1、-1-5 光的衍射 6 光的偏振-2-5 光的衍射 6 光的偏振 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 DANGTANG JIANCE当堂检测 学习目标 思维脉络 1.认识光的衍射现象,知道发生明显衍射现象的条件。2.掌握三种衍射现象和图样特征。3.知道干涉与衍射的区别。4.知道自然光和偏振光的区别。5.知道偏振现象的应用。-3-5 光的衍射 6 光的偏振 XINZHI DAOXUE新知导学 首 页 ZHONGNAN TANJIU重难探究 DANGTANG JIANCE当堂检测 1.光的衍射(1)衍射现象:光通过很窄的缝和很小的孔时,光没有沿直线传
2、播,它绕过了缝或孔的边缘,传播到了障碍物后面的地方。(2)衍射条纹的特点:是一些明暗相间的条纹,中央条纹最宽、最亮,离中央条纹越远,亮条纹的宽度越窄,亮度越小。(3)发生明显衍射的条件:障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比,甚至比光的波长还小。2.衍射光栅(1)结构:由许多等宽的狭缝等距离排列形成的光学元件。(2)衍射图样的特点:与单缝衍射相比,衍射条纹的宽度变窄,亮度增加。-4-5 光的衍射 6 光的偏振 XINZHI DAOXUE新知导学 首 页 ZHONGNAN TANJIU重难探究 DANGTANG JIANCE当堂检测 测一测在用单色平行光照射单缝观察衍射现象的实验中,下列说法正确的是
3、()A.缝越窄,衍射现象越显著B.缝越宽,衍射现象越显著C.照射光的波长越长,衍射现象越显著D.照射光的频率越高,衍射现象越显著解析:要观察到明显的衍射现象,必须孔或障碍物的尺寸足够小,可以和光的波长相比。由于光的波长极短,所以要求孔或缝的尺寸要非常小,光的波长越长,相当于缝越窄,而频率越高,波长越小,故选项 A、C 正确。答案:AC-5-5 光的衍射 6 光的偏振 XINZHI DAOXUE新知导学 首 页 ZHONGNAN TANJIU重难探究 DANGTANG JIANCE当堂检测 3.光的偏振(1)偏振现象横波与纵波:在纵波中,各点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上;在横波中,各点
4、的振动方向总与波的传播方向垂直。自然光:太阳、电灯等普通光源发出的光,包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。偏振光:在垂直于传播方向的平面上,沿着某个特定方向振动的光。(2)偏振现象的应用在照相机镜头前装一片偏振滤光片、电子表的液晶显示等。-6-5 光的衍射 6 光的偏振 XINZHI DAOXUE新知导学 首 页 ZHONGNAN TANJIU重难探究 DANGTANG JIANCE当堂检测 测一测关于自然光和偏振光,以下说法正确的是()A.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,但是沿各个方向振动的光波的强度可以不同B.偏振光是垂直于
5、传播方向上,只沿着某一特定方向振动的光C.自然光透过两个偏振片后可还原为自然光D.太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光解析:自然光沿各振动方向的光波的强度相同,选项 A错误;偏振光在垂直于传播方向上,只沿某一特定方向振动,选项 B 正确;自然光透过偏振片后成为偏振光,偏振光透过偏振片后不能还原为自然光,选项 C 错误;太阳、电灯等普通光源发出的是自然光,选项 D 正确。答案:BD-7-5 光的衍射 6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究三 探究一三种衍射图样的比较问题导引一
6、单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上,可观察到的图像是下图中的哪一个?为什么?提示:A。因为单缝衍射时,中央亮条纹最宽、最亮,两侧依次变窄、变暗,这是单缝衍射条纹的特征。-8-5 光的衍射 6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究三 名师精讲1.单缝衍射图样的特点(1)中央条纹最亮、越向两边越暗,条纹间距不等。中央条纹最宽,越靠外,条纹间距越窄。(2)缝变窄,通过的光变少,而光分布的范围更宽,所以亮条纹的亮度降低。(3)中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关。入
7、射光波长越长,单缝越窄,中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。(4)用白光做单缝衍射时,中央亮条纹是白色的,两边是彩色条纹,中央亮条纹仍然最宽最亮。-9-5 光的衍射 6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究三 2.圆孔衍射(1)圆孔衍射如图所示,当挡板 AB 上的圆孔较大时,光屏上出现图甲所示的情形,无明显的衍射现象发生;当挡板 AB 上的圆孔很小时,光屏上出现图乙所示的衍射图样,出现明暗相间的圆环。-10-5 光的衍射 6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首
