《光的衍射與偏振》參考課件3

第3節(jié)光的衍射與偏振核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練課前自主學(xué)案課標(biāo)定位

第3節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.認(rèn)識(shí)光的衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象，知道光波是一種橫波．2．知道光產(chǎn)生明顯衍射的條件及衍射圖樣與波長(zhǎng)、縫寬的定性關(guān)系．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.光發(fā)生明顯衍射的條件．2．衍射條紋的特點(diǎn)及影響中央條紋寬度的因素．課標(biāo)定位課前自主學(xué)案一、光的衍射1．單縫衍射現(xiàn)象(1)當(dāng)單縫_____時(shí)，光沿著直線方向通過單縫，在光屏上可以看到一條跟單縫(或圓孔)寬度相當(dāng)?shù)腳____．(2)把單縫調(diào)窄些，可以看到屏上亮線也隨之_____．較寬亮線減小(3)當(dāng)單縫調(diào)到很窄時(shí)，光通過單縫后就明顯地偏離了__________方向，到達(dá)屏上以后，不再是一條很窄的亮線而是照到了相當(dāng)寬的地方，并且出現(xiàn)了__________的條紋；再調(diào)小單縫，條紋也隨之變得清晰、細(xì)小．2．光的衍射按直線傳播應(yīng)該出現(xiàn)_____的區(qū)域出現(xiàn)亮條紋或亮斑，應(yīng)該出現(xiàn)______的地方出現(xiàn)暗條紋或暗斑的現(xiàn)象．3．衍射圖像：衍射時(shí)產(chǎn)生的_________或光環(huán)．直線傳播明暗相間陰影亮區(qū)明暗條紋二、光的偏振1．光的干涉和衍射現(xiàn)象說明光具有________，光的偏振現(xiàn)象說明光是_____．2．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，只有沿這個(gè)方向振動(dòng)的光波才能通過偏振片，這個(gè)方向叫做__________．3．線偏振光：光的__________限在一個(gè)平面內(nèi)的光．4．自然光：通常光源發(fā)出的光是由大量的、__________不同而互不相干的________光組成．5．光的偏振現(xiàn)象證明光是___波．波動(dòng)性橫波透振方向振動(dòng)方向振動(dòng)方向線偏振橫核心要點(diǎn)突破一、對(duì)衍射現(xiàn)象及圖像特征的認(rèn)識(shí)1．衍射現(xiàn)象當(dāng)單色光通過很窄的縫或者很小的孔時(shí)，光離開了直線路徑，繞到障礙物的陰影里，光所達(dá)到的范圍會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過它沿直線傳播所對(duì)應(yīng)照明的區(qū)域，形成明暗相間的條紋或光環(huán)，這就是光的衍射現(xiàn)象．2．產(chǎn)生明顯衍射的條件障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相近或比光的波長(zhǎng)還小時(shí)，能產(chǎn)生明顯的衍射．對(duì)同樣的障礙物，波長(zhǎng)越長(zhǎng)的光，衍射現(xiàn)象越明顯；對(duì)某種波長(zhǎng)的光，障礙物越小，衍射現(xiàn)象越明顯．3．常見三種衍射圖像的比較(1)單縫衍射圖樣的特點(diǎn)①中央條紋亮而寬．②兩側(cè)亮紋具有對(duì)稱性，亮紋寬度逐漸變窄，亮度逐漸減弱．③波長(zhǎng)一定時(shí)，單縫較窄的中央條紋較寬，各條紋間距較寬；單縫寬度不變時(shí)，光波波長(zhǎng)較長(zhǎng)的中央條紋較寬，各條紋間距較寬．④白光的單縫衍射條紋是中央為白色亮紋，兩側(cè)為彩色條紋，且外側(cè)呈紅色，靠近白色亮紋的條紋內(nèi)側(cè)為紫色．(2)圓孔衍射圖樣的特點(diǎn)圖5－3－1①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5－3－1所示．②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(zhǎng)越長(zhǎng)，中央圓形亮斑的直徑越大．③同一種單色光，圓孔越小，中央亮斑半徑越大，同時(shí)亮度越弱．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)．(3)障礙物的衍射特點(diǎn)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．形成泊松亮斑時(shí)，圓形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)，亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑的增大而減小．即時(shí)應(yīng)用

(即時(shí)突破，小試牛刀)1.在一次觀察光衍射的實(shí)驗(yàn)中，觀察到如圖5－3－2所示的清晰的明暗相間的圖樣，那么障礙物應(yīng)是(黑線為暗線)(

