4.6光的衍射與偏振+課件+【知識(shí)精研提升】高二上學(xué)期物理教科版（2019）必修第三冊(cè)

6．光的衍射與偏振

復(fù)習(xí)提問(wèn)問(wèn)題1.什么是波的衍射現(xiàn)象？

問(wèn)題2.發(fā)生明顯衍射的條件是什么？波在它傳播的方向上遇到障礙物或孔時(shí)，波繞到障礙物陰影里去繼續(xù)傳的現(xiàn)象叫波的衍射障礙物或孔的尺寸跟波長(zhǎng)差不多或比波長(zhǎng)小。光的干涉現(xiàn)象反映了光的波動(dòng)性，而波動(dòng)性的另一特征是波的衍射現(xiàn)象，光是否具有衍射現(xiàn)象呢？如果有衍射現(xiàn)象，為什么在日常生活中我們沒(méi)有觀察到光的衍射現(xiàn)象呢？水波、聲波都會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，它們發(fā)生衍射的現(xiàn)象特征是什么？光的衍射

一切波都能發(fā)生衍射，通過(guò)衍射把能量傳到陰影區(qū)域，能夠發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸跟波長(zhǎng)差不多．

取一個(gè)不透光的屏，在它的中間裝上一個(gè)寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫，用平行的單色光照射，在縫后適當(dāng)距離處放一個(gè)像屏．激光束調(diào)節(jié)狹縫寬窄像屏光的衍射單縫衍射條紋的特征光的衍射1、中央亮紋寬而亮．2、兩側(cè)條紋具有對(duì)稱性，亮紋較窄、較暗．光的衍射觀察下列衍射圖樣，分析衍射規(guī)律：不同縫寬的單縫衍射不同色光的單縫衍射光的衍射1、波長(zhǎng)一定時(shí)，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大．2、單縫不變時(shí)，光波波長(zhǎng)的（紅光）中央亮紋越寬，條紋間隔越大．3、白熾燈的單縫衍射條紋為中央亮，兩側(cè)為彩色條紋，且外側(cè)呈紅色，靠近光源的內(nèi)側(cè)為紫色．單縫衍射規(guī)律單縫衍射與雙縫干涉條紋和區(qū)別各明紋或暗紋寬度、亮度基本相等.中央條紋最寬最亮,兩側(cè)條紋寬度、亮度逐漸減?。缮鏃l紋衍射條紋觀察下列衍射圖樣，分析衍射規(guī)律：?jiǎn)慰p衍射規(guī)律1、波長(zhǎng)一定時(shí)，單縫越窄,中央條紋越寬，各條紋間距越大．(衍射越明顯)2、單縫不變時(shí)，波長(zhǎng)大的中央亮紋越寬，條紋間隔越大(衍射越明顯)3、白光（白熾燈）的單縫衍射條紋為中央亮,兩側(cè)為彩色條紋，且外側(cè)呈紅色，靠近光源的內(nèi)側(cè)為紫色．改變縫寬改變波長(zhǎng)光的衍射1衍射圖樣：明暗相間且不等距條紋（中央亮紋）

2單縫衍射規(guī)律

3．衍射條件：縫的尺寸接近波長(zhǎng)或比波長(zhǎng)還要小

一、單縫衍射

1)波長(zhǎng)一定時(shí)，單縫越窄,中央條紋越寬，各條紋間距越大．2)單縫不變時(shí)，波長(zhǎng)大的中央亮紋越寬，條紋間隔越大

3)白光的單縫衍射條紋為中央亮,兩側(cè)為彩色條紋，且外側(cè)呈紅色，靠近光源的內(nèi)側(cè)為紫色．ABS

1、孔較大時(shí)——屏上出現(xiàn)清晰的光斑圓孔衍射二圓孔衍射ABS2、孔較小時(shí)——屏上出現(xiàn)衍射花樣（亮暗相間的不等間距的圓環(huán)，這些圓環(huán)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了光沿直線傳播所能照明的范圍）原因:來(lái)自單縫或圓孔上不同位置的光,在屏上疊加的結(jié)果.圓孔衍射S光的衍射1衍射圖樣：明暗相間且不等距條紋（中央亮紋）

