高中物理 4.6 光的衍射和偏振課件 粵教版選修3-4.ppt

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目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,一、光的衍射 1.衍射現(xiàn)象:光通過很窄的縫或很小的孔時(shí),光沒有沿直線傳播,而是繞過縫或孔的邊緣傳播到相當(dāng)寬的地方的現(xiàn)象。 2.衍射現(xiàn)象的分類:圓孔衍射、狹縫衍射、圓板衍射等。 3.狹縫衍射條紋特點(diǎn):衍射條紋是一些明暗相間的條紋,中央條紋最寬、最亮,離中央條紋越遠(yuǎn),亮條紋的寬度越窄,亮度越低。 4.光產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件 障礙物或小孔、狹縫的尺寸比波長小或跟波長相差不多。,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,用兩支圓柱形鉛筆并在一起,形成一個(gè)狹縫,使狹縫平行于日光燈,眼睛透過狹縫觀察日光燈,會(huì)看到什么現(xiàn)象?改變狹縫的寬度,觀察到的現(xiàn)象有何變化? 提示 會(huì)看到平行于日光燈的彩色衍射條紋;狹縫越窄,衍射條紋間距越大,亮度越小。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,二、光的偏振 1.自然光和偏振光 (1)自然光:太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光,包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光,沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同。 (2)偏振光:在垂直于傳播方向的平面上,只沿著某個(gè)特定的方向振動(dòng)的光。 (3)光的偏振現(xiàn)象,表明光是一種橫波。,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,2.光的偏振,,,,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一、光的衍射 衍射現(xiàn)象的分析方法 1.用單色光照射狹縫,在狹縫較寬時(shí),屏上出現(xiàn)一段亮條紋,且縫越窄,亮條紋也越窄,因?yàn)榇藭r(shí)狹縫寬度比波長大很多,不會(huì)發(fā)生明顯衍射,所以光沿直線傳播到達(dá)光屏;當(dāng)狹縫很窄時(shí),屏中央出現(xiàn)一條比狹縫寬度大很多的亮條紋,兩側(cè)出現(xiàn)明暗相間,但間距和亮度不等的條紋;當(dāng)狹縫更窄時(shí),中央亮條紋更寬,兩側(cè)的亮條紋離中央亮條紋更遠(yuǎn),產(chǎn)生了明顯的衍射現(xiàn)象。 2.用單色光照射小孔,隨著圓孔的減小,屏上先后出現(xiàn)的是 圓形亮斑→光源倒立的像(小孔成像)→明暗相間的圓環(huán)(衍射圖樣)。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,3.衍射條紋的產(chǎn)生,實(shí)質(zhì)上是光波發(fā)生干涉的結(jié)果,即相干波疊加的結(jié)果。當(dāng)光源發(fā)出的光照射到小孔或障礙物上時(shí),小孔處看作有許多點(diǎn)光源,障礙物的邊緣也可看成許多點(diǎn)光源(惠更斯原理)。這些點(diǎn)光源是相干光源,發(fā)出的光相干涉,在光屏上形成亮暗相間的條紋。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,1.在我們生活中你觀察到了哪些衍射現(xiàn)象? 答案:雨天的晚上,透過眼鏡片上的水滴看路燈,水滴邊緣有衍射條紋。對(duì)著日光燈從窄縫中看到的彩色條紋。光照射到一個(gè)半徑很小的圓板后,在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑。晚上瞇著眼睛看月亮、星星,會(huì)在視網(wǎng)膜上形成衍射光斑等都是衍射現(xiàn)象。 2.日常生活中我們難以觀察到光的衍射,而為什么光沿直線傳播卻普遍存在? 答案:可見光的波長范圍是410-7~7.610-7 m,由發(fā)生明顯衍射的條件可知,障礙物或孔的尺寸都比光的波長大得多,所以光沿直線傳播。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 (多選)關(guān)于光的衍射,下列說法正確的是( ) (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150072) A.衍射現(xiàn)象中條紋的出現(xiàn)是光疊加后產(chǎn)生的結(jié)果 B.雙縫干涉中也存在衍射現(xiàn)象 C.一切光波都很容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 D.影的存在是一個(gè)與衍射現(xiàn)象相矛盾的客觀事實(shí) 思路分析解答本題的關(guān)鍵是 (1)明確不論干涉還是衍射都是光疊加的結(jié)果; (2)明確產(chǎn)生干涉的條件、產(chǎn)生明顯衍射的條件及影形成的原因。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:衍射圖樣是很復(fù)雜的光波的疊加現(xiàn)象,選項(xiàng)A正確;雙縫干涉中每條縫中透過的光自身必然發(fā)生衍射,因?yàn)樗耆涎苌涞臈l件,選項(xiàng)B正確;發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或小孔的尺寸比光波波長小或相差不多,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;影的存在與衍射條紋是光波在不同條件下的表現(xiàn),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案:AB,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,(多選)在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中,下列說法中正確的是 ( ) A.