4.5-4.6.光的衍射、光的偏振 激光 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第四章 光 5.光的衍射 6.光的偏振 激光 教学目标 CONTENT 01 02 03 能用衍射知识对生活中的现象进行分析和解释 认识光的衍射现象，知道产生明显衍射现象的条件 知道光的偏振现象 了解偏振的应用，了解激光 2 新课引入 光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的另一特征是波的衍射现象，光是否具有衍射现象？如果有衍射现象，为什么在日常生活中我们没有观察到光的衍射现象呢？ 光的衍射 一 知能提升 1.光的衍射现象 光能够绕过障碍物而到达“阴影”区域的现象。 激光束 调节狭缝宽窄 像屏 2.产生明显衍射现象的条件 障碍物或孔的尺寸比光波波长小或与光波波长差不多时。 3.可见光的波长范围 10－6m～10－7m，由发生明显衍射现象的条件可知，光的衍射现象不易观察。 5 红光 a=0.8mm 红光 a=0.4mm 蓝光 a=0.4mm 几种不同的衍射现象 二 知能提升 1.单缝衍射的条纹特点 ①单色光的单缝衍射图样是明暗相间、亮度越来越暗且不等距的条纹，中央是亮纹，亮度大，宽度也大；狭缝越窄，中央亮条纹越宽，但亮度越暗；波长越长，条纹间距越大，中央亮纹越宽. 资料 ②白光的单缝衍射图样中央是白色亮纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中央亮纹的色光是紫光，最远离中央的是红光。 白光的单缝衍射条纹 资料 2.圆孔衍射 (1)现象 ①用点光源照射直径较大的圆孔时，在屏上会出现一个明亮的圆形光斑，这是光沿直线传播的结果。 ②用点光源照射直径足够小的圆孔时，在屏上会出现一些明暗相间的圆环，这是光发生衍射的结果。 资料 (2)衍射图样的特点：明暗相间的环状条纹，中央为圆形亮斑。 ①单色光的圆孔衍射图样中央亮纹的亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环，越向外，亮环亮度越低； ②白光的圆孔衍射图样中央亮纹为白色，周围是彩色圆环。 红色激光的圆孔衍射图样 资料 (3)圆孔直径变化出现的不同现象 只有圆孔足够小时，才能得到明显的衍射图样。 在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同现象——圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)、完全黑暗。 小孔成像原理图 资料 3.圆盘衍射(泊松亮斑) (1)现象：用平行光照射一个不透光的小圆盘时，在圆盘阴影中心出现一个亮斑。 (2)衍射图样的特点：圆形阴影中心有一亮斑，与小孔衍射图样有明显区别。 泊松亮斑 红色激光的圆孔衍射图样 干涉现象与衍射现象的区别 干涉现象 衍射现象 产生条件 条纹宽度 光强分布 条纹的变化 频率相同的两列 相干光相遇叠加 任何光都能发生衍射 等宽、等距 中央最宽，两侧的亮纹逐渐变窄 从中央明条纹往两侧光强变化很小 光强分布主要集中在中央亮纹，两侧的亮纹逐渐变暗 间距与波长成正比 波长有关，但缝宽影响更大 1.结构 有许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学元件。狭缝的个数越多，衍射条纹的宽度越窄，亮度越亮。 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。 3．衍射光栅的种类 ： 反射光栅和透射光栅。 透射光栅 衍射光栅 三 知能提升 反射光栅 你看过立体电影吗？当你戴上一副特制的眼镜，开始欣赏立体电影时，经历过敌人的拳头向你袭来(如图所示)的感受吗？立体电影和一般电影的物理原理有何不同？ 神奇的电脑 1.狭缝对纵波的影响 如图所示，如果在波的传播方向上放一带狭缝的木板，不管狭缝方向如何，在一条弹簧上传播的纵波都能自由通过狭缝。 纵波可以穿过不同方向的狭缝 偏振 四 知能提升 纵波在竖直狭缝中的传播情况 纵波在水平狭缝中的传播情况 用光射到一个不透光的小圆形障碍物上形成的影，影的中心有一个圆形的亮斑 16 2.狭缝对横波的影响 对横波，只有狭缝的方向与横波质点的振动方向相同时，横波才能毫无阻碍地通过狭缝；当狭缝的方向与质点的振动方向垂直时，横波就不能通过狭缝，这种现象叫做偏振。 狭缝与振动方向平行 狭缝与振动方向垂直 用光射到一个不透光的小圆形障碍物上形成的影，影的中心有一个圆形的亮斑 17 3.偏振现象 横波只沿某一特定的方向振动的现象称偏振现象。 4.横波独有的特征 偏振现象是横波所特有的，故利用偏振现象可判断一列波是横波还是纵波。 学科网原创 光的偏振 五 知能提升 1.偏振片 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，沿着这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，偏振方向与这个方向垂直的光不能通过，这个方向叫作“透振方向”。 偏振片 用光射到一个不透光的小圆形障碍物上形成的影，影的中心有一个圆形的亮斑 19 2.观察光的偏振现象 用光射到一个不透光的小圆形障碍物上形成的影，影的中心有一个圆形的亮斑 20 偏振光：在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振