1、3光衍射与偏振 4激光第五章光波动性1/34学习目标1.知道光产生显著衍射现象条件，了解几个不一样衍射现象图样.2.能用衍射知识对生活中现象进行解释和分析.3.认识光偏振现象，知道光是横波.4.知道偏振光和自然光区分，能用偏振知识来解释生活中一些常见光学现象.5.了解激光特征及应用.2/34内容索引重点探究启迪思维 探究重点达标检测检测评价 达标过关自主预习预习新知 扎实基础3/34自主预习4/34一、光衍射一、光衍射1.光衍射：光经过很小狭缝(或圆孔)时，显著地偏离了 方向，在屏上散开到相当大范围，这种现象叫做光衍射.2.衍射图像(1)定义：衍射时产生 条纹或光环.(2)单缝衍射图像特点单色
2、光：中央有一条 条纹，两边是对称而 条纹，亮条纹强度向两边 .白光：中央是一条 条纹，两边是很快减弱 .3.光衍射现象深入证实了光含有 性.直线传输明暗较宽较亮明暗相间很快减弱白彩色条纹波动5/34二、光偏振二、光偏振1.线偏振光：假如光振动方向限在 ，这种光叫线偏振光.2.自然光：通常光源发出光(包含太阳光)是由大量、不一样而互不相干 组成，称为自然光.3.光偏振现象深入证实光是 波.一个平面振动方向线偏振光横6/34三、激光三、激光激光特点及应用特点应用强度大激光加工、激光医学、激光检测、激光照排方向性好单色性好激光全息摄影相干性好覆盖波段宽且可调谐激光通信7/341.判断以下说法正误.(
3、1)衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间，所以二者是一样.()(2)只有波长长光才发生显著衍射现象.()(3)横波和纵波都能产生偏振现象.()(4)自然光经过偏振片能够取得偏振光.()(5)用激光做双缝干涉试验这是应用了激光含有高度相干性特点.()即学即用即学即用答案8/342.以下四幅图片中属于光干涉是_，属于光衍射是_.答案abd9/34重点探究10/34一、光衍射导导学学探探究究(1)让一束激光照射在游标卡尺两个卡脚之间缝上，逐步减小两个卡脚之间距离，使缝越来越小，观察照在屏幕上光斑现象改变.缝宽大约多大时屏幕上出现条纹？缝间距变小时，条纹有什么改变？答答案案大约0.4 mm时会出现条纹，当缝
4、间距变小时，屏幕上条纹间距逐步变宽，但亮度逐步减弱.(2)用针尖在一张厚纸上扎一个很小小孔，用眼睛经过小孔观察太阳光，会观察到什么现象？答案答案会观察到中央为亮圆，周围为彩色圆环.答案11/34知识深化知识深化三种衍射图样特点三种衍射图样特点(1)单缝衍射单色光经过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间条纹，中央为亮条纹.中央条纹最宽最亮，两侧亮条纹逐步变暗变窄；白光经过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹.波长一定时，单缝窄中央条纹宽，各条纹间距大；单缝不变时，光波波长大中央条纹宽，条纹间距大.12/34(2)圆孔衍射：光经过小孔(孔很小)时，在光屏上出现明暗相间圆环，如图1所表示.图1(3)圆
5、板衍射(泊松亮斑)若在单色光(如激光)传输途中放一个较小圆形障碍物，会发觉在影中心有一个亮斑，这就是著名泊松亮斑.衍射图样如图2所表示.中央是亮斑，圆板阴影边缘是含糊，在阴影外还有不等间距明暗相间圆环.图213/34解解析析红光照到狭缝上产生衍射图样是红暗相间直条纹，白光衍射图样是彩色条纹，光照到不透明小圆盘上，在其阴影中心处出现亮点，是衍射现象，光衍射现象只有显著与不显著之分，D项屏中大光斑边缘含糊，正是光衍射造成，不能认为不存在衍射现象.例例1(多项选择)关于光衍射现象，下面说法正确是A.红光单缝衍射图样是红暗相间直条纹B.白光单缝衍射图样是白黑相间直条纹C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮
6、斑，说明发生了衍射D.光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传输，不存在光衍射答案解析14/34二、单缝衍射与双缝干涉比较1.不一样点不一样点2.相同点相同点(1)都有明暗相间条纹，条纹都是光波叠加时加强或减弱结果.(2)都是波特有现象，表明光是一个波.(1)产生条件单缝衍射：只要狭缝足够小双缝干涉：频率相同两列光波相遇叠加(2)图样单缝衍射图样是中央为最宽最亮亮条纹，两侧亮条纹变暗变窄双缝干涉图样是亮度相同等间距条纹15/34A.红黄蓝紫 B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫例例2如图3所表示四幅明暗相间条纹，分别是红光、蓝光各自经过同一个双缝干涉仪器形成干涉图样以及黄光、紫光各自经过
7、同一个单缝形成衍射图样(黑色部分表示亮条纹).则在下面四幅图中从左到右排列，亮条纹颜色依次是答案解析图316/34针针对对训训练练(多项选择)如图4(a)所表示是做双缝干涉试验示意图.先做操作1：用两块不一样颜色滤光片分别挡住双缝屏上下两半部分和；接着再做操作2：用不透明挡板挡住b缝.若两块滤光片一块是红色，一块是蓝色，则答案解析A.完成操作1后，光屏上出现是图(b)图案，且甲是红色条纹，乙是蓝色条纹B.完成操作1后，光屏上出现是图(c)图案，且丙是蓝色条纹，丁是红色条纹C.完成操作2后，光屏上出现是图(b)图案，且甲是蓝色条纹，乙是红色条纹D.完成操作2后，光屏上出现是图(c)图案，且丙是红