將入射光由黃色換成綠色,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 答案:ACD 解析:當(dāng)單縫寬度一定時(shí),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;當(dāng)光的波長一定時(shí),單縫寬度越小,衍射現(xiàn)象越明顯,條紋間距越大;光的波長一定、單縫寬度也一定時(shí),增大單縫到屏的距離,衍射條紋間距也會(huì)變寬。故選項(xiàng)A、C、D正確。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,二、光的偏振 自然光和偏振光的比較,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,攝影師在拍攝池中的游魚、玻璃櫥窗里的陳列物時(shí),為什么要在照相機(jī)鏡頭前裝一片偏振濾光片? 答案:攝影師拍攝時(shí),由于水面和玻璃表面的反射光的干擾,景像不清楚,因?yàn)榉瓷涔馐瞧窆?照相機(jī)鏡頭前裝一片偏振濾光片后,讓它的透振方向與反射光方向垂直,就可以減弱反射光而使景像清晰。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 關(guān)于光的偏振現(xiàn)象,下列說法中正確的是( ) (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150073) A.偏振光沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同 B.自然光入射到水面時(shí),反射光和折射光都是一定程度的偏振光 C.光的偏振現(xiàn)象說明光是一種縱波 D.照相機(jī)鏡頭表面的鍍膜是光的偏振現(xiàn)象的應(yīng)用 思路分析解答本題的關(guān)鍵是明確有關(guān)概念,即自然光在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)且沿各個(gè)方 向振動(dòng)的光波強(qiáng)度都相同,而偏振光在垂直于傳播方向的平面內(nèi),只沿某個(gè)特定方向振動(dòng)。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:偏振光在垂直于傳播方向的平面內(nèi)只沿某個(gè)特定的方向振動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;自然光入射到水面時(shí),反射光和折射光的振動(dòng)方向不同,都是一定程度的偏振光,選項(xiàng)B正確;光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;照相機(jī)鏡頭表面的鍍膜是利用膜前后兩束反射光的干涉現(xiàn)象來提高透過率的,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案:B,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,(多選)如圖所示,P是偏振片,P的透振方向(用帶箭頭的實(shí)線表示)為豎直方向。下列四種入射光束中,哪幾種照射P時(shí)能在P的另一側(cè)觀察到透射光?( ) A.太陽光 B.沿豎直方向振動(dòng)的光 C.沿水平方向振動(dòng)的光 D.沿與豎直方向成45角振動(dòng)的光 答案:ABD 解析:根據(jù)光的現(xiàn)象,只要光的振動(dòng)方向不與偏振片的狹縫垂直,光都能通過偏振片。太陽光、沿豎直方向振動(dòng)的光、沿與豎直方向成45角振動(dòng)的光均能通過偏振片。故A、B、D正確。,知識(shí)鏈接,案例探究,思悟升華,單縫衍射和雙縫干涉的異同點(diǎn),知識(shí)鏈接,案例探究,思悟升華,(多選)關(guān)于光的干涉、衍射及其應(yīng)用,下列說法中正確的是( ) A.在光的干涉和衍射現(xiàn)象中,都呈現(xiàn)明暗相間的條紋或彩色條紋,因此干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象是相同的 B.泊松亮斑是衍射現(xiàn)象 C.陽光照射下,樹影中呈現(xiàn)的一個(gè)個(gè)小圓斑是光的衍射現(xiàn)象 D.激光防偽商標(biāo)看起來是彩色的,這是光的干涉現(xiàn)象 思路分析解答本題的關(guān)鍵是正確理解干涉、衍射及小孔成像,并能區(qū)分它們。 解析:光的干涉和衍射雖然有很多共性,但屬于不同的光現(xiàn)象,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;泊松亮斑是很小的圓斑,是光衍射產(chǎn)生的,選項(xiàng)B正確;陽光照射下,樹影中呈現(xiàn)一個(gè)個(gè)小圓斑,屬于小孔成像,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;激光防偽商標(biāo)看起來是彩色的,是光的干涉引起的,選項(xiàng)D正確。 答案:BD,知識(shí)鏈接,案例探究,思悟升華,區(qū)分雙縫干涉條紋與單縫衍射條紋的方法 (1)根據(jù)條紋的寬度區(qū)分:雙縫干涉的條紋是等寬的,條紋間的距離也是相等的;而單縫衍射的條紋,中央亮條紋最寬,兩側(cè)的條紋變窄。 (2)根據(jù)亮條紋的亮度區(qū)分:雙縫干涉條紋,從中央亮紋往兩側(cè)亮度變化很小;而單縫衍射條紋中央亮紋最亮,兩側(cè)的亮紋逐漸變暗。,