選修3-4光的衍射與偏振(有動(dòng)畫)學(xué)習(xí)資料

1、選修3-4光的衍射與偏振(有動(dòng)畫)產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：只有縫的寬度或障礙物的只有縫的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)尺寸跟波長(zhǎng)相差不多相差不多,或者或者比波比波長(zhǎng)更小時(shí)長(zhǎng)更小時(shí)，波將產(chǎn)生明顯的衍，波將產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象。射現(xiàn)象。圖中的波長(zhǎng)圖中的波長(zhǎng)縫的寬度縫的寬度d明顯衍射明顯衍射(兩亮條紋間距離兩亮條紋間距離)尺寸接近尺寸接近圓孔圓孔單縫單縫PH*SG*SA AB BS S1 1、 孔較大時(shí)孔較大時(shí)屏上屏上出現(xiàn)清晰的光斑出現(xiàn)清晰的光斑 2 2、 孔較小時(shí)孔較小時(shí)屏上出屏上出現(xiàn)衍射花樣現(xiàn)衍射花樣圓孔衍射圓孔衍射圓屏圓屏泊松亮斑泊松亮斑光的干涉有力地證明了光是一種波，具有波的

2、特性。那它一定能發(fā)生衍射現(xiàn)象。大量實(shí)驗(yàn)表明：大量實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)縫很大時(shí)，光沿直線傳播，減小縫寬，亮斑當(dāng)縫很大時(shí)，光沿直線傳播，減小縫寬，亮斑隨之減小，當(dāng)縫寬調(diào)得很窄時(shí)，亮斑不但不繼續(xù)隨之減小，當(dāng)縫寬調(diào)得很窄時(shí)，亮斑不但不繼續(xù)減小，反而變大，偏離原來直線傳播方向，成為減小，反而變大，偏離原來直線傳播方向，成為明暗相間的條紋。明暗相間的條紋。一、一、光的衍射光的衍射1.光的衍射：光離開直線路徑繞到障礙物光的衍射：光離開直線路徑繞到障礙物陰影區(qū)域內(nèi)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做光的衍射。陰影區(qū)域內(nèi)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做光的衍射。 任何障礙物都可以使光發(fā)生衍射，衍任何障礙物都可以使光發(fā)生衍射，衍射現(xiàn)象是波所特有的現(xiàn)象。

3、射現(xiàn)象是波所特有的現(xiàn)象。2.產(chǎn)生產(chǎn)生明顯明顯衍射的條件：障礙物或小孔的衍射的條件：障礙物或小孔的尺寸跟光的波長(zhǎng)相差不多或比光的波長(zhǎng)小。尺寸跟光的波長(zhǎng)相差不多或比光的波長(zhǎng)小。1 1、單縫衍射條紋的特征、單縫衍射條紋的特征(1)(1)、中央亮紋寬而亮、中央亮紋寬而亮(2)(2)、兩側(cè)條紋具有對(duì)稱性，亮紋較窄、較暗、兩側(cè)條紋具有對(duì)稱性，亮紋較窄、較暗不同縫寬的單縫衍射不同縫寬的單縫衍射不同色光的單縫衍射不同色光的單縫衍射圓孔衍射圓孔衍射單縫衍射單縫衍射PH*SG*S圓屏衍射圓屏衍射泊松亮斑泊松亮斑2、圓孔衍射 當(dāng)光波射到小圓孔時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。A AB BS S1 1、 孔較大時(shí)孔較大時(shí)屏上屏上

4、出現(xiàn)清晰的光斑出現(xiàn)清晰的光斑 2 2、 孔較小時(shí)孔較小時(shí)屏上出屏上出現(xiàn)衍射花樣現(xiàn)衍射花樣圓孔衍射圓孔衍射圓屏衍射圓屏衍射泊松亮斑泊松亮斑3、其他衍射圖樣泊松亮斑圓屏衍圓屏衍射射圓孔衍圓孔衍射射鋼針的鋼針的衍射衍射1 1、光的干涉和衍射圖樣區(qū)別、光的干涉和衍射圖樣區(qū)別雙縫干涉圖樣特點(diǎn)：雙縫干涉圖樣特點(diǎn)：?jiǎn)慰p衍射圖象特點(diǎn)：?jiǎn)慰p衍射圖象特點(diǎn)：光的干涉和光的衍射的比較光的干涉和光的衍射的比較2 2、雙縫干涉和單縫衍射都是光波疊加的結(jié)果，只、雙縫干涉和單縫衍射都是光波疊加的結(jié)果，只是干涉條紋是有限的幾束光的疊加，而衍射條紋是干涉條紋是有限的幾束光的疊加，而衍射條紋可認(rèn)為是極多且復(fù)雜的相干光的疊加?？烧J(rèn)為

