物理：第3、4節(jié)《光的衍射與偏振》《激光》課件（教科版選修3-4）

《物理：第3、4節(jié)《光的衍射與偏振》《激光》課件（教科版選修3-4）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《物理：第3、4節(jié)《光的衍射與偏振》《激光》課件（教科版選修3-4）（28頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

歡迎進入物理課堂 第3節(jié)光的衍射與偏振第4節(jié)激光 學習目標 1 認識光的衍射現(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 縫寬的定性關系 3 了解激光的特性及其應用 重點難點 1 光發(fā)生明顯衍射的條件 2 衍射條紋的特點及影響中央條紋寬度的因素 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓練 課前自主學案 課標定位 第3節(jié) 第4節(jié) 課前自主學案 一 光的衍射1 單縫衍射現(xiàn)象 1 當單縫 時 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?shù)?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 當單縫調(diào)到很窄時 光通過單縫后就明顯地偏離了 方向 到達屏上以后 不再是一條很窄的亮線而是照到了相當寬的地方 并且出現(xiàn)了 的條紋 再調(diào)小單縫 條紋也隨之變得清晰 細小 2 光的衍射按直線傳播應該出現(xiàn) 的區(qū)域出現(xiàn)亮條紋或亮斑 應該出現(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 每個偏振片都有一個特定的方向 只有沿這個方向振動的光波才能通過偏振片 這個方向叫做 3 線偏振光 光的 限在一個平面內(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 波動性 橫波 透振方向 振動方向 振動方向 線偏振 橫 三 激光的特性及其應用1 激光的特性體現(xiàn)在以下幾個方面 強度大 覆蓋波段寬而且可調(diào)諧 2 激光的應用 根據(jù)激光的特性 在工農(nóng)科技及社會各方面有廣泛應用 體現(xiàn)在以下幾方面 激光加工 激光檢測 激光醫(yī)學 激光照排光盤 方向性好 單色性好 相干性好 激光全息照相 激光通信 核心要點突破 一 對衍射現(xiàn)象及圖像特征的認識1 衍射現(xiàn)象當單色光通過很窄的縫或者很小的孔時 光離開了直線路徑 繞到障礙物的陰影里 光所達到的范圍會遠遠超過它沿直線傳播所對應照明的區(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相近或比光的波長還小時 能產(chǎn)生明顯的衍射 對同樣的障礙物 波長越長的光 衍射現(xiàn)象越明顯 對某種波長的光 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 中央條紋亮而寬 兩側亮紋具有對稱性 亮紋寬度逐漸變窄 亮度逐漸減弱 波長一定時 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 光波波長較長的中央條紋較寬 各條紋間距較寬 白光的單縫衍射條紋是中央為白色亮紋 兩側為彩色條紋 且外側呈紅色 靠近白色亮紋的條紋內(nèi)側為紫色 2 圓孔衍射圖樣的特點圖5 3 1 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 用不同色光照射圓孔時 得到的衍射圖樣的大小和位置不同 波長越長 中央圓形亮斑的直徑越大 同一種單色光 圓孔越小 中央亮斑半徑越大 同時亮度越弱 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 形成泊松亮斑時 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 即時應用 即時突破 小試牛刀 1 在一次觀察光衍射的實驗中 觀察到如圖5 3 2所示的清晰的明暗相間的圖樣 那么障礙物應是 黑線為暗線 圖5 3 2 A 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 圖樣中心為亮斑 說明障礙物為D 若為A 則中央有一個小亮點 亮點外為大暗環(huán) 若為C 則圖樣為大暗斑 只是邊緣稍模糊 二 對偏振光的理解1 自然光與偏振光的比較 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 即時應用 即時突破 小試牛刀 2 關于自然光和偏振光 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 D對 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 我們通常看到的光絕大部分都是偏振光 B錯 光的顏色由光的頻率決定 與光的偏振方向無關 C錯 課堂互動講練 關于光的衍射現(xiàn)象 下列說法正確的有 A 只有當光的波長等于障礙物或小孔的尺寸時 才會產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象B 當光的波長大于障礙物尺寸時 完全不產(chǎn)生衍射現(xiàn)象C 發(fā)生小孔衍射時 若減小小孔直徑 條紋變亮D 發(fā)生小孔衍射時 若略為增大小孔直徑 條紋變亮 精講精析 對A B選項 沒有很好地理解衍射的條件 光離開直線傳播的路線進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 但當障礙物或孔的尺寸跟波長相差不多或小于光的波長時 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與障礙物或孔的尺寸一定相等 對選項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系 認為衍射越明顯就是衍射條紋越亮 犯了想當然的錯誤 當發(fā)生小孔衍射時 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 光遇到任何障礙物時都產(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 兩個偏振片緊靠在一起 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 將會產(chǎn)生下述的哪一種現(xiàn)象 A 透過偏振片的光強先增強 然后又減小到零B 透過偏振片的光強先增強 然后減小到非零的最小值C 透過偏振片的光強在整個過程中都增強D 透過偏振片的光強先增強 再減弱 然后又增強 精講精析 起偏器和檢偏器的偏振方向垂直時 沒有光通過 偏振方向互相平行時 光強度最大 當一個偏振片轉(zhuǎn)動180 的過程中 兩偏振片的偏振方向會由垂直到平行再到垂直 所以透過的光強先增強 又減小到零 答案 A 方法總結 1 偏振片是由特殊材料制成的 其 狹縫 用肉眼不能看見 它只允許振動方向與 狹縫 平行的光波通過 通常把偏振光能完全通過的方向叫這個偏振片的偏振方向 2 自然光與偏振光的區(qū)別一個是自然光在各方向上振動強度相同 而偏振光只在特定方向上振動 再就是必須知道反射光 折射光都是偏振光 如圖5 3 3所示為玻璃厚度檢測儀的原理簡圖 其原理是 固定一束激光AO以不變的入射角i照到MN表面 折射后從PQ表面射出 折射光線最后照到光電管C上 光電管將光信號轉(zhuǎn)變成電信號 依據(jù)激光束在C上移動的距離 可以確定玻璃厚度的變化 圖5 3 3 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全