8、页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究三(2)圆孔衍射的图样特征单色光的圆孔衍射图样:中央亮圆的亮度大,外面是明暗相间的不等距的圆环。越向外,圆(亮)环亮度越低。白光的圆孔衍射图样:中央亮圆为白色,周围是彩色圆环。3.圆板衍射(1)各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射,致使影的轮廓的边缘模糊不清,若在单色光(如激光)传播途中放一个较小的圆形障碍物,会发现在影的中心有一个亮斑,这就是著名的泊松亮斑。(2)形成泊松亮斑时,圆板阴影的边缘是模糊的,在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。警示:衍射是波特有的一种现象,只是有的明显,有的不明显
9、而已。-11-5 光的衍射 6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究三 例题 1在单缝衍射实验中,下列说法中正确的是()A.将入射光由波长较长的黄色光换成波长较短的绿色光,衍射条纹间距变窄B.使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄C.换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽D.增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽-12-5 光的衍射 6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二
10、探究三 解析:当单缝宽度一定时,波长越长,衍射现象越明显,即光偏离直线传播的路径越远,条纹间距也越大;当光的波长一定时,单缝宽度越小,衍射现象越明显,条纹间距越大;光的波长一定、单缝宽度也一定时,增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距也会变宽,如图。故选项 A、C、D 正确。答案:ACD反思障碍物的尺寸可以跟光的波长相比或比光的波长还要小时能产生明显的衍射。对同样的障碍物,波长越长的光,衍射现象越明显;对某种波长的光,障碍物越小,衍射现象越明显。-13-5 光的衍射 6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检
11、测 探究一 探究二 探究三 变式训练 1关于光的衍射现象,下列说法中正确的是()A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹B.白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑,说明发生了衍射D.光照到较大圆孔上出现大光斑,说明光沿着直线传播,不存在光的衍射解析:单色光照到狭缝上产生的衍射图样是明暗相间的直条纹,白光的衍射图样是彩色条纹。光照到不透明小圆盘上,在其阴影中心处出现亮点,是衍射现象。光的衍射现象只有明显与不明显之分,D 项中屏上大光斑的边缘模糊,正是光的衍射造成的,不能认为不存在衍射现象,选项 A、C正确,B、D 错误。答案:AC-14-5 光的衍射 6 光的偏
12、振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究三 探究二单缝衍射和双缝干涉的比较问题导引在光的干涉和衍射实验中均可观察到明、暗相间的条纹,下列四幅图样中哪幅为双缝干涉图样,哪幅为单缝衍射图样?提示:a 为双缝干涉图样;b、d 为单缝衍射图样。-15-5 光的衍射 6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究三 名师精讲单缝衍射和双缝干涉的相同点和不同点 种类项目 单缝衍射 双缝干涉
13、 不同点 产生条件 只要狭缝足够小,任何光都能发生 频率相同的两列光波相遇叠加 条纹宽度 条纹宽度不等,中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度 中央条纹最亮,两边变暗 清晰条纹,亮度基本相等 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象,属于波的叠加;干涉、衍射都有明暗相间的条纹 -16-5 光的衍射 6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究三 警示:(1)光波的波长越长,干涉条纹、衍射条纹的宽度都变大。(2)白光的衍射或干涉图样,可认为各单色光单独