5、是極多且復(fù)雜的相干光的疊加。明暗相間、中間較寬較亮，兩明暗相間、中間較寬較亮，兩邊對(duì)稱亮度漸減弱邊對(duì)稱亮度漸減弱明暗相間、等間距、等亮度明暗相間、等間距、等亮度 1.1.橫波的偏振現(xiàn)象橫波的偏振現(xiàn)象現(xiàn)象！現(xiàn)象！光的光的波動(dòng)性波動(dòng)性 光的干涉、衍射光的干涉、衍射 . .光波是光波是橫波橫波 光的偏振光的偏振 . .機(jī)械橫波與縱波的區(qū)別機(jī)械橫波與縱波的區(qū)別機(jī)械波穿過狹縫機(jī)械波穿過狹縫受機(jī)械受機(jī)械波相關(guān)波相關(guān)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)，啟發(fā)，由光波由光波是否具是否具有偏振有偏振的特性，的特性，可以判可以判斷光波斷光波是橫波是橫波還是縱還是縱波波2.2.實(shí)驗(yàn)：光波的偏振現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)：光波的偏振現(xiàn)象3.3.光波的偏振

6、現(xiàn)象分析光波的偏振現(xiàn)象分析偏振片偏振片:由特定的材料制成，它由特定的材料制成，它上面有一個(gè)特殊的方向（叫做上面有一個(gè)特殊的方向（叫做透振方向），只有振動(dòng)方向與透振方向），只有振動(dòng)方向與透振方向平行的光波才能通過透振方向平行的光波才能通過偏振片偏振片對(duì)光波的作用偏振片偏振片對(duì)光波的作用就像狹縫對(duì)于機(jī)械波中繩波的就像狹縫對(duì)于機(jī)械波中繩波的作用一樣作用一樣 當(dāng)只有一塊偏振片時(shí)，當(dāng)只有一塊偏振片時(shí)，以光的傳播方向?yàn)檩S旋以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片，透射光的強(qiáng)轉(zhuǎn)偏振片，透射光的強(qiáng)度不變但亮度比沒有度不變但亮度比沒有加偏振片時(shí)要暗一些。加偏振片時(shí)要暗一些。當(dāng)加兩塊偏振片時(shí)，當(dāng)加兩塊偏振片時(shí)，透射透射光的強(qiáng)

7、度比通過一塊偏振光的強(qiáng)度比通過一塊偏振片時(shí)要弱片時(shí)要弱透振方向透振方向平行平行時(shí)，透射光的強(qiáng)度最大時(shí)，透射光的強(qiáng)度最大當(dāng)兩塊偏振片的透振方向當(dāng)兩塊偏振片的透振方向垂直垂直時(shí)，透射光的強(qiáng)度最時(shí)，透射光的強(qiáng)度最弱，幾乎為零弱，幾乎為零. .（1 1）、太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直）、太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫做向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫做自然光自然光。4.4.光波的偏振現(xiàn)象產(chǎn)生的原因光波的偏振現(xiàn)象產(chǎn)生的原因光振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻光振動(dòng)沿各

8、個(gè)方向均勻分布的光就是分布的光就是自然光自然光光振光振動(dòng)沿著特定方向的光就是動(dòng)沿著特定方向的光就是偏偏振光振光。（2 2）、自然光通過第一個(gè)偏振片（叫做起偏器）之后，）、自然光通過第一個(gè)偏振片（叫做起偏器）之后，只有只有振動(dòng)方向振動(dòng)方向跟偏振片的跟偏振片的透振方向透振方向一致的光波才能一致的光波才能通過通過. .也就是說，通過第一個(gè)偏振片的光波，在垂直也就是說，通過第一個(gè)偏振片的光波，在垂直于傳播方向的平面上，只沿著一個(gè)特定的方向振于傳播方向的平面上，只沿著一個(gè)特定的方向振動(dòng)這種光叫動(dòng)這種光叫做偏振光。做偏振光。光的偏振證明光是一種橫波。光的偏振證明光是一種橫波。檢偏器檢偏器 檢檢 偏偏起偏器

