4.6 光的衍射和偏振 课件 -2024-2025学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修第一册

第四章 光及其应用 第6节 光的衍射和偏振 作者编号：43004 昆虫的薄翼在阳光下为什么熠熠生辉？ 七彩祥云和星芒是怎么形成的？ 新课导入 作者编号：43004 1.观察光的衍射现象,认识衍射条纹的特点 2.知道产生明显衍射的条件,知道自然光和偏振光的区别 3.了解光的偏振的应用 学习目标 作者编号：43004 一、光的衍射 （1）现象: ①当狭缝较宽时：观察屏上是一条亮的光带 ②狭缝不断变窄时：观察屏上会出现中央亮且宽、两边对称分布、明暗相间的光带 1.光的狭缝衍射 这表明光绕过了狭缝边缘传播,而不是沿直线传播，这就是光的狭缝衍射。 作者编号：43004 （2）狭缝衍射图样的特点 ①中央条纹最亮、越向两边越暗;中央条纹最宽,越靠外,条纹间距越窄. ②缝变窄,通过的光变少,而光分布的范围更宽,所以亮条纹的亮度降低. 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.入射光波长越长,单缝越窄,中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大. 　 中央宽且亮,两边窄且暗 　衍射越明显 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 作者编号：43004 如果将狭缝换成大小可调的圆孔，当圆孔足够小时，同样能观察到中央为明显的亮斑、周围是明暗相间的圆形光环的图样。和光线通过狭缝传播相似，圆形光环的图样远大于通过圆孔时按照直线传播所能照亮的区域，这就是光的圆孔衍射现象。 2.光的圆孔衍射 新课讲解 作者编号：43004 圆孔衍射的图样特征 ①单色光的圆孔衍射图样:中央亮圆的亮度大,外面是明暗相间的不等距的圆环.越向外,圆(亮)环亮度越低. ②白光的圆孔衍射图样:中央亮圆为白色,周围是彩色圆环. 作者编号：43004 3.圆盘衍射 (1)各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射,致使影的轮廓的边缘模糊不清,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,如图所示. (2)形成泊松亮斑时,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. 新课讲解 作者编号：43004 圆孔衍射、圆盘衍射的区别 分类 圆孔衍射 圆盘衍射 衍射图样 条纹 中心亮斑 明暗相间的环形条纹，中心均有亮斑 中心亮斑较大 泊松亮斑较小 新课讲解 作者编号：43004 思考：在光的干涉和衍射实验中均可观察到明暗相间的条纹,下列三幅图样中哪幅为光的双缝干涉图样,哪幅为光的单缝衍射图样? 甲为光的双缝干涉图样;乙为光的单缝衍射图样. 4.单缝衍射和双缝干涉的比较 作者编号：43004 单缝衍射与双缝干涉的比较 比较项 单缝衍射 双缝干涉 不 同 点 产生条件 条纹宽度 条纹间距 亮度 相 同 点 成因 意义 光波的波长越长,干涉条纹、衍射条纹的宽度都变大. 只要狭缝足够小， 任何光都能发生 频率相同的两列光波相遇叠加 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相等 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 都是波特有的现象，表明光是一种波 作者编号：43004 5.发生明显衍射的条件 当障碍物的尺寸与光的波长相当,甚至小于光的波长时,衍射现象将十分明显. 思考：光遇到小孔、单缝或障碍物时,衍射现象可能发生,也可能不发生,这种说法对吗? 光遇到小孔、单缝或障碍物时,衍射现象都会发生,只有明显与不明显之分. 6.区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法 (1)根据条纹的宽度区分:双缝干涉的条纹是等宽的,条纹间的距离也是相等的;而单缝衍射的条纹,中央明条纹最宽,两侧的条纹变窄. (2)根据明条纹的亮度区分:双缝干涉条纹,从中央明纹往两侧亮度变化很小;而单缝衍射条纹中央明纹最亮,两侧的明纹逐渐变暗. 作者编号：43004 绳波的振动方向与狭缝的方向平行时，传播情况正常；振动方向与狭缝方向垂直时，绳波经过狭缝后消失。这种现象叫做偏振现象 （1）偏振现象：在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动的波叫波的偏振现象。 （2）偏振方向：横波的振动方向称为偏振方向。 