高中物理 光的衍射 光的偏振 激光與全息照相課件 魯科版選修3-4.ppt

,高中物理·選修3-4·魯科版,第2講 光的衍射 光的偏振 激光與全息照相,目標(biāo)定位 1.觀察光的衍射現(xiàn)象，認(rèn)識衍射條紋的特點區(qū)分雙縫干涉與單縫衍射的圖樣.2.知道產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件.3.觀察光的偏振現(xiàn)象，知道光是橫波.4.知道自然光和偏振光的區(qū)別，知道偏振現(xiàn)象的一些應(yīng)用.5.了解激光的特性和應(yīng)用，知道全息照相的原理及特點,一、光的衍射 1衍射現(xiàn)象 (1)定義：光的傳播繞到原來應(yīng)該是 的范圍之內(nèi)的現(xiàn)象 (2)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：只有當(dāng)障礙物或孔的尺寸 光的波長時，衍射才是明顯的 (3)衍射現(xiàn)象是 性最基本的表現(xiàn)之一,陰影,接近,波動,想一想 衍射現(xiàn)象明顯就是衍射條紋更亮嗎？ 答案 衍射現(xiàn)象明顯是指光繞到陰影區(qū)域的范圍更大，隨著縫、孔的減小，衍射條紋的寬度增大，但條紋亮度減弱,2衍射對分辨本領(lǐng)的影響 光學(xué)儀器上用的透鏡的直經(jīng)越小，產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象越明顯，分辨本領(lǐng)就越 3衍射光柵 (1)定義：在兩個螺桿上繃上許多平行的細(xì)金屬線，或者在玻璃片上刻上許多均勻細(xì)槽的光學(xué)器件 (2)種類： 光柵和 光柵 (3)透射光柵衍射圖樣是 和 的共同結(jié)果 的結(jié)果使光柵衍射的亮條紋的寬度比單縫衍射時窄得多，明條紋又細(xì)又亮,低,透射,反射,單縫衍射,多縫干涉,多縫干涉,二、光的偏振 1偏振現(xiàn)象： (1)波的偏振：如果橫波只沿著某一個 的方向振動，在物理學(xué)上就叫做波的偏振 (2)只有 才存在偏振 (3)偏振光：通過偏振鏡的光,特定,橫波,垂直,任何,均勻,一致,垂直,(3)起偏器和檢偏器 起偏器：用于獲得 的偏振片 檢偏器：為了檢查通過起偏器的光是不是 ，在起偏器后面再放的那一個偏振片 起偏器和檢偏器都是偏振片,偏振光,偏振光,3偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：立體電影、照相機(jī)鏡頭前的偏振鏡、檢查應(yīng)力的分布情況、 預(yù)報,地震,三、激光與全息照相 1激光及其特性 激光是 受激輻射產(chǎn)生的光，激光光束中所有光子都是相互關(guān)聯(lián)的，它們的 一致、 一致、 一致、一致、 方向一致，所以激光具有 好、 強(qiáng)、 高等特點,原子,頻率,相位,偏振方向,傳播,單色性,方向性,亮度,2激光的應(yīng)用 (1)在家中，CD、VCD、有線電視； (2)在聯(lián)網(wǎng)的計算機(jī)上，收集圖文信息、收發(fā)電子郵件、網(wǎng)上購物； (3)在醫(yī)院里，治療 、整容美容； (4)在軍事領(lǐng)域，激光制導(dǎo)炸彈、 、跟蹤目標(biāo)、傳遞軍事情報,疾病,測量距離,3激光與全息照相 (1)全息照相的原理 全息照相是應(yīng)用光的 實現(xiàn)的 (2)全息照相與普通照相相比具有的突出特點： 觀察再現(xiàn)的圖象時，看到的三維立體圖象和原來的物體幾乎 發(fā)現(xiàn)一個物體部分被遮擋了，改變一下角度，就能觀察到被遮擋的部分,干涉,一模一樣,一張全息照片的大部分被損壞或丟失，只留下一小部分，從這一小部分照片 再現(xiàn)原物的全貌 可以在同一張底片上記錄多張圖象，再現(xiàn)時可以在不同的角度上分別觀察到兩個不同物體的像而 .,仍可,不互相干擾,一、對光的衍射的理解 1光產(chǎn)生明顯衍射的條件 障礙物或小孔的尺寸可以跟光的波長相比差不多，甚至比光的波長小 2衍射圖樣的特點 (1)單縫衍射：單色光通過狹縫時，在屏幕上出現(xiàn)明暗相間的條紋，中央為亮條紋中央條紋最寬最亮，兩側(cè)的亮紋逐漸變暗變窄；白光通過狹縫時，在屏上出現(xiàn)彩色條紋，中央為白條紋,波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大；單縫不變時，光波波長的中央條紋寬，條紋間距大 (2)圓孔衍射：光通過小孔(孔很小)時，在光屏上出現(xiàn)明暗相間的圓環(huán)如圖521所示 