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1、第 5 5、6 6 节 光的衍射_光的偏振 光的衍射 探新知基础练 1衍射现象 光通过很窄的缝或很小的孔时，光没有沿直线传播，而是绕过缝或孔的边缘传播到相当宽 的地方的现象。 2衍射条纹特点 衍射条纹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 越小，亮度越低。 辨是非(“对的划”“，错的划 ”) 1一切光都会发生衍射。() 2单缝衍射中，中央条纹亮而宽。() 3阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。() 释疑难对点练 1单缝衍射图样的特点 (1)中央条纹亮而宽。 (2)两侧亮条纹具有对称性，亮条纹宽度逐渐变窄，亮度逐渐减弱。 (3)波长一定时，单缝窄的
2、中央条纹宽，各条纹间距大；单缝不变时，波长大的中央条纹 宽，各条纹间距大。 (4)白光的单缝衍射条纹是中央为白色亮条纹，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近白 色亮条纹的内侧为紫色。 2圆孔衍射 (1)圆孔衍射： 如图甲所示，当挡板 AB 上的圆孔较大时，光屏上出现图乙所示的圆形亮斑(光的直线传 播)；减小圆孔，光屏上出现光源的像(小孔成像)；当圆孔很小时，光屏上出现图丙所示的亮、 暗相间的圆环(衍射图样)。 (2)圆孔衍射的图样特征： 1 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、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。 (3)圆板衍射图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而减小。 试身手 1(多选)下列说法正确的是( ) A当光的波长比圆孔的直径大时，可以产生明显的衍射现象 B“”衍射现象的研究表明 光沿直线传播 只是一种近似规律 C用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板，在圆板的后面发现圆板阴影中心处有一亮 斑，这是光的干涉现象 D用平行
4、的单色光垂直照射一个刀片，发现屏上刀片的阴影的边缘模糊不清，这是光的 衍射现象 解 析：选 ABD 当波长比障碍物的尺寸大或相差不多时，可以产生明显衍射现象，A 正确； 光沿直线传播是一种近似规律，B 正确；泊松亮斑、刀片阴影边缘模糊都是光的衍射现象，C 错误，D 正确。 光的偏振 探新知基础练 1横波与纵波的特点 横波中各点的振动方向总与波的传播方向垂直。纵波中，各点的振动方向总与波的传播方 向在同一直线上。横波有偏振现象。 2自然光和偏振光 (1)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，沿着各个方向振动的光波的强度都相同。 (2)偏振光：在垂直于
5、传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。 3光的偏振 偏振现象 “只有沿偏振片的 透射”方向 振动的光波才能通过偏振片 结论 偏振现象表明，光是一种横波 2 (1)自然光通过偏振片 后，得到偏振光 偏振光的形成 (2)自然光在介质表面反射时，反射光和折射光都是偏振光 (1)把偏振片装在照相机镜头前 偏振现象的应用 (2)电子表的液晶显示 辨是非(“对的划”“，错的划 ”) 1太阳光是沿某个特定方向振动的偏振光。() 2只要是波都能发生偏振现象。() 3自然观通过偏振片是得到偏振光的唯一办法。() 释疑难对点练 1自然光与偏振光的对比 自然光 偏振光 光的来 直接从光源发出的光 自然光通
6、过起偏器后的光 源 在垂直于光的传播方向的平面内，光振 在垂直于光的传播方向的平面内，光振 光的振 动沿所有方向，且沿各个方向振动的光 动沿某一特定方向( 与起偏器的透振方 动方向 强度都相同 向一致) 2偏振光的产生方式 (1)自然光在玻璃、水面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振 的程度也会变化。自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射 光之间的夹角恰好是 90时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。 (2)自然光经过偏振片(起偏器)后能形成偏振光。偏振光可以用另一个偏振片(检偏器)检 验。 3光的偏振的应用 (1)摄影技术中的应用