狭缝的方向影响横波的传播 二、偏振 1.波的偏振 新课讲解 作者编号：43004 一列纵波，以这列纵波的传播方向为轴，无论我们怎么旋转第二块木板，纵波都能通过。 也就是说纵波不发生偏振现象！ 1.波的偏振 新课讲解 作者编号：43004 （3）偏振现象是横波独有的特征，故利用偏振现象可判断一列波是横波还是纵波。 思考：光波是横波还是纵波？ 横波能够发生偏振现象而纵波不能发生偏振现象 1.波的偏振 新课讲解 作者编号：43004 一种由高分子薄膜制成的光学器件，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，这个方向叫做“透振方向”。 （1）偏振片： 太阳、电灯、普通光源发出的光包含了垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且各个方向振动的光波强度都相同，这种光叫自然光。 偏振片 实物 示意图 箭头表示透振方向 2.光的偏振 新课讲解 作者编号：43004 2．偏振光： Q P 自然光 偏振光 光在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动的光叫偏振光。 若光的振动方向与偏振片Q的透振方向平行，屏是亮的 起偏器 检偏器 新课讲解 作者编号：43004 Q P 自然光 偏振光 自然光不是偏振光！ 起偏器 检偏器 若光的振动方向与偏振片Q的透振方向垂直，屏是暗的 新课讲解 作者编号：43004 光的偏振实验 两偏振片偏振方向情况： （1）偏振风向相同时，光屏最亮； （2）偏振方向垂直时，光屏最暗 实验结论：光是横波 新课讲解 作者编号：43004 比较 自然光 偏振光 成因 振动方向 3.自然光和偏振光的区别 从普通光源(如太阳、电灯等)直接发出的光 自然光通过偏振片后就变成了偏振光，一般反射光、折射光均为偏振光 在垂直于传播方向上沿着各个方向振动 在垂直于传播方向的平面内只有一个振动方向 新课讲解 作者编号：43004 1.汽车偏振光玻璃：汽车驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，而且规定它们的偏振方向都沿同一方向并与水平面成45°角，那么，司机从前窗只能看到自已的车灯发出的光，而看不到对面车灯的光，可以保证安全行车。 未装偏振照明灯的情景 安装偏振照明灯的情景 三、偏振光的应用 作者编号：43004 2.照相机偏光镜头： 玻璃门表面的反光很强，用偏光镜头消除了反射偏振光使玻璃门内的人物清晰可见。 未使用偏光镜头的效果 使用偏光镜头的效果 作者编号：43004 3.立体电影：偏振式3D技术是利用光的偏振原理来分解原始图像的。 在拍摄时，用两个透振方向互相垂直的镜头同时拍摄影像；在放映时，通过两个放映机同步放映，使略有差别 的两段影像重叠在银幕上，当观众戴上 偏振眼镜时，人的左右眼分别收到两组 相应的偏振光影像像，最后经过大脑合成 立体影像。 作者编号：43004 1.观察单缝衍射现象时,把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm,看到的现象是(　　) A.衍射条纹的间距逐渐变小,衍射现象逐渐不明显 B.衍射条纹的间距逐渐变大,衍射现象越来越明显 C.衍射条纹的间距不变,只是亮度增强 D.以上现象都不会发生 A 作者编号：43004 2.下列哪种现象不是由于衍射形成的(　　) A.通过两支铅笔中间的狭缝观察发光的日光灯会看到彩色条纹 B.光照在不透光的小圆盘上,在其后面阴影中心会出现小亮点 C.在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面能看到彩色条纹 D.声音能够绕过障碍物传播 C 作者编号：43004 3.(多选)关于自然光和偏振光,以下说法正确的是(　　) A.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,但是沿各个方向振动的光波的强度可以不同 B.偏振光是垂直于传播方向上,只沿着某一特定方向振动的光 C.自然光透过两个偏振片后可还原为自然光 D.太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光 BD 作者编号：43004 4.(多选)如图所示,电灯S发出的光先后经过偏振片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 BD 作者编号：43004 课堂小结 作者编号：43004 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$