圖521,(3)圓板衍射(泊松亮斑) 若在單色光(如激光)傳播途中放一個較小的圓形障礙物，會發(fā)現(xiàn)在影的中心有一個亮斑，這就是著名的泊松亮斑衍射圖樣如圖522所示 中央是亮斑，圓板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),圖522,【例1】 在單縫衍射實驗中，下列說法正確的是 ( ) A將入射光由黃光換成綠光，衍射條紋間距變窄 B使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄 C換用波長較長的光照射，衍射條紋間距變寬 D增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬,解析 當(dāng)單縫寬度一定時，波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯，即光偏離直線傳播的路徑越遠(yuǎn)，條紋間距也越大，A，C正確；當(dāng)光的波長一定時，單縫寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，條紋間距越大，B錯誤；光的波長一定、單縫寬度也一定時，增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距也會變寬，D正確 答案 ACD,2相同點 (1)都有明暗相間的條紋，條紋都是光波疊加時加強(qiáng)或削弱的結(jié)果 (2)都是波特有的現(xiàn)象，表明光是一種波,【例2】 如圖523所示，a、b、c、d四個圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣，分析各圖樣的特點可以得出的正確結(jié)論是 ( ) 圖523,Aa、b是光的干涉圖樣 Bc、d是光的干涉圖樣 C形成a圖樣的光的波長比形成b圖樣光的波長短 D形成c圖樣的光的波長比形成d圖樣光的波長短,答案 A,三、對光的偏振的理解 1偏振片上的“狹縫”表示透振方向，而不是刻上的真實狹縫 2只要光的振動方向不與透振方向垂直，都可以不同程度地通過偏振片，不過強(qiáng)度要比振動方向與透振方向平行的光弱一些,3自然光和偏振光,4.偏振現(xiàn)象的應(yīng)用舉例 (1)在攝影中的應(yīng)用：在鏡頭前安裝一片偏振濾光片，可以阻擋反射光進(jìn)入鏡頭 (2)電子表的液晶顯示屏：在兩塊透振方向垂直的偏振片當(dāng)中插進(jìn)一個液晶盒，可以控制光線顯示數(shù)字 (3)夜晚行車時，車燈眩光的消除用的就是光的偏振原理 (4)立體電影也利用了光的偏振原理,【例3】 (2014·江蘇高考)如圖524所示，白熾燈的右側(cè)依次平行放置偏振片P和Q，A點位于P、Q之間，B點位于Q右側(cè)旋轉(zhuǎn)偏振片P，A、B兩點光的強(qiáng)度變化情況是 ( ) 圖524,AA、B均不變 BA、B均有變化 CA不變，B有變化 DA有變化，B不變 解析 白熾燈光包含各方向的光，且各個方向的光強(qiáng)度相等，所以旋轉(zhuǎn)偏振片P時各方向透射光強(qiáng)度相同，故A點光的強(qiáng)度不變；白熾燈光經(jīng)偏振片P后為偏振光，當(dāng)Q旋轉(zhuǎn)時，只有與P的偏振方向一致時才有光透過Q，因此B點的光強(qiáng)有變化，選項C正確 答案 C,四、激光的應(yīng)用 1利用激光通過光導(dǎo)纖維實現(xiàn)通信(利用激光的單色性好，便于調(diào)制) 2激光雷達(dá)測距、測速(方向性好，結(jié)合多普勒效應(yīng)) 3DVD、CD唱機(jī)、電腦光驅(qū)(方向性好) 4醫(yī)學(xué)上的“激光刀”、激光雕刻、激光切割、激光焊接、受控核聚變(能量集中及高能量) 5全息照相技術(shù),【例4】 下列說法正確的是 ( ) A激光可用于測距 B激光能量十分集中，只可用于加工金屬材料 C外科研制的“激光刀”可以有效地減少細(xì)菌的感染 D激光可用于全息照相，有獨特的特點,解析 激光平行度好，即使在傳播了很遠(yuǎn)的距離之后，它仍保持一定的強(qiáng)度，此特點可用于激光測距，選項A正確；激光的亮度高，能量十分集中，可用于金屬加工、激光醫(yī)療、激光美容、激光武器等，選項B錯誤；激光具有很高的相干性，可用于全息照相，由于它記錄了光的相位信息，所以看起來跟真的一樣，立體感較強(qiáng)，選項D正確；由于激光亮度高、能量大，在切割皮膚的同時，也能殺滅細(xì)菌，所以選項C正確 答案 ACD,