2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修1 第4章光4.6光的偏振 激光(3)课件

1.用单色平行光照射狭缝,当缝调到很窄时,可以发现,光绕过了缝的边缘,传播到了①相当宽的地方,这就是光的②衍射现象.2.对衍射现象的研究表明,我们平时说的“光沿直线传播”只是一种特殊情况.光在没有障碍物的③均匀介质中是沿直线传播的,在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下,衍射现象不明显,也可以认为光是沿直线传播的.但是,在障碍物的尺寸可以跟光的波长④相比,甚至比光的波长⑤还小的时候,衍射现象十分明显,这时就不能说光沿直线传播了.1|光的衍射5光的衍射6光的偏振\n2|衍射光栅单缝衍射的条纹比较宽,而且距离中央亮条纹较远的条纹,亮度也很⑥低.实验表明,如果增加狭缝的个数,衍射条纹的宽度将变⑦窄,亮度将增加.光学仪器中用的衍射光栅就是据此制成的.1.光的干涉和衍射现象说明光具有波动性,光的偏振现象说明光是⑧横波.2.偏振片:由特定的材料制成,每个偏振片都有一个特定的方向,只有沿这个方向振动的光波才能顺利通过偏振片,这个方向叫做⑨透振方向.偏振片对光波的作用就像狭缝对于机械波的作用一样.3|光的偏振\n1.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,而且沿着各个方向振动的光波的⑩强度都相同.这种光是“自然光”.2.偏振光(1)自然光通过偏振片(叫做起偏振器)之后,只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光波才能顺利通过.也就是说,通过偏振片的光波,在垂直于传播方向的平面上,沿着某个特定的方向振动.这种光叫做偏振光.(2)除了从太阳、电灯等光源直接发出的光以外,通常看到的绝大部分光,都是不同程度的偏振光.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.4|光的分类\n5|偏振现象的应用1.摄影师在拍摄池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物时,为了减弱水面和玻璃表面反射光的干扰,可以在照相机镜头前装一片偏振滤光片.2.数字式电子表、空调遥控器、数字调谐收音机、计算器、数字多用表、带液晶显示的玩具等,它们的液晶显示器都用到了偏振现象.\n1.阳光下茂密的树林中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的.(✕)阳光下茂密的树林中地面上的圆形亮斑是小孔成像产生的.2.隔着帐幔看远处的灯,见到灯周围辐射彩色的光芒,是光的干涉现象.(✕)隔着帐幔看远处的灯,见到灯周围辐射彩色的光芒,是光的衍射现象.3.衍射现象中也有干涉的成分.(√)4.自然光是偏振光.(✕)5.立体电影利用了光的偏振原理.(√)6.自然光是在垂直于传播方向的平面上,只沿着某个特定的方向振动的光.(✕)7.光的偏振现象表明光是一种横波.(√)判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”.\n1|光的衍射产生明显衍射现象的条件缝、孔的宽度或障碍物的尺寸比波长小或跟波长相差不多.光是一种波(1)光的衍射现象表明光是一种波.衍射是波特有的现象,光能够离开直线路径绕到缝、孔或障碍物的阴影里,即光能发生衍射,表明光是一种波.(2)可见光的波长在400nm到760nm之间,由发生明显衍射现象的条件可知,可见光的衍射现象不易观察.\n几种衍射现象的图样特征(1)单缝衍射图样的特征(如图所示)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,亮度逐渐降低.③波长一定时,单缝窄的中央亮条纹宽,各条纹间距大;单缝不变时,波长长的中央亮条纹宽,各条纹间距大.④白光的单缝衍射条纹中央为白色亮条纹,两侧为彩色条纹,且靠近白色亮条纹的一侧为紫色,另一侧呈红色.\n(2)圆孔衍射图样的特征(如图所示)\n①单色光的圆孔衍射图样:中央亮圆的亮度大,向外是明暗相间的不等距的圆环.越向外,亮圆环亮度越低.②白光的圆孔衍射图样:中央亮圆为白色,向外是彩色圆环.(3)圆盘衍射各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射,致使影的轮廓的边缘模糊不清,若在单色光(如激光)传播途中放一个较小的圆盘,会发现在影的中心有一个亮斑,这就是泊松亮斑(如图所示).\n①形成泊松亮斑时,圆盘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.②圆盘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.③圆盘衍射图样与圆孔衍射图样比较a.均有明暗相间的圆环,中心均有亮斑.b.