《光的衍射和偏振》PPT课件.ppt

5-35-3光的衍射与偏振光的衍射与偏振 机械波可以绕过小孔或障碍物而继续向前机械波可以绕过小孔或障碍物而继续向前传播的现象传播的现象,叫做波的衍射叫做波的衍射.复习：复习：波的衍射波的衍射产生明显衍射现象的条件：产生明显衍射现象的条件：只有缝的宽度或障碍物的尺寸只有缝的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多跟波长相差不多,或者比波长更小或者比波长更小时时,波将产生明显的衍射现象波将产生明显的衍射现象.图中的波长图中的波长缝的宽度缝的宽度d明显衍射明显衍射(两亮条纹间距离两亮条纹间距离)尺寸接近尺寸接近光的干涉有力地证明了光是一种波，具有波的特性。那它一定能发生衍射现象。观察到的现象：当缝很大时，光沿直线传播，减小缝宽，亮斑随之减小，当缝宽调得很窄时，亮斑不但不继续减小，反而变大，偏离原来直线传播方向，成为明暗相间的条纹。一、一、光的衍射光的衍射1.光的衍射：光离开直线路径绕到障碍物光的衍射：光离开直线路径绕到障碍物阴影区域内继续传播的现象叫做光的衍射。阴影区域内继续传播的现象叫做光的衍射。任何障碍物都可以使光发生衍射，衍射现任何障碍物都可以使光发生衍射，衍射现象是波所特有的现象。象是波所特有的现象。2.产生产生明显明显衍射的条件：障碍物或小孔的衍射的条件：障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小。尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小。一、一、光的衍射光的衍射1 1、单缝衍射条纹的特征、单缝衍射条纹的特征(1)(1)、中央亮纹宽而亮、中央亮纹宽而亮(2)(2)、两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗、两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗一、一、光的衍射光的衍射不同缝宽的单缝衍射不同色光的单缝衍射2、圆孔衍射当光波射到小圆孔时，也会产生衍射现象。一、一、光的衍射光的衍射A AB BS S 1 1、孔较大时孔较大时屏上出现清晰的光斑屏上出现清晰的光斑 2 2、孔较小时孔较小时屏上出屏上出现衍射花样现衍射花样圆孔衍射圆孔衍射圆屏衍射圆屏衍射泊松亮斑泊松亮斑3、其他衍射图样一、一、光的衍射光的衍射泊松亮斑圆屏衍圆屏衍射射圆孔衍圆孔衍射射钢针的钢针的衍射衍射1 1、光的干涉和衍射图样区别、光的干涉和衍射图样区别双缝干涉图样特点：双缝干涉图样特点：单缝衍射图象特点：单缝衍射图象特点：光的干涉和光的衍射的比较光的干涉和光的衍射的比较2 2、双缝干涉和单缝衍射都是光波叠加的结果，只、双缝干涉和单缝衍射都是光波叠加的结果，只是干涉条纹是有限的几束光的叠加，而衍射条纹是干涉条纹是有限的几束光的叠加，而衍射条纹可认为是极多且复杂的相干光的叠加。可认为是极多且复杂的相干光的叠加。明暗相间、中间较宽较亮，两明暗相间、中间较宽较亮，两边对称亮度渐减弱边对称亮度渐减弱明暗相间、等间距、等亮度明暗相间、等间距、等亮度二、光的偏振二、光的偏振 1.1.横波的偏振现象横波的偏振现象受上面实受上面实验的启发，由验的启发，由光波是否具有光波是否具有偏振的特性，偏振的特性，可以判断光波可以判断光波是横波还是纵是横波还是纵波波二、光的偏振二、光的偏振 2.2.光波的偏振现象光波的偏振现象二、光的偏振二、光的偏振 2.2.光波的偏振现象分析光波的偏振现象分析 偏振片偏振片:由特定的材料制成，由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向），只有振动方向做透振方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通与透振方向平行的光波才能通过偏振片偏振片对光波的作过偏振片偏振片对光波的作用就像上图中的狭缝对于机械用就像上图中的狭缝对于机械波的作用一样波的作用一样o当只有一块偏振片时，以当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变振片，透射光的强度不变但亮度比没有加偏振片但亮度比没有加偏振片时要暗一些。时要暗一些。当加两块偏振片时，当加两块偏振片时，透射光透射光的强度比通过一块偏振片时的强度比通过一块偏振片时要弱要弱透振方向平行时，透透振方向平行时，透射光的强度最大射光的强度最大当两块偏振片的透振方向垂当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，直时，透射光的强度最弱，几乎为零几乎为零.（1 1）、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于）、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同这种光叫做动的光波的强度都相同这种光叫做自然光自然光.