)圖5－3－2A．很小的不透明的圓板B．很大的中間有大圓孔的不透明的圓板C．很大的不透明的圓板D．很大的中間有小圓孔的不透明的圓板解析：選D.圖樣為清晰的衍射圖樣，故B錯(cuò)；圖樣中心為亮斑，說明障礙物為D；若為A，則中央有一個(gè)小亮點(diǎn)，亮點(diǎn)外為大暗環(huán)；若為C，則圖樣為大暗斑，只是邊緣稍模糊．二、對(duì)偏振光的理解1．自然光與偏振光的比較自然光(非偏振光)偏振光光的來源直接從光源發(fā)出的光①自然光透過偏振片(起偏器)后的光；②自然光經(jīng)過反射和折射后的光，如反射光和折射光的夾角為90°，則它們?yōu)槠窆夤獾恼駝?dòng)方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動(dòng)沿所有方向，且沿各方向振動(dòng)的光強(qiáng)度都相同在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動(dòng)沿某一特定方向2.獲得偏振光的方法(1)讓自然光通過一塊偏振片(起偏器)(2)自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上，使反射光和折射光之間的夾角恰好是90°，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直．特別提醒：(1)光的偏振現(xiàn)象表明光是一種橫波．(2)平時(shí)我們所看到的光，除直接從光源射來的以外，絕大部分是偏振光．即時(shí)應(yīng)用

(即時(shí)突破，小試牛刀)2.關(guān)于自然光和偏振光，下列說法正確的是(

)A．自然光能產(chǎn)生光的干涉現(xiàn)象和衍射現(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．自然光只能是白光，而偏振光不能是白光D．自然光和偏振光都能使感光底片感光解析：選D.自然光和偏振光都產(chǎn)生干涉和衍射，都能使感光底片感光，A錯(cuò)，D對(duì)；光的偏振現(xiàn)象并不罕見，除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降墓饨^大部分都是偏振光，B錯(cuò)，光的顏色由光的頻率決定，與光的偏振方向無關(guān)，C錯(cuò)．課堂互動(dòng)講練類型一衍射現(xiàn)象的分析例1

關(guān)于光的衍射現(xiàn)象，下列說法正確的有(

)A．只有當(dāng)光的波長(zhǎng)等于障礙物或小孔的尺寸時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象B．當(dāng)光的波長(zhǎng)大于障礙物尺寸時(shí)，完全不產(chǎn)生衍射現(xiàn)象C．發(fā)生小孔衍射時(shí)，若減小小孔直徑，條紋變亮D．發(fā)生小孔衍射時(shí)，若略為增大小孔直徑，條紋變亮【精講精析】對(duì)A、B選項(xiàng)，沒有很好地理解衍射的條件．光離開直線傳播的路線進(jìn)入障礙物的幾何陰影里去的現(xiàn)象叫做光的衍射．任何障礙物都可以使光產(chǎn)生衍射，但當(dāng)障礙物或孔的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或小于光的波長(zhǎng)時(shí)，將產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象．現(xiàn)象明顯了，才容易被觀察到，所以衍射并不要求波長(zhǎng)與障礙物或孔的尺寸一定相等．對(duì)選項(xiàng)C，沒有正確理解產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象與衍射條紋亮度的關(guān)系，認(rèn)為衍射越明顯就是衍射條紋越亮，犯了想當(dāng)然的錯(cuò)誤．當(dāng)發(fā)生小孔衍射時(shí)，孔徑越小，衍射越明顯(屏上衍射圖樣分布的范圍越大)．但由于通過孔的光的能量少．故而圖樣將變暗．【答案】

D【方法總結(jié)】光遇到任何障礙物時(shí)都產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，只是明顯程度不同；衍射現(xiàn)象明顯與否，并不是指條紋是否明亮，小孔越小，衍射現(xiàn)象越明顯，但由于通過小孔的光的能量少，故而圖樣將變暗．類型二光的偏振現(xiàn)象的分析例2

兩個(gè)偏振片緊靠在一起．將它們放在一盞燈的前面以致沒有光通過．如果將其中的一片旋轉(zhuǎn)180°，在旋轉(zhuǎn)過程中，將會(huì)產(chǎn)生下述的哪一種現(xiàn)象(

)A．透過偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，然后又減小到零B．透過偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，然后減小到非零的最小值C．透過偏振片的光強(qiáng)在整個(gè)過程中都增強(qiáng)D．透過偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，再減弱，然后又增強(qiáng)【精講精析】起偏器和檢偏器的偏振方向垂直時(shí)，沒有光通過，偏振方向互相平行時(shí)，光強(qiáng)度最大，當(dāng)一個(gè)偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)180°的過程中，兩偏振片的偏振方向會(huì)由垂直到平行再到垂直，所以透過的光強(qiáng)先增強(qiáng)，又減小到零．【答