14、衍射或干涉所形成图样的叠加。-17-5 光的衍射 6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究三 例题 2一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板,在薄板后的光屏上呈现明、暗相间的干涉条纹。现在将其中一条窄缝挡住,让这束红光只通过一条窄缝,则在光屏上可以看到()A.与原来相同的明暗相间的条纹,只是亮条纹比原来暗些B.与原来不同的明暗相间的条纹,而中央亮条纹变宽些C.只有一条与缝宽相对应的亮条纹D.无条纹,只存在一片红光-18-5 光的衍射 6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重
15、难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究三 解析:红光通过双缝时,产生了干涉现象,说明每一条缝宽都很窄,满足这束红光发生明显衍射的条件,这束红光通过双缝在光屏上形成的干涉图样的特点是中央出现亮条纹,两侧对称出现等间隔的明暗相间的条纹。而这束红光通过单缝时形成的衍射图样的特点是中央出现较宽的亮条纹,两侧对称出现不等间隔的明暗相间的条纹,且距中央亮条纹远的亮条纹亮度迅速减小,所以衍射图样看上去明暗相间的条纹数量较少。答案:B反思该题考查了发生干涉现象和衍射现象的条件,同时也考查了干涉条纹和衍射条纹的区别。-19-5 光的衍射
16、6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究三 变式训练 2关于光的干涉和衍射现象,下列说法正确的是()A.光的干涉现象遵循波的叠加原理,衍射现象不遵循波的叠加原理B.光的干涉条纹是彩色的,衍射条纹是黑白相间的C.光的干涉现象说明光具有波动性,光的衍射现象不能说明这一点D.光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果解析:光的干涉现象和光的衍射现象都是波特有的现象,都是光波叠加的结果,白光的干涉条纹是彩色的,白光的衍射条纹也是彩色的,只是条纹间距特点及亮度特点不同而已。答案:D-20-5
17、光的衍射 6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究三 探究三自然光和偏振光的比较问题导引在观看立体电影时,观众要戴上特制的眼镜,这副眼镜就是一对透振方向相互垂直的偏振片。如果不戴这副眼镜,银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么?提示:立体电影的光是偏振光。因为光是横波,只有与偏振片透振方向一致的光才能通过。-21-5 光的衍射 6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二
18、探究三 名师精讲1.振动方向比较自然光在垂直于光的传播方向的平面内,沿所有方向振动;偏振光在垂直于光的传播方向的平面内,沿某一特定的方向振动。2.经过偏振片时现象比较如图甲,自然光通过偏振片后变成偏振光,后面的屏是明亮的,转动偏振片时,偏振光的振动方向随之变化,但屏上亮度不变。甲-22-5 光的衍射 6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究三 如图乙、丙,偏振光经过偏振片时,若光的振动方向与偏振片的透振方向平行,屏是亮的;若光的振动方向与偏振片的透振方向垂直,屏是暗的;若既不平
19、行也不垂直,屏的亮度介于两者之间,随着振动方向与透振方向的夹角变大,亮度逐渐变暗。乙丙-23-5 光的衍射 6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究三 3.自然光、偏振光产生方式的比较太阳、电灯等直接发出的光是自然光;自然光经偏振片后都是偏振光,自然光射到两种介质的交界面上,使反射光和折射光之间的夹角恰好是 90,反射光和折射光都是偏振光,且偏振方向相互垂直。-24-5 光的衍射 6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学
20、DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究三 例题 3在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片 P 和 Q,在 Q 的后边放上光屏,以下说法中正确的是()A.Q 不动,旋转偏振片 P,屏上光的亮度不变B.Q 不动,旋转偏振片 P,屏上光的亮度时强时弱C.P 不动,旋转偏振片 Q,屏上光的亮度不变D.P 不动,旋转偏振片 Q,屏上光的亮度时强时弱解析:当 Q 和 P 的透振方向平行时,通过 Q 的光强最大,当 Q 和 P 的透振方向垂直时,通过 Q 的光强最小,即无论是旋转 P 还是旋转 Q,屏上得到的光都是时强时弱的。答案:BD-25-5 光的衍射 6 光的偏振 ZHONG