7、光的偏振现象有很多应用，如在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里陈列 物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常使景象不清楚，如果在照相机镜头前装 一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可使反射来的偏振光不能进入 照相机内，从而可拍出清晰的照片。 (2)偏振片在汽车挡风玻璃上的应用 偏振片汽车司机的福音。在夜间行车时，迎面开来的车灯眩光常常使司机看不清路面， 容易发生事故。如果在每辆车灯玻璃上和司机坐椅前面的挡风玻璃上安装一片偏振片，并使它 们的透振方向跟水平方向成 45角，就可以解决这一问题。从对面车灯射来的偏振光，由于 振动方向跟司机坐椅前挡风玻璃偏振片的
8、透振方向垂直，所以不会射进司机眼里。而从自己的 车灯射出去的偏振光，由于振动方向跟自己的挡风玻璃上的偏振片的透振方向相同，所以司机 3 仍能看清自己的车灯照亮的路面和物体。 试身手 2(多选)下列说法中正确的是( ) A光振动沿各个方向均匀分布的光是自然光 B光振动沿各个方向均匀分布的光是偏振光 C光振动沿特定方向的光才是偏振光 D光振动沿特定方向的光才是自然光 解析：选 AC 根据自然光、偏振光的概念易判断出选项 A、C 正确。 光的衍射现象 典例 1 某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图所示的衍 射图样。据此可以判断出( ) A甲是光线射到圆孔后的衍射图样，乙是光线
9、射到圆板后的衍射图样 B乙是光线射到圆孔后的衍射图样，甲是光线射到圆板后的衍射图样 C甲、乙都是光线射到圆孔后的衍射图样，甲孔的直径较大 D甲、乙都是光线射到圆板后的衍射图样，乙板的直径较大 解析选 A 甲图的衍射图样为明暗相间的圆环，而乙图为在影的中心有一个亮斑 泊松亮斑，故甲为光线通过圆孔后形成的衍射图样，乙为光线射到不透光的圆板上形成的衍射 图样，故 A 正确。 (1)衍射条纹的特征可用十二个字概括：“中宽边窄”“中亮边暗”“中白边彩”。其 “中 中 ”白边彩 只适用于白光光源。 (2)各种衍射图样的形状不同，而图样的分布规律、影响因素都是类似的。 单缝衍射与双缝干涉 典例 2 如图所示
10、的 4 幅明暗相间的条纹图样，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝 干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示 亮纹)。则下面的四幅图从左到右排列，亮条纹的颜色依次是( ) 4 A红黄蓝紫 B红紫蓝黄 C蓝紫红黄 D蓝黄红紫 解析选 B 双缝干涉条纹是等间距的条纹，单缝衍射条纹是中间最宽、两边越来越窄的 条纹，因此第 1、3 幅图是干涉条纹，第 2、4 幅图是衍射条纹。干涉条纹中，光的波长越长， 条纹越宽，因此第 1 幅图是红光，第 3 幅图是蓝光。同一单缝衍射条纹，波长越长，条纹越宽， 因此第 2 幅图是紫光，第 4 幅图是黄光。故 B 正确。 区分双缝
11、干涉条纹与单缝衍射条纹的方法 (1)根据条纹的宽度区分：双缝干涉的条纹是等宽的，条纹间的距离也是相等的，而单缝 衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄。 (2)根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮条纹往两侧亮度变化很小，而单缝 衍射条纹中央亮条纹最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗。 光的偏振现象 典例 3 (多选)在垂直于太阳光的传播方向上前后放置两个偏振片 P 和 Q，在 Q 的后面 放上光屏，以下说法正确的是( ) AQ 不动，旋转偏振片 P，屏上光的亮度不变 BQ 不动，旋转偏振片 P，屏上光的亮度时强时弱 CP 不动，旋转偏振片 Q，屏上光的亮度不变 DP 不动，旋转偏振片
12、Q，屏上光的亮度时强时弱 思路点拨 P 是起偏器，它的作用是把太阳光(自然光)转变成偏振光，该偏振光的方向 与 P 的透振方向一致。 解析选 BD 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。B、D 正确。 课堂对点巩固 1关于光现象的叙述，以下说法正确的是( ) A水中的气泡看起来特别明亮，是光发生了全反射的缘故 B雨后天空中出现的彩虹属于光的衍射 C通过捏紧的两只铅笔间的狭缝观看工作着的日光灯管，看到的彩色条纹，属于光的色 散 D阳光照射下，树影中呈现的一个个小圆形光斑，属于光的衍射现象 解析：选 A 光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射，因而进入观察者眼睛 5