1、学案 3 光的衍射与偏振 激光 学习目标定位 1.知道光产生明显衍射现象的条件，了解几种不同衍射现象的图样 .2.能 用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析. 3.认识光的偏振现象，知道光是横波.4.知道偏 振光和自然光的区别，能用偏振知识来解释生活中的一些常见光学现象.5.了解激光的特性 及应用 1波可以 的现象叫波的衍射产生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸 ，或比波长小 2横波是 质点振动方向跟波的传播方向 的波纵波是质点振动方向跟波的 传播方向平行的波 一、光的衍射 1概念：光通过很小的狭缝(或圆孔) 时，明显地偏离了 的方向而绕到狭缝(或 圆孔)后面继续传播的现象 2衍射图像：单色光的
2、单缝衍射图像的特点是中央有一条 的条纹，两边是对 称而 的条纹，亮条纹的强度向两边 白光的单缝衍射图像的特点 是中央是一条 ，两边是很快减弱的 3发生明显衍射现象的条件：当单缝(或圆孔) 的尺寸跟光的波长相差 ，或者 比波长 时，会发生明显的衍射现象 二、光的偏振 1线偏振光：如果光振动的方向限在 ，这种光叫线偏振光 2自然光：通常光源发出的光(包括太阳光) 是由大量的、 不同而互不相干的 组成的，称为自然光 3意义：光的偏振现象进一步证实了光是 波 三、激光 1激光的特殊性质： 、 、单色性好、 、覆盖波段 宽而且可调谐 2激光具有广泛的应用，如激光 、激光全息照相、激光 、激光 、激光 、
3、激光照排、光盘等 一、光的衍射 问题设计 唐代诗人王维的诗句“空山不见人，但闻人语响”描写了一种常见的“闻其声而不见其人” 的物理现象这种现象是如何形成的呢？为什么声波容易发生衍射现象而光波不容易发生 衍射现象呢？ 要点提炼 1各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，即使影的轮廓 2光产生明显衍射现象的条件 在障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长 ，甚至比光的波长 的时 候，就会产生明显的衍射现象 3衍射图样的特点 (1)单缝衍射图样的特点： 中央条纹 两侧亮条纹具有对称性，亮条纹宽度逐渐 ，亮度逐 渐 光的波长一定时，单缝窄的中央条纹 ，各条纹间距 ；单缝不 变时，光波波长大的中央条纹 ，条纹间距
4、 白光的单缝衍射条纹是中央为 ，两侧为 (2)圆孔衍射图样的特点： 单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度高，外面是明暗相间的 (填“等距” 或“不等距”)的圆环，越向外，亮环亮度越 白光的圆孔衍射图样中央亮圆为 ，周围是 圆环 (3)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 ，这就是著名的泊松亮斑 图样特点：中央是一个亮斑，圆板阴影的边缘模糊，阴影外边有明暗相间的圆环 延伸思考 衍射现象明显就是衍射条纹更亮吗？ 二、光的偏振 问题设计 1取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，软绳上形成一列横波，质点在竖 直平面内沿着上下方向振动如果手
5、持绳的一端左右抖动，会在绳上形成另一列横波，质 点在水平平面内沿着左右方向振动 现在让软绳穿过一块带有狭缝的木板分别将狭缝与振动方向平行放置及与振动方向垂直 放置，观察发生的现象(如图 1 甲、乙所示) 如果将 这根绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波，观察发生的现象( 如图丙所示) 这两种现象说明什么？ 图 1 2如图 2 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？ 图 2 要点提炼 1横波、纵波的判定方法 (1)直接看质点的振动方
6、向与波传播方向的关系若 ，为横波；若 ，为纵波，这种方法适用于可看得见质点振动方向的机械波 (2)看波能否通过两个互相垂直且共线的“狭缝” ， 通过两个“狭缝”的为纵 波， 通过的为横波 2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，只有沿着 振动 的光波才能通过偏振片，这个方向叫做透振方向偏振片对光波的作用就像 的作用一样 3光的偏振现象表明光是一种 波 4自然光和偏振光 自然光 偏振光 光的来源 直接从光源发出的光 自然光通过起偏振器后的光 光的振动 方向 在垂直于光的传播方向的平面内， 光振动沿所有方向，且沿各个方 向振动的光强度都相同 在垂直于光的传播方向的平面内，