9、起偏器光的偏振現(xiàn)象很常光的偏振現(xiàn)象很常見除了從光源（如太陽(yáng)、見除了從光源（如太陽(yáng)、電燈等）直接發(fā)出的光以外，電燈等）直接發(fā)出的光以外，我們通常看到的絕大部分光，我們通常看到的絕大部分光，都是偏振光都是偏振光自然光射到兩自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，如果光入種介質(zhì)的界面上，如果光入射的方向合適，使反射光與射的方向合適，使反射光與折射光之間的夾角恰折射光之間的夾角恰好是好是90，這時(shí)，反射光和折射，這時(shí)，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直。方向互相垂直。5.5.光波的偏振現(xiàn)象的應(yīng)用光波的偏振現(xiàn)象的應(yīng)用 在拍攝日落時(shí)水面下的景物、池中的游魚、在拍攝日落時(shí)水面下的景

10、物、池中的游魚、玻璃櫥窗里的陳列物的照片時(shí)，由于水面或玻璃玻璃櫥窗里的陳列物的照片時(shí)，由于水面或玻璃表面的反射光的干擾，常使景像不清楚如果在表面的反射光的干擾，常使景像不清楚如果在照相機(jī)鏡頭前裝一片偏振濾光片，讓它的透振方照相機(jī)鏡頭前裝一片偏振濾光片，讓它的透振方向與反射光的偏振方向垂直，就可以減弱反射光向與反射光的偏振方向垂直，就可以減弱反射光而使景像清晰而使景像清晰偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：拍攝偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：拍攝 在觀察某些實(shí)物時(shí)，由于物體表面強(qiáng)烈的反在觀察某些實(shí)物時(shí)，由于物體表面強(qiáng)烈的反射光的干擾看不清楚如果在戴上加了偏光鏡的射光的干擾看不清楚如果在戴上加了偏光鏡的眼鏡，使它的透振方向與反射光的

11、偏振方向垂直，眼鏡，使它的透振方向與反射光的偏振方向垂直，就可以減弱反射光而使景像清晰就可以減弱反射光而使景像清晰偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：偏光眼鏡偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：偏光眼鏡偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：偏光眼鏡偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：偏光眼鏡 液晶顯示器是一個(gè)由上下兩片導(dǎo)電玻制成的液晶顯示器是一個(gè)由上下兩片導(dǎo)電玻制成的液晶盒，盒內(nèi)充有液晶，四周用密封材料液晶盒，盒內(nèi)充有液晶，四周用密封材料膠框密封，盒的兩個(gè)外側(cè)貼有偏光片。膠框密封，盒的兩個(gè)外側(cè)貼有偏光片。 偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：液晶顯示偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：液晶顯示偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：液晶顯示偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：液晶顯示如果有光線進(jìn)入如果有光線進(jìn)入,通過第通過第一個(gè)偏振片后，將被液晶一個(gè)偏振片

12、后，將被液晶分子逐漸改變偏振方向分子逐漸改變偏振方向.由由于光線沿著分子排列的方于光線沿著分子排列的方向傳播，光線最終將從另向傳播，光線最終將從另一端射出一端射出如果兩玻璃板之間加上如果兩玻璃板之間加上電壓，分子排列方向?qū)⑴c電壓，分子排列方向?qū)⑴c電場(chǎng)方向平行，光線由于電場(chǎng)方向平行，光線由于不能扭轉(zhuǎn)將不會(huì)通過第二不能扭轉(zhuǎn)將不會(huì)通過第二個(gè)極板個(gè)極板 單縫寬度變化，中央明紋寬度如何變化？單縫寬度變化，中央明紋寬度如何變化？越大，越大， 越大，衍射效應(yīng)越明顯越大，衍射效應(yīng)越明顯. .1 入射波長(zhǎng)變化，衍射效應(yīng)如何變化入射波長(zhǎng)變化，衍射效應(yīng)如何變化 ? ? 液晶顯示器就是利用液晶顯示器就是利用這一特性，在上下兩這一特性，在上下兩