8、色条纹，丁是蓝色条纹图418/34三、光偏振导导学学探探究究如图5所表示，取一个偏振片P，让阳光经过偏振片P，在P另一侧观察，能够看到偏振片是透明；在偏振片P后面再放置另一个偏振片Q，以光传输方向为轴旋转偏振片Q，会看到什么现象？这说明什么？答案答案会看到在旋转Q时光亮度发生改变.偏振片作用类似于狭缝作用，只有振动方向与透振方向一致光才能经过.当偏振片Q与P透振方向平行时，穿过Q光最强；当偏振片Q与P透振方向垂直时，光不能透过Q.答案图520/34知识深化知识深化对偏振方向与透振方向了解对偏振方向与透振方向了解透振方向：偏振片由特定材料制成，每个偏振片都有一个特定方向，只有沿着这个方向振动光波
9、才能顺利经过偏振片，这个方向叫做“透振方向”.当偏振光偏振方向与偏振片透振方向平行时，透射光最强；当偏振光偏振方向与偏振片透振方向垂直时，光不能穿过偏振片.当偏振光偏振方向与偏振片透振方向既不平行也不垂直时，则仍会有部分光透过偏振片，只是透过光强度介于平行和垂直两种情况之间.21/34例例3(多项选择)如图6所表示，电灯S发出光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向看不到光亮，则A.图中a光为偏振光B.图中b光为偏振光C.以SP为轴将B转过180后，在P处将看到光亮D.以SP为轴将B转过90后，在P处将看到光亮答案解析图622/34四、激光特点和应用导导学学探探究究激光作为一个人造光源
10、在科研、通信、工业生产、军事科技等领域都有着广泛应用，如激光干涉仪、激光切割机、激光炮等，如图7.激光应用如此广泛，激光到底含有哪些特征？答答案案1.强度大.2.方向性好.3.单色性好.4.相干性好.5.覆盖波段宽而且可调谐.图7答案24/34例例4关于激光应用问题，以下说法中正确是A.光纤通信是应用激光方向性非常好特点对信号进行调制，使其在光导 纤维中传递信息B.计算机内“磁头”读出光盘上统计信息是应用激光有相干性特点C.医学中用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高特点D.“激光测距雷达”利用激光测量很远目标距离是应用了激光亮度高 特点 答案解析25/34达标检测27/3412341.
11、(光光衍衍射射)让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩三角形孔，当此三角形孔迟缓地由大收缩变小直到闭合时，则在孔后屏上将先后出现现象(遮住侧面光)A.三角形光斑倒立烛焰明暗相间圆环B.三角形光斑圆形光斑倒立烛焰C.倒立烛焰圆形光斑明暗相间圆环D.三角形光斑明暗相间圆环倒立烛焰答案解析28/34A.a、b是光干涉图样B.c、d是光干涉图样C.形成a图样光波长比形成b图样光波长短D.形成c图样光波长比形成d图样光波长短12342.(单单缝缝衍衍射射与与双双缝缝干干涉涉比比较较)如图8所表示，a、b、c、d四个图是不一样单色光形成双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样特点能够得出正确结论是答案解
12、析图830/34A.抵达O处光强度会显著减弱B.抵达O处光强度不会显著减弱C.将偏振片B转动一个角度，使得O处光 强度仍为最大，偏振片B转过角度等于D.将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度仍为最大，偏振片A转过角 度等于 3.(光光偏偏振振应应用用)(多项选择)判别奶粉质量，奶粉碳水化合物(糖)含量是一个主要指标，能够用“旋光法”来测量糖溶液浓度，从而判定含糖量.偏振光经过糖水溶液后，偏振方向会相对于传输方向向左或向右旋转一个角度，这一角度称为“旋光度”，值只与糖溶液浓度相关，将测量值与标准值相比较，就能确定被测样品含糖量了.如图9所表示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使抵达O处光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则以下说法中正确是答案解析图9123432/341234解解析析因为激光站与火箭相距较远，为了降低能量损失，必须要求激光含有很好方向性，同时利用激光高能量特点.4.(激激光光应应用用)(多项选择)激光火箭体积小，却能够装载更大、更重卫星或飞船，激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，经过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，于是形成一股高温高压燃气流，以极高速度喷出，产生巨大推力，把卫星或飞船送入太空.激光火箭利用了激光A.单色性好 B.方向性好C.高能量 D.相干性好答案解析34/34
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