第4.4节 光的衍射和偏振-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第一册 ）

第四章·光 第04讲 光的衍射和偏振 ( 目 标 导 航 ) 知识要点 难易度 1．单缝衍射条纹：不等间距 2．圆孔衍射和泊松亮斑 3．光的偏振 ★★ ★★ ★★ ( 知 识 精 讲 ) 知识点01 光的衍射 1．定义：光通过很小的狭缝(或圆孔)时，明显地偏离了直线传播的方向，在屏上应该出现阴影的区域出现明条纹或亮斑，应该属于亮区的地方也会出现暗条纹或暗斑的现象． 2．衍射图象：衍射时产生的明暗条纹或光环． 3．单缝衍射：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，其余条纹变窄变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白条纹． (1)中央条纹最亮、越向两边越暗，条纹间距不等．越靠外，条纹间距越小． (2)缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮纹的亮度降低． (3)中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关．入射光波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大． (4)用白光做单缝衍射时，中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹仍然最宽最亮． 4．圆孔衍射：光通过小孔时(孔很小)在屏幕上会出现明暗相间的圆环． (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)用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大． (4)白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环． (5)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的现象——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． 5．泊松亮斑：障碍物的衍射现象．在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑． (1)中央是亮斑． (2)泊松亮斑图样的亮环或暗环的距离随着圆板半径的增大而减小，而且背景是明亮的． 【例1】关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是(　　) A．甲图是光的干涉图样 B．乙图是光的衍射图样 C．丙图是利用光的折射原理 D．丁图是光导纤维利用光的全反射原理，其内芯折射率小于外套的折射率 知识点02 单缝衍射与双缝干涉的比较 1. 单缝衍射与双缝干涉的比较   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 频率相同的两列光波相遇叠加 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度 中央条纹最亮，两边最暗 条纹清晰，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削弱的结果 意义 都是波特有的现象，表明光是一种波 2.对单缝衍射和双缝干涉的三点提醒 (1)单缝衍射可以理解为若干个光源的干涉，从而理解条纹相间排列． (2)光波的波长变大，衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大． (3)复色光的衍射或干涉图样，可认为是各单色光单独衍射或干涉所成图样的叠加． 【特别提醒】 （1）白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同． （2）区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分． 【例2】(多选)如图甲、乙所示是单色光通过窄缝后形成明暗相间的两种条纹图样，下列判断正确的是(　　) A．甲为单缝衍射的图样 B．乙为双缝干涉的图样 C．甲为双缝干涉的图样 D．乙为单缝衍射的图样 知识点03 光的偏振 1．偏振现象 (1)自然光： 由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这样的光叫作自然光． (2)偏振光： 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，只有沿着这个方向振动的光波才能通过偏振片，这个方向叫作透振方向。 自然光垂直透过某一偏振片后，其振动方向沿着偏振片的透振方向，即在垂直于传播方向的平面上，只沿着某一特定方向振动，这样的光称为偏振光．自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面的反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也有所变化． (3)只有横波才有偏振现象． 2. 自然光和偏振光的区别 (1)振动方向比较：自然光在垂直于光的传播方向的平面内，沿所有方向振动；偏振光在垂直于光的传播方向的平面内，沿某一特定的方向振动。 (2)经过偏振片时现象比较：如图甲，自然光通过偏振片后变成偏振光，后面的屏是明亮的，转动偏振片时，偏振光的振动方向随之变化，但屏上亮度不变。 如图乙、丙，偏振光经