2單縫衍射規(guī)律

3衍射條件：縫的尺寸接近波長(zhǎng)或比波長(zhǎng)還要小

一、單縫衍射二、圓孔衍射1衍射圖樣：明暗相間且不等距的同心圓環(huán)．（中央亮斑）

2衍射條件：孔的尺寸接近波長(zhǎng)或比波長(zhǎng)還要小

三光繞過(guò)障礙物的衍射

不只是狹縫和圓孔，各種不同形狀的物體都能使光發(fā)生衍射，歷史上曾有一個(gè)著名的衍射圖樣——泊松亮斑．實(shí)驗(yàn)：在光束中放一個(gè)不透明圓盤(pán)現(xiàn)象：在不透明圓盤(pán)的陰影后面，出現(xiàn)了一個(gè)亮斑。圓屏衍射泊松亮斑圓屏衍射圖樣泊松亮斑在其影子的中心有一個(gè)亮斑小圓盤(pán)和小圓孔做衍射圖樣特點(diǎn)圓孔衍射圓盤(pán)衍射光的衍射現(xiàn)象不只是狹縫和圓孔，各種不同形狀的物體都能使光發(fā)生衍射，以至使影的輪廓模糊不清，其原因是光通過(guò)物體的邊緣而發(fā)生衍射的結(jié)果．圓屏衍射圓孔衍射鋼針的衍射光的衍射一、單縫衍射二、圓孔衍射三、圓屏衍射1衍射圖樣：明暗相間的不等距的同心圓環(huán)，中心有一個(gè)亮斑（泊松亮斑）

2衍射條件：屏的尺寸接近波長(zhǎng)或比波長(zhǎng)還要小

透射光棚:在玻璃片上刻有許多等寬而又間距相等的平行刻痕，刻痕產(chǎn)生漫反射而不太透光，未刻的部分相當(dāng)于透光的狹縫,一般每毫米有幾十到幾千個(gè)狹縫。反射光柵:在高反射率的金屬上刻痕.六衍射光柵N=1N=2N=3N=4復(fù)習(xí)回憶1.橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波.2.縱波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上的波※機(jī)械波的分類：開(kāi)始上下抖動(dòng)繩：左右推彈簧：開(kāi)始問(wèn)題：橫波（或縱波）的振動(dòng)方向與傳播方向之間的這種關(guān)系能不能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)出來(lái)呢？思考：

※波的振動(dòng)形式?jīng)]有受到木板的阻礙，全部通過(guò)了狹縫。問(wèn)題1：讓一根繩穿過(guò)帶有狹縫的木板，當(dāng)狹縫與振動(dòng)方向平行時(shí)，你看到了什么現(xiàn)象？問(wèn)題2：讓一根繩穿過(guò)帶有狹縫的木板，當(dāng)狹縫與振動(dòng)方向垂直時(shí)，你看到了什么現(xiàn)象？

※波的振動(dòng)形式受到木板的阻礙，不能通過(guò)狹縫。

※波的振動(dòng)形式受到木板一部分的阻礙，有一部分通過(guò)了狹縫。問(wèn)題3：讓一根繩穿過(guò)帶有狹縫的木板，當(dāng)狹縫與振動(dòng)方向既不垂直又不平行時(shí)，你看到了什么現(xiàn)象？問(wèn)題4：讓一根彈簧穿過(guò)帶有狹縫的木板，將木板緩慢旋轉(zhuǎn)，你看到了什么現(xiàn)象？

