎn)生的條紋有 什么共同特點(diǎn)？ 【提示】都是中央為白色條紋，兩側(cè)為彩 色條紋 2光遇到小孔、單縫或障礙物時(shí)，衍射現(xiàn)象 可能發(fā)生，也可能不發(fā)生，這種說法對(duì)嗎？ 【提示】不對(duì)光遇到小孔、單縫或障礙 物時(shí)，衍射現(xiàn)象只有明顯與不明顯之分，無

5、發(fā)生 與不發(fā)生之別 第2步結(jié)論自我總結(jié)，素能培養(yǎng) 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單縫衍射與雙縫干涉的比較： 名稱項(xiàng)目名稱項(xiàng)目 單縫衍射單縫衍射雙縫干涉雙縫干涉 不同點(diǎn)不同點(diǎn) 產(chǎn)生條產(chǎn)生條 件件 只要狹縫足夠小，只要狹縫足夠小， 任何光都能發(fā)生任何光都能發(fā)生

6、 頻率相同的兩頻率相同的兩 列光波相遇疊列光波相遇疊 加加 條紋寬條紋寬 度度 條紋寬度不等，條紋寬度不等， 中央最寬中央最寬 條紋寬度相等條紋寬度相等 條紋間條紋間 距距 各相鄰條紋間距各相鄰條紋間距 不等不等 各相鄰條紋等各相鄰條紋等 間距間距 亮度亮度 中央條紋最亮，中央條紋最亮， 兩邊變暗兩邊變暗 條紋清晰，亮條紋清晰，亮 度基本相等度基本相等 第3步例證典例印證，思維深化 如圖1351所示的4幅明暗相間的條紋圖 樣，分別是紅光、藍(lán)光各自通過同一個(gè)雙縫干涉 儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同 一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮 紋)則下面的四幅圖從左到右排列，亮條紋的顏 色

7、依次是() A紅黃藍(lán)紫B紅紫藍(lán)黃 C藍(lán)紫紅黃 D藍(lán)黃紅紫 【思路點(diǎn)撥】(1)寬度均勻的是干涉圖樣，不均勻 的是衍射圖樣 (2)不同顏色的光波長不同，波長越大的條紋寬度越 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1、3是 干涉條紋，2、4是衍射條紋 干涉條紋中，光的波長越長，條紋越寬，因 此1是紅光，3是藍(lán)光同一單縫衍射條紋，波長 越長，條紋越寬，因此2是紫光，4是黃光 【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)的條紋變窄

8、(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 第4步巧練精選習(xí)題，落實(shí)強(qiáng)化 1(多選)在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，下列說法中正 確的是() A將入射光由黃色換成綠色，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(dāng)單縫寬度一定時(shí)，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(yuǎn)， 條紋間距也越大；當(dāng)光的波長一定時(shí)，單縫寬度 越小，衍射現(xiàn)象越明顯，條紋間距越大；光的波 長一定、單縫寬度也一定時(shí)，增大單縫到屏的距 離，衍射

9、條紋間距也會(huì)變寬，故選項(xiàng)A、C、D正 確 【答案】ACD 2(多選)(2014漢中檢測)如圖1352甲、 乙所示，是單色光通過窄縫后形成明暗相間的兩 種條紋圖樣，下列判斷正確的是() 圖1352 A甲為單縫衍射的圖樣 B乙為雙縫干涉的圖樣 C甲為雙縫干涉的圖樣 D乙為單縫衍射的圖樣 【解析】甲圖中的條紋寬度不等，中央寬， 兩側(cè)窄，應(yīng)為單縫衍射圖樣乙圖中的條紋等寬 等距，應(yīng)為雙縫干涉圖樣，故A、B正確，C、D 錯(cuò)誤 【答案】AB 學(xué)生分組探究二自然光和偏振光的比較 第1步探究分層設(shè)問，破解疑難 1自然光和偏振光的主要區(qū)別是什么？ 【提示】在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，自 然光沿所有方向振動(dòng)，偏振光沿

10、某一特定方向振 動(dòng) 2自然光經(jīng)水面反射的光一定是偏振光嗎？ 【提示】經(jīng)水面反射和折射的光都是偏振 光 第2步結(jié)論自我總結(jié)，素能培養(yǎng) 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)過偏振片時(shí)現(xiàn)象比較 (1)如圖1353，自然光通過偏振片后變成偏 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 圖1353 (2)如圖1354(1)、(2)，偏振光經(jīng)過偏振片 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

11、，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 (1)(2) 圖1354 第3步例證典例印證，思維深化 (多選) 圖1355 在垂直于太陽光的傳播方向前后放置兩個(gè)偏 振片P和Q，在Q的后邊放上光屏，如圖1355所 示，則下列說法正確的是() AQ不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)偏振片P，屏上光的亮度不 變 BQ不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)偏振片P，屏上光的亮度時(shí) 強(qiáng)時(shí)弱 CP不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)偏振片Q，屏上光的亮度不變 DP不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)偏振片Q，屏上光的亮度時(shí)強(qiáng)時(shí)弱 【思路點(diǎn)撥】該題可按如下思路分析：太陽光是自然 光振動(dòng)方向與偏振片的透振方向相同的光透過兩平行偏 振片的透振方向平行時(shí)透光最多，垂直時(shí)不透光 【解析】

12、P是起偏器，它的作用是把太陽光(自然光)轉(zhuǎn) 變?yōu)槠窆?，該偏振光的振?dòng)方向與P的透振方向一致，所以 當(dāng)Q與P的透振方向平行時(shí)，通過Q的光強(qiáng)最大；當(dāng)Q與P的透 振方向垂直時(shí)通過Q的光強(qiáng)最小，即無論旋轉(zhuǎn)P或Q，屏上的 光強(qiáng)都是時(shí)強(qiáng)時(shí)弱 【答案】BD (1)自然光透過偏振片可以變成偏振光 (2)當(dāng)偏振片的偏振方向與光的偏振方向夾角 不同時(shí)，透過偏振片的光的強(qiáng)度不同 第4步巧練精選習(xí)題，落實(shí)強(qiáng)化 1關(guān)于自然光和偏振光，下列觀點(diǎn)正確的是() A自然光能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，而偏振光卻不能 B只有自然光透過偏振片才能獲得偏振光 C自然光只能是白色光，而偏振光不能是白色光 D自然光和偏振光都能使感光底片感光 【解析】振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻分布的光是自然光， 而振動(dòng)沿著特定方向的光是偏振光，但自然光和偏振光 都能發(fā)生干涉、衍射， 所以A錯(cuò)光的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象并不罕見，除了從 光源直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部 分光，都是偏振光，所以B錯(cuò)光的顏色由光的 頻率決定，與光的振動(dòng)方向無關(guān)，所以C錯(cuò)自 然光和偏振光都具有能量，都能使感光底片感光， D正確