第四节 光的衍射和偏振（教学课件）物理沪科版2020选择性必修第一册

第四章 光 4.4 光的衍射和偏振 1.知道什么是光的衍射，知道产生明显衍射现象的条件. 2.知道什么是光的偏振现象，知道光是一种横波. 【学习目标】 导入新课 我们知道，波能够绕过障碍物发生衍射。例如，声音能够绕过障碍物传播。既然光也是一种波，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射，而且常常说“光沿直线传播”呢？ 一、光的衍射 (1)让一束红光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，逐渐减小两个卡脚之间的距离，使缝越来越小，观察照在屏幕上光斑的变化.缝宽大约多大时屏幕上出现条纹？缝间距变小时，条纹有什么变化？ 答案　大约0.8 mm时会出现条纹，当缝间距变小时，屏幕上条纹间距逐渐变宽，但亮度逐渐减弱. (2)用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔，用眼睛通过小孔观察太阳光，会观察到什么现象？ 答案　会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环. 1.用单色平行光照射狭缝，当缝很 时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了 的地方.这就是光的衍射现象. 2.各种不同形状的障碍物都能使光发生 ，致使影的轮廓　　　　，出现　　　　的条纹. 3.发生明显衍射现象的条件：在障碍物的尺寸与光的波长　　，甚至比光的波长还　的时候，衍射现象十分明显. 窄 相当宽 衍射 明暗相间 模糊不清 相当 小 三种衍射图样的特点 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，中央为白色条纹. (2)波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波长长的中央条纹宽，条纹间距大. 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.如图所示. (1)中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小. (2)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱. 3.圆板衍射(泊松亮斑) (1)若在单色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　关于光的衍射现象，下列说法正确的是 A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的圆环 B.白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹 C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射 D.光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射 √ 解析　红光照到狭缝上产生的衍射图样是红暗相间的直条纹，白光的衍射图样是彩色条纹，A、B错误； 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，C正确； D项屏中大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象，D错误. 单缝衍射与双缝干涉的比较 1.不同点 (1)产生条件 单缝衍射：狭缝足够小(发生明显衍射) 双缝干涉：频率相同的两列光波相遇叠加 (2)图样 单缝衍射的图样是中央为最宽最亮的亮条纹，两侧亮条纹变暗 　变窄 双缝干涉的图样是亮度相同的等间距的条纹 2.相同点 (1)都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或减弱的结果. (2)都是波特有的现象，表明光是一种波. 例2　如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图是不同的单色光通过同一双缝或单缝形成的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点可以得出的正确结论是 A.甲、乙是光的干涉图样 B.丙、丁是光的干涉图样 C.形成甲图样的光的波长比形成乙图样的光的波长短 D.形成丙图样的光的波长比形成丁图样的光的波长短 √ 解析　干涉条纹是等间距的条纹，因此题图甲、乙是干涉图样，题图丙、丁是衍射图样，故A正确，B错误； 由公式Δx＝ λ可知，条纹宽的入射光的波长长，所以形成甲图样的光的波长比形成乙图样的光的波长长，故C错误； 形成丙图样的光的波长比形成丁图样的光的波长长，故D错误. 1.构成：由许多　　的狭缝　　　地排列起来形成的光学元件. 2.增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变　，亮度　　. 3.种类：　　　　和　　　　. 二、衍射光栅 等宽 等距离 窄 增加 透射光栅 反射光栅 三、光的偏振 如图所示，取一个偏振片P，让阳光通过偏振片P，在P的另一侧观察，可以看到偏振片是透明的；在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，会看到什么现象？这说明什么？ 答案　会看到在旋转Q时光的亮度发生变化. 偏振片的作用类似于狭缝，只有振动方向与透振方向一致的光才能通过. 当偏振片Q与P的透振方向平行时，穿过Q的光最强； 当Q与P的透振方向垂直时，光不能透过Q. 1.偏振现象：不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也　　　　，这种现象称为“偏振现象”，横波的