21、NAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究三 反思(1)P 是起偏振器,它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光,该偏振光的方向与 P 的透振方向一致,Q 是检偏振器,用于偏振光的检验。(2)偏振光的振动方向与偏振片的透振方向是否一致影响着透射光的强度,当两者平行时,透射光光强最大,当两者垂直时,透射光的光强最小。-26-5 光的衍射 6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究三 变式训练
22、 3如图所示,电灯 S 发出的光先后经过偏振片 A 和 B,人眼在 P 处迎着入射光方向,看不到光亮,则()A.图中 a 光为偏振光B.图中 b 光为偏振光C.以 SP 为轴将 B 转过 180后,在 P 处将看到光亮D.以 SP 为轴将 B 转过 90后,在 P 处将看到光亮-27-5 光的衍射 6 光的偏振 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究三 解析:自然光沿各个方向振动是均匀分布的,通过偏振片后,透射光是只有沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光,则选项 A错误;它
23、通过偏振片 A 后,即变为偏振光,则选项 B 正确;设通过 A 的光沿竖直方向振动,则偏振片 B 只能通过沿水平方向振动的偏振光,则 P 点无光亮,将 B 转过 180后,在 P 处看不到光亮,即选项 C 错误;若将 B 转过 90,则该偏振片将变为能通过竖直方向振动的光的偏振片,则偏振光能通过 B,即在P 处可看到光亮,选项 D 正确。答案:BD-28-5 光的衍射 6 光的偏振 DANGTANG JIANCE当堂检测 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 12341.关于光的衍射现象,下面说法正确的有()A.只有当光的波长等于障碍物或小孔的尺寸
24、时,才会发生光的衍射现象B.当光的波长大于障碍物尺寸时,完全不产生衍射现象C.发生小孔衍射时,若减小小孔直径,条纹变亮D.发生小孔衍射时,若略微增大小孔直径,条纹变亮解析:错选 A、B 是因为没有很好理解衍射的条件。光离开直线传播的路线进入障碍物的几何阴影里去的现象叫作光的衍射。任何障碍物都可以使光发生衍射,但当障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或小于光的波长时,将产生明显的衍射现象。现象“明显”了,才容易被观察到,所以衍射并不要求波长与障碍物或孔的尺寸一定相等。当发生小孔衍射时,孔径越小,衍射越明显(屏上衍射图样分布的范围越大)。但由于孔小,通过孔的光的能量少,故而图样将变暗。误选 C 是认为衍
25、射越明显就是衍射条纹越亮,犯了想当然的错误。答案:D-29-5 光的衍射 6 光的偏振 DANGTANG JIANCE当堂检测 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 12342.如图所示的四个图形中哪个是著名的泊松亮斑的衍射图样()解析:泊松亮斑为不透光的圆盘阴影,中心有一亮斑,而周围还有明暗相间的圆环,故选项 B 正确。图 A 小孔较大,没发生明显的衍射。D 小孔较小,发生了小孔衍射,C 为干涉条纹。答案:B-30-5 光的衍射 6 光的偏振 DANGTANG JIANCE当堂检测 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN T
26、ANJIU重难探究 12343.光的偏振现象说明光是横波,下列现象中不能反映光的偏振特性的是()A.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变化B.一束自然光入射到两种介质的分界面上,当反射光与折射光之间的夹角恰好是 90时,反射光是偏振光C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振光片可以使景象更清晰D.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹解析:通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹,这是光的衍射现象,与偏振无关,故选项 D 不符合题目要求。答案:D-31-5 光的衍射 6 光的偏振 DANGTANG JIANCE当堂检测 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 12344.如图所示,在杨氏双缝实验中,下述情况能否看到干涉条纹?简单说明理由。(1)在单色自然光源 S 后加一偏振片 P。(2)在(1)情况下,再加偏振片 P1、P2,P1 与 P2 透射光方向垂直。解析:(1)能。到达 S1、S2 的光是从同一线偏振光分解出来的,它们满足相干条件,能看到干涉条纹,只是强度由于偏振片的吸收作用而减弱。(2)不能。由于从 P1、P2 射出的光方向相互垂直,不满足干涉条件,故光屏 E上无干涉现象。答案:见解析
