2017-2018学年高中物理 第五章 光的波动性 第3、4讲 光的衍射与偏振 激光学案 教科版选修3-4

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1、第3讲　光的衍射与偏振第4讲　激光[目标定位]　1.知道光产生明显衍射现象的条件，了解几种不同衍射现象的图样.2.能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析.3.认识光的偏振现象，知道光是横波.4.知道偏振光和自然光的区别，能用偏振知识来解释生活中的一些常见光学现象.5.了解激光的特性及应用．一、光的衍射1．概念：光通过很小的狭缝(或圆孔)时，明显地偏离了直线传播方向，在屏上散开到相当大的范围，这种现象叫做光的衍射．2．衍射图像(1)定义：衍射时产生的明暗条纹或光环．(2)特点：①单色光：中央有一条较宽较亮的条纹，两边是对称而明暗相间的条纹，亮条纹的强度向两边很快减弱．②白光：中央是一条白条纹，

2、两边是很快减弱的彩色条纹．3．光的衍射现象进一步证明了光具有波动性．二、光的偏振1．线偏振光：如果光振动的方向限在一个平面，这种光叫线偏振光．2．自然光：通常光源发出的光(包括太阳光)是由大量的、振动方向不同而互不相干的线偏振光组成的，称为自然光．3．光的偏振现象进一步证实光是横波．三、激光1．激光的特殊性质：强度大、方向性好、单色性好、相干性好、覆盖波段宽而且可调谐．2．激光具有广泛的应用：如激光加工、激光全息照相、激光检测、激光通信、激光医学、激光照排、光盘等.一、对光的衍射的理解1．光产生明显衍射的条件障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长小．2．衍射图样的特点(1)单缝衍

3、射：①单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹．中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白条纹．②波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中央条纹宽，条纹间距大．图1(2)圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现明暗相间的圆环，如图1所示．(3)圆板衍射(泊松亮斑)①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，衍射图样如图2所示．图2②中央是亮斑，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．例1　(多选)在单缝衍射实验中

4、，下列说法正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A．将入射光由黄光换成绿光，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，A、C正确；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，B错误；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，D正确．答案　ACD二、单缝衍射与双缝干涉的比较1．不同点(1)产生条件(2)图样2．相同点(1)都有明暗相间的条纹，条纹都是

5、光波叠加时加强或削弱的结果．(2)都是波特有的现象，表明光是一种波．例2　如图所示的4种明暗相间的条纹，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)．则在下面的四个图中，哪个图是蓝光形成的干涉图样(　　)解析　双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距；波长越短，条纹间距越小，故A是蓝光的干涉图样，C是红光的干涉图样；单缝衍射条纹是中间亮且宽，越向两侧宽度越小越暗；波长越长，中央亮条纹越宽，故B、D是衍射图样；因紫光比黄光波长短，所以B是紫光的衍射图样，D是黄光的衍射图样．选项A正确．答案　A三、对光的

6、偏振的理解1．偏振片上的“狭缝”表示透振方向，而不是刻上的真实狭缝．2．只要光的振动方向不与透振方向垂直，都可以不同程度地通过偏振片，不过强度要比振动方向与透振方向平行的光弱一些．3．自然光和偏振光自然光偏振光光的来源直接从光源发出的光自然光通过起偏器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所有方向，且沿各个方向振动的光强度都相同在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某一特定方向(与起偏器透振方向一致)举例太阳、电灯、蜡烛火焰等直接发出的光自然光在介质表面反射和折射形成的光4.偏振现象的应用举例(1)在摄影中的应用：在镜头前安装一片偏振滤光片，可以阻挡反射光进入镜头．(2)电子

7、表的液晶显示屏：在两块透振方向垂直的偏振片当中插进一个液晶盒，可以控制光线显示数字．(3)夜晚行车时，车灯眩光的消除用的就是光的偏振原理．(4)立体电影也利用了光的偏振原理．例3　如图3所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧．旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是(　　)图3A．A、B均不变B．A、B均有变化C．A不变，B有变化D．A有变化，B不变解析