※無(wú)論狹縫怎樣放置，木板對(duì)波的振動(dòng)形式都沒(méi)有阻礙，都能全部通過(guò)狹縫。偏振現(xiàn)象：1.定義：同一列橫波的振動(dòng)方向一定處在與波傳播方向垂直的平面內(nèi)的某一確定的方向，這種現(xiàn)象叫偏振現(xiàn)象．2.說(shuō)明：只有橫波才能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，偏振現(xiàn)象是橫波特有的一種現(xiàn)象。偏振片：1.定義：能夠?qū)⒆匀还庾兂善窆獾囊环N光學(xué)儀器．2.特點(diǎn)：①由特殊的晶體材料制成，將晶體按一定的方向排列，這個(gè)排列的方向叫“透振方向”。②教材中給出的偏振片上的狹縫是用來(lái)形象地描述它的“透振方向”，實(shí)際上根本不存在。偏振片：一種由高分子薄膜制成的光學(xué)器件，每個(gè)偏振片都有一個(gè)特定的方向，只有沿著這個(gè)方向振動(dòng)的光波才能通過(guò)偏振片，這個(gè)方向叫做“透振方向”。

實(shí)物示意圖箭頭表示透振方向1．觀察光的偏振現(xiàn)象要用偏振片線偏振光的圖示在紙面內(nèi)振動(dòng)垂直紙面的振動(dòng)光的偏振現(xiàn)象PQa.通過(guò)一塊偏振P看太陽(yáng)的透射光。（轉(zhuǎn)動(dòng)P，亮度有無(wú)變化？）實(shí)驗(yàn)：觀察陽(yáng)光通過(guò)偏振片后透射光的強(qiáng)度變化Pb.在偏振片P的后面再放置另一個(gè)偏振片Q，轉(zhuǎn)動(dòng)Q，觀察通過(guò)兩塊偏振片的透射強(qiáng)度有無(wú)變化？甲乙現(xiàn)象：甲圖：轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片P，透射光的強(qiáng)度不變乙圖：轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片Q，透射光強(qiáng)度變化：P、Q偏振片平行時(shí)，透射光最強(qiáng)；P、Q偏振片垂直時(shí)，透射光最暗。自然光：1.定義：一般的普通光源發(fā)出的光，包含了垂直于傳播方向上沿一切振動(dòng)的光，且各個(gè)方向振動(dòng)的光的強(qiáng)度都相同．2.說(shuō)明：①自然光不能顯示出光的偏振現(xiàn)象。②第一個(gè)偏振片叫做起偏器，作用是使只有振動(dòng)方向與透振方向相同的光能夠全部通過(guò)，產(chǎn)生偏振光。3．偏振光---在垂直于傳播方向的平面上，只沿著一個(gè)特定的方向振動(dòng)的光叫偏振光。PQ自然光偏振光起偏器檢偏器光振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻分布的光就是自然光。光振動(dòng)沿著特定方向的光就是偏振光。通過(guò)起偏器P的光是偏振光。P明甲P

Q（弱）乙明暗丙P

Q當(dāng)只有一塊偏振片時(shí)，以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片，透射光的強(qiáng)度不變。當(dāng)兩塊偏振片的透振方向平行時(shí)，透射光的強(qiáng)度最大，但是，比通過(guò)一塊偏振片時(shí)要弱。當(dāng)兩塊偏振片的透振方向垂直時(shí)，透射光的強(qiáng)度最弱，幾乎為零。光的偏振現(xiàn)象并不罕見(jiàn)。除了從光源（如太陽(yáng)、電燈等）直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光，都是偏振光。自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，如果光入射的方向合適，使反射光與折射光之間的夾角恰好是90°，這時(shí)反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直。光振動(dòng)垂直于紙面光振動(dòng)在紙面內(nèi)光是一種橫波光的偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：1.完全偏振：光的偏振現(xiàn)象并不罕見(jiàn)．除了從光源（如太陽(yáng)、電燈等）直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光，都是偏振光．自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，如果光入射的方向合適，使反射光與折射光之間的夾角恰好是90°，這時(shí)，反射光和折射光就都是偏振光，叫完全偏振．光的