高中二年級(jí)上學(xué)期物理《光的衍射 偏振 激光》教學(xué)課件

光的衍射

光的偏振

激光第三章機(jī)械波【復(fù)習(xí)回顧】問題1.什么是波的衍射現(xiàn)象？

問題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)傳播的現(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。一、光的衍射

2、明顯衍射的條件

障礙物或狹縫的尺寸比波長(zhǎng)小或者跟波長(zhǎng)相差不多3、物理意義

光的衍射現(xiàn)象進(jìn)一步證明光是一種波。1、光的衍射：

光離開直線路徑繞過障礙物，到達(dá)陰影里的現(xiàn)象叫做光的衍射現(xiàn)象?！舅伎肌繛槭裁丛谌粘Ｉ钪形覀冇^察不到光的衍射，而且常常說“光沿直線傳播”呢？二、單縫衍射

激光束1、單縫衍射條紋特征A、中央亮紋寬而亮．B、兩側(cè)條紋亮紋較窄、較暗，且有對(duì)稱性．二、單縫衍射

不同縫寬的單縫衍射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)大的（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條紋為白色，兩側(cè)為彩色條紋，且外側(cè)呈紅色，內(nèi)側(cè)為紫色．三、圓孔衍射

ABS1、孔較大時(shí)——屏上出現(xiàn)清晰的光斑小孔成像三、圓孔衍射

屏上出現(xiàn)光源倒立的像2、孔減小時(shí)——三、圓孔衍射

屏上出現(xiàn)衍射圖樣。3、孔較小時(shí)——SAB三、圓孔衍射

屏上出現(xiàn)衍射圖樣。3、孔較小時(shí)——光通過圓孔(小到一定程度)在屏上會(huì)出現(xiàn)：中間較亮，周圍明暗相間的圓環(huán)，且亮度小。這些圓環(huán)達(dá)到的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過根據(jù)光的直線傳播所應(yīng)照明的面積。光遇到不透明的障礙物會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？光是否可以繞過障礙物呢，跑到影子里面去呢？

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．四、圓板衍射（泊松亮斑）

實(shí)驗(yàn)：在光束中放一個(gè)不透明圓盤現(xiàn)象：在不透明圓盤的陰影后面，出現(xiàn)了一個(gè)亮斑。泊松亮斑不同點(diǎn)：①圓孔衍射中心亮斑較大,而泊松亮斑較小；③圓孔衍射的背景是黑暗的,而圓盤衍射圖樣中的背景是明亮的。②圓孔衍射亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而增大,圓盤衍射亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而減小；圓孔衍射圓盤衍射相同點(diǎn)：均是明暗相間的光環(huán),中心均有亮斑2、橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向互相垂直的波.1、縱波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向在一條直線上的波.【復(fù)習(xí)回顧】不同的橫波，即使傳播方向相同，振動(dòng)方向也可能是不同的。這個(gè)現(xiàn)象稱為“偏振現(xiàn)象”。一列沿水平方向傳播的橫波，既可能沿上下方向振動(dòng)，也可能沿左右方向振動(dòng)，還可能沿其他“斜”的方向振動(dòng)。橫波的振動(dòng)方向稱為“偏振方向”。一、偏振偏振現(xiàn)象是橫波所特有的一、偏振1.狹縫對(duì)縱波的影響如圖所示，如果在波的傳播方向上放一帶狹縫的木板，不管狹縫方向如何，在一條彈簧上傳播的縱波都能自由通過狹縫。縱波可以穿過不同方向的狹縫

2.狹縫對(duì)橫波的影響對(duì)橫波，只有狹縫的方向與橫波質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向相同時(shí)，橫波才能毫無阻礙地通過狹縫；當(dāng)狹縫的方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向垂直時(shí)，橫波就不能通過狹縫。二、光的偏振1.偏振片偏振片由特定的材料制成，每個(gè)偏振片都有一個(gè)特定的方向，沿著這個(gè)方向振動(dòng)的光波能順利通過偏振片，偏振方向與這個(gè)方向垂直的光不能通過，這個(gè)方向叫作“透振方向”。實(shí)物示意圖

1．情景探究：(1)讓陽光或燈光通過偏振片P，在P的另一側(cè)觀察(如圖甲)，觀察透射光的強(qiáng)度有什么變化？如果以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片P，透射光的強(qiáng)度又如何變化嗎？可以看到偏振片是透明的，只是透射光暗了一些；繼續(xù)旋轉(zhuǎn)偏振片P，透射光的強(qiáng)度不發(fā)生變化。自然光：太陽以及日光燈、發(fā)光二極管等普通光源發(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)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，這種光是“自然光”。(2)在偏振片P的后面再放置另一個(gè)偏振片Q，以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片Q，觀察通過兩塊偏振片的透射光的強(qiáng)度變化？當(dāng)偏振片Q的透振方向與偏振片P的透振方向平行時(shí)，透射強(qiáng)度與只有偏振片P時(shí)的強(qiáng)度一樣(如圖乙)。繼續(xù)旋轉(zhuǎn)偏振片Q，亮度變暗，當(dāng)偏振片Q的透振方向與偏振片P的透振方向垂直時(shí)，亮度最暗(如圖丙)。P叫起偏器Q叫檢偏器說明光是橫波

3．偏振光：光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)，這種光叫作偏振光。例如通過偏振片的光波就是偏振光。自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面反射時(shí)，反射光和折射光都是偏振光。三、偏振現(xiàn)象的應(yīng)用1.攝影技術(shù)中的應(yīng)用由于水或玻璃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。2.立體電影立體電影也是利用了光的偏振原理。3D眼鏡立體電影效果圖人的左右眼視角不同視網(wǎng)膜上呈現(xiàn)稍有差異的圖像經(jīng)大腦處理產(chǎn)生立體視覺1916年，美國(guó)著名物理學(xué)家愛因斯坦提出受激輻射的概念，奠定了激光發(fā)展的理論基礎(chǔ)。愛因斯坦1961年，王之江教授和他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)發(fā)明了中國(guó)第一臺(tái)激光器，他被稱為是"中國(guó)激光之父"。目前我國(guó)的激光技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。王之江四、激光1960年，美國(guó)物理學(xué)家梅曼率先在實(shí)驗(yàn)室中制造出了頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)方向一致的光波，這就是激光。特點(diǎn)應(yīng)用相干性激光具有頻率相同、相位差恒定、偏振方向一致的特點(diǎn)，具有高度的相干性光纖通信平行度激光的平行度非常好，傳播很