二、光的偏振二、光的偏振 3.3.光波的偏振现象产生的原因光波的偏振现象产生的原因光振动沿各个方向均匀光振动沿各个方向均匀分布的光就是分布的光就是自然光自然光光振光振动沿着特定方向的光就是动沿着特定方向的光就是偏偏振光振光（2 2）、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之后，只）、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过.也就是说，通过第一个偏振片的光波，在垂直于传播方也就是说，通过第一个偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动这种光叫向的平面上，只沿着一个特定的方向振动这种光叫做做偏振光偏振光二、光的偏振二、光的偏振 3.3.光波的偏振现象产生的原因光波的偏振现象产生的原因(3)(3)、通通过过第第一一个个偏偏振振片片的的偏偏振振光光再再通通过过第第二二个个偏偏振振片片（称称为为检检偏偏器器）时时，如如果果两两个个偏偏振振片片的的透透振振方方向向平平行行，那那么么，通通过过第第一一个个偏偏振振光光的的振振动动方方向向跟跟第第二二个个偏偏振振片片的的透透振振方方向向平平行行，透透射光的强度最大射光的强度最大二、光的偏振二、光的偏振 3.3.光波的偏振现象产生的原因光波的偏振现象产生的原因(4)(4)、如如果果两两个个偏偏振振片片的的透透振振方方向向垂垂直直，那那么么，偏偏振振光光的的振振动动方方向向跟跟第第二二个个偏偏振振片片的的透透振振方方向向垂垂直直，偏偏振振光光不不能能通通过过第第二二个个偏偏振振片片，透透射射光光的的强强度度为为零零 二、光的偏振二、光的偏振 3.3.光波的偏振现象产生的原因光波的偏振现象产生的原因光的偏振证明光是一种横波。光的偏振现象很常见除了从光源（如太阳、电灯等）直接光的偏振现象很常见除了从光源（如太阳、电灯等）直接发出的光以外，发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光自然自然光射到两种介质的界面上，如果光入射的方向合适，使反射光与光射到两种介质的界面上，如果光入射的方向合适，使反射光与折射光之间的夹角恰好是折射光之间的夹角恰好是90，这时，反射光和折射光就都是偏，这时，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直振的，并且偏振方向互相垂直二、光的偏振二、光的偏振 4.4.光波的偏振现象的应用光波的偏振现象的应用视频：反射光是偏振光 在在拍拍摄摄日日落落时时水水面面下下的的景景物物、池池中中的的游游鱼鱼、玻玻璃璃橱橱窗窗里里的的陈陈列列物物的的照照片片时时，由由于于水水面面或或玻玻璃璃表表面面的的反反射射光光的的干干扰扰，常常使使景景像像不不清清楚楚如如果果在在照照相相机机镜镜头头前前装装一一片片偏偏振振滤滤光光片片，让让它它的的透透振振方方向向与与反反射射光光的的偏偏振振方方向向垂垂直直，就就可可以以减减弱弱反反射射光光而使景像清晰而使景像清晰偏振现象的应用：拍摄偏振现象的应用：拍摄 在在观观察察某某些些实实物物时时，由由于于物物体体表表面面强强烈烈的的反反射射光光的的干干扰扰看看不不清清楚楚如如果果在在戴戴上上加加了了偏偏光光镜镜的的眼眼镜镜，使使它它的的透透振振方方向向与与反反射射光光的的偏偏振振方方向向垂垂直直，就就可可以以减减弱弱反射光而使景像清晰反射光而使景像清晰偏振现象的应用：偏光眼镜偏振现象的应用：偏光眼镜偏振现象的应用：偏光眼镜偏振现象的应用：偏光眼镜o液晶显示器是一个由上下两片导电玻制成的液液晶显示器是一个由上下两片导电玻制成的液晶盒，盒内充有液晶，四周用密封材料晶盒，盒内充有液晶，四周用密封材料胶胶框密封，盒的两个外侧贴有偏光片。框密封，盒的两个外侧贴有偏光片。偏振现象的应用：液晶显示偏振现象的应用：液晶显示偏振现象的应用：液晶显示偏振现象的应用：液晶显示如果有光线进入如果有光线进入,通过第通过第一个偏振片后，将被液晶一个偏振片后，将被液晶分子逐渐改变偏振方向分子逐渐改变偏振方向.由由于光线沿着分子排列的方于光线沿着分子排列的方向传播，光线最终将从另向传播，光线最终将从另一端射出一端射出如果两玻璃板之间加上电如果两玻璃板之间加上电压，分子排列方向将与电压，分子排列方向将与电场方向平行，光线由于不场方向平行，光线由于不能扭转将不会通过第二个能扭转将不会通过第二个极板极板o液晶显示器就是利液晶显示器就是利用这一特性，在上下用这一特性，在上下两片栅栏相互垂直的两片栅栏相互垂直的偏光板之间充满液晶，偏光板之间充满液晶，利用电场控制液晶的利用电场控制液晶的转动转动不同的电场大不同的电场大小就会形成不同的灰小就会形成不同的灰阶亮度阶亮度偏振现象的应用：液晶显示偏振现象的应用：液晶显示