圆孔衍射图样的中心亮斑较大,而泊松亮斑较小.衍射光栅(1)衍射光栅的结构:衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的.(2)衍射图样的特点:与单缝衍射相比,衍射条纹的宽度变窄,亮度增加.\n衍射条纹产生的实质衍射条纹的产生,实质上是光波发生干涉的结果,即相干波叠加的结果.当光源发出的光照射到缝、孔或障碍物时,缝、孔处或障碍物的边缘处可看成许多点光源,这些点光源是相干光源,发出的光发生干涉,形成明暗相间的条纹.2|单缝衍射与双缝干涉的比较\n名称项目单缝衍射双缝干涉不同点产生条件只要狭缝足够窄,任何光都能发生频率、振动方向相同、相位差恒定的两列光波相遇叠加条纹宽度各亮(暗)条纹宽度不等,中央最宽各亮(暗)条纹宽度相等条纹间距条纹间距不等,越靠外条纹间距越小各相邻亮(暗)条纹间距相等亮度中央条纹最亮,向两边亮条纹逐渐变暗亮条纹的亮度基本相等相同点成因都有明暗相间的条纹,条纹都是光波叠加时加强或者削弱的结果意义都是波特有的现象,表明光是一种波单缝衍射和双缝干涉的比较\n(★★☆)一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板,在薄板后的光屏上呈现出明暗相间的干涉条纹.现将其中一条窄缝挡住,让这束红光只通过一条窄缝,则在光屏上可以看到()A.与原来相同的明暗相间的条纹,只是明条纹比原来暗些B.与原来不相同的明暗相间的条纹,而中央明条纹变宽些C.只有一条与缝宽对应的明条纹D.无条纹,只存在一片红光\n解析这束红光通过双缝后发生了干涉,在光屏上形成的干涉图样的特点是:中央出现亮条纹,两侧对称出现等间距的明暗相间的条纹.而这束红光通过单缝后形成的衍射图样的特点是:中央出现较宽的亮条纹,两侧对称出现不等间隔的明暗相间的条纹,且距中央亮条纹越远的亮条纹亮度越低,故选B.答案B归纳总结区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法(1)根据亮条纹的宽度区分:双缝干涉亮条纹是等宽的,条纹间的距离也是相等的;而单缝衍射条纹,中央亮条纹最宽,两侧的亮条纹变窄.(2)根据亮条纹的亮度区分:双缝干涉条纹,从中央亮纹往两侧亮度变化很小;而单缝衍射条纹中央亮纹最亮,两侧的亮纹逐渐变暗.\n3|偏振现象及其应用狭缝对横波、纵波的影响(1)如果在纵波的传播方向上放一带有狭缝的木板,不管狭缝方向如何,纵波都能自由通过狭缝,如图所示.\n(2)如果在横波的传播方向上放一带有狭缝的木板,当狭缝的方向跟质点的振动方向相同时,横波才能通过狭缝,当狭缝方向与质点振动方向垂直时,横波就不能通过狭缝,如图所示.\n横波、纵波的判定方法(1)看质点的振动方向与波传播方向的关系.若互相垂直,为横波;若在同一直线上,为纵波.这种方法适用于看得见质点振动方向的机械波.(2)看波能否通过两个互相垂直且共轴的“狭缝”,能通过两个“狭缝”的为纵波,不能通过的为横波.\n自然光(非偏振光)偏振光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内,包含沿一切方向振动的光,且沿各个方向振动的光的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内,光沿某个特定方向振动举例太阳、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自然光经过偏振片形成偏振光自然光和偏振光的比较\n对光的偏振的理解(1)偏振片上的“狭缝”表示透振方向,而不是真实狭缝.(2)只要光的振动方向不与透振方向垂直,就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时的光弱一些.偏振光的其他产生方式自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时,反射光和折射光都是偏振光.当入射角合适,使反射光和折射光垂直时,反射光和折射光都是偏振光,且振动方向相互垂直.\n偏振现象的应用(1)在摄影中的应用:在镜头前安装一片偏振滤光片,可以减弱进入镜头的反射光.(2)电子表的液晶显示屏:在两块透振方向互相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.\n(★★☆)如图所示,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(　　)A.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\n解析白炽灯发出的光为自然光,包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,且沿各个方向振动的光波的强度相同,旋转P,A点光的强度不变;白炽灯光通过偏振片P后变成偏振光,旋转P,通过偏振片Q的光强会发生变化,因此B点光的强度有变化,选项C正确.答案C