7、光振动沿某一特定方向(与起偏振 器透振方向一 致) 举例 太阳、电灯、蜡烛火焰等直接发出的光 自然光在介质表面反射和折射形成的光 5.偏振现象的应用举例 (1)摄影中应用偏振光：为了消除反射光的影响，在镜头前安装一片偏振滤光片，让它的透 振方向与玻璃表面的反射光的偏振方向 ，阻挡了反射光进入镜头 (2)电子表的液晶显示屏：在两块透振方向互相 的偏振片当中插进一个液晶盒， 液晶具有各向异性的属性，特别是对偏振光经过液晶时，其偏振方向会旋转 90，利用这 种特性控制光通过或不通过，从而显示数字的形状 一、对光的衍射的理解 例 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
8、，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 例 2 如图 3 所示的 4 幅明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪 器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹) 则在下面的四幅图中从左到右排列，亮条纹的颜色依次是( ) 图 3 A红黄蓝紫 B红紫蓝黄 C蓝紫红黄 D蓝黄红紫 二、对光的偏振的理解 例 3 如图 4 所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片 P 和 Q，A 点位于 P、Q 之间，B 点位于 Q 右侧旋
9、转偏振片 P，A 、B 两点光的强度变化情况是( ) 图 4 AA、B 均不变 BA、B 均有变化 CA 不变，B 有变化 DA 有变化，B 不变 例 4 一段时间以来， “假奶粉事件”闹得沸沸扬扬，奶粉中碳水化合物(糖)含量是一个重 要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量 图 5 偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向 左或向右旋转一个角度 ，这一 角度 称为“旋光度” ， 的值只与糖溶液的浓度有关，将 的测量值与标准值相比较，就 能确定被测样品的含糖量了如图 5 所示，S 是自然光源，A、B 是偏振片，转动 B，使到 达 O 处的光最强，然后将被测样品 P
10、置于 A、B 之间，则下列说法中正确的是( ) A到达 O 处光的强度会明显减弱 B到达 O 处光的强度不会明显减弱 C将偏振片 B 转动一个角度，使得 O 处光强度最大，偏振片 B 转过的角度等于 D将偏振片 A 转动一个角度，使得 O 处光强度最大，偏振片 A 转过的角度等于 1(对光的衍射的理解)在单缝衍射实验中，下列说法正确的是 ( ) A其他条件不变，将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄 B其他条件不变，使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄 C其他条件不变，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽 D其他条件不 变，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽 2 (对光的衍射的理解)关于光的
11、衍射现象，下面说法正确的是( ) A红光的 单缝衍射图样是红暗相间的条纹 B白光的单缝衍射图样是白黑相间的条纹 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 3(对光的偏振的理解)将两个偏振片紧靠在一起，放在一盏灯的前面，眼睛通过偏振片看 到的光很弱如果将其中一个偏振片旋转 180，在 旋转过程中会观察到 ( ) A灯光逐渐增强，然后逐渐减弱 B灯光强度保持不变 C灯光逐渐增强，没有减弱现象 D灯光逐渐增强，再减弱，然后增强到最亮 4(对激光的理解)让激光照到 VCD 机、CD 机或计算机的光盘上，就可以读出盘上记录的 信息，经过处理后还原成声音和图像，这是 利用激光的( ) A方向性好，可以会聚到很小的一点上 B相干性好，可以很容易形成干涉图样 C强度大，可以在很短时间内集中很大的能量 D波长短，很容易发生明显的衍射现象
