第5章 第2讲 光的衍射 光的偏振 激光与全息照相-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（鲁科版选修3-4）

第2讲　光的衍射　光的偏振　激光与全息照相 [目标定位]　1.观察光的衍射现象，认识衍射条纹的特点．区分双缝干涉与单缝衍射的图样.2.知道产生明显衍射现象的条件.3.观察光的偏振现象，知道光是横波.4.知道自然光和偏振光的区别，知道偏振现象的一些应用.5.了解激光的特性和应用，知道全息照相的原理及特点． 一、光的衍射 1．衍射现象 (1)定义：光的传播绕到原来应该是阴影的范围之内的现象． (2)发生明显衍射现象的条件：只有当障碍物或孔的尺寸接近光的波长甚至比光的波长更小时，衍射才是明显的． (3)衍射现象是波动性最基本的表现之一． 想一想　衍射现象明显就是衍射条纹更亮吗？ 答案　衍射现象明显是指光绕到阴影区域的范围更大，随着缝、孔的减小，衍射条纹的宽度增大，但条纹亮度减弱． 2．衍射对分辨本领的影响 光学仪器上用的透镜的直经越小，产生的衍射现象越明显，分辨本领就越低． 3．衍射光栅 (1)定义：在两个螺杆上绷上许多平行的细金属线，或者在玻璃片上刻上许多均匀细槽的光学器件． (2)种类：透射光栅和反射光栅． (3)透射光栅衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果．多缝干涉的结果使光栅衍射的亮条纹的宽度比单缝衍射时窄得多，明条纹又细又亮． 二、光的偏振 1．偏振现象：[来源:Zxxk.Com] (1)波的偏振：如果横波只沿着某一个特定的方向振动，在物理学上就叫做波的偏振． (2)只有横波才存在偏振． (3)偏振光：通过偏振镜的光． 2．偏振片 (1)自然光：在垂直于传播方向的平面内，可沿任何方向振动，振动在平面内的分布大致均匀的光． (2)→ 自然光通过偏振片后，只有振动方向和“狭缝”方向一致的那些光波才能完全通过，而振动方向和“狭缝”垂直的光波就完全不能通过．偏振光能完全通过的方向称为偏振器的偏振化方向． (3)起偏器和检偏器 ①起偏器：用于获得偏振光的偏振片． ②检偏器：为了检查通过起偏器的光是不是偏振光，在起偏器后面再放的那一个偏振片． ③起偏器和检偏器都是偏振片． 3．偏振现象的应用：立体电影、照相机镜头前的偏振镜、检查应力的分布情况、地震预报． 三、激光与全息照相 1．激光及其特性 激光是原子受激辐射产生的光，激光光束中所有光子都是相互关联的，它们的频率一致、相位一致、偏振方向一致、传播方向一致，所以激光具有单色性好、方向性强、亮度高等特点． 2．激光的应用 (1)在家中，CD、VCD、有线电视； (2)在联网的计算机上，收集图文信息、收发电子邮件、网上购物； (3)在医院里，治疗疾病、整容美容； (4)在军事领域，激光制导炸弹、测量距离、跟踪目标、传递军事情报． 3．激光与全息照相 (1)全息照相的原理 全息照相是应用光的干涉实现的． (2)全息照相与普通照相相比具有的突出特点： ①观察再现的图象时，看到的三维立体图象和原来的物体几乎一模一样． ②发现一个物体部分被遮挡了，改变一下角度，就能观察到被遮挡的部分． ③一张全息照片的大部分被损坏或丢失，只留下一小部分，从这一小部分照片仍可再现原物的全貌． ④可以在同一张底片上记录多张图象，再现时可以在不同的角度上分别观察到两个不同物体的像而不互相干扰． 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跟光的波长相比差不多，甚至比光的波长小． 2．衍射图样的特点 (1)单缝衍射：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，光波波长越长的中央条纹宽，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) 图2 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． ②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　在单缝衍射实验中，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，条纹都是光