人教版高中物理 13.5 光的衍射 13.6 光的偏振课件 新人教选修34.ppt

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1、2021/8/9 星期一12021/8/9 星期一22021/8/9 星期一32021/8/9 星期一42021/8/9 星期一52021/8/9 星期一62021/8/9 星期一72021/8/9 星期一82021/8/9 星期一92021/8/9 星期一102021/8/9 星期一112021/8/9 星期一12一、三种衍射图样的特点比较一、三种衍射图样的特点比较2021/8/9 星期一131.1.单缝衍射图样单缝衍射图样(1)(1)中央条纹最亮中央条纹最亮,越向两边越暗越向两边越暗;条纹间距不等条纹间距不等,越靠外，条越靠外，条纹间距越小纹间距越小.(2)(2)缝变窄通过的光变少，而光分

2、布的范围更宽，所以亮纹的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亮度降低.(3)(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纹间距就越大.(4)(4)用白光做单缝衍射时，中央亮条纹是白色的，两边是彩色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条纹，中央亮条纹仍然最宽最亮.2021/8/9 星期一142.2.圆孔衍射图样圆孔衍射图样(1)(1)中央是大且亮的圆形亮斑，

3、周围分布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，宽度越小亮条纹的亮度越弱，宽度越小.如图所示如图所示.(2)(2)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱亮度越弱.(3)(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同，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大.(4)(4)白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围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是彩色

4、同心圆环.2021/8/9 星期一15(5)(5)只有圆孔足够小时才能得到明显的衍射图样只有圆孔足够小时才能得到明显的衍射图样.在圆孔由较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圆形亮斑(光的直线传播光的直线传播)、光源的像、光源的像(小孔成像小孔成像)、明暗相、明暗相间的圆环间的圆环(衍射图样衍射图样).).2021/8/9 星期一163.3.不透明的小圆板衍射图样不透明的小圆板衍射图样(泊松亮斑泊松亮斑)(1)(1)中央是亮斑中央是亮斑.(2)(2)周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小周围的亮环或暗环间距随半径增

5、大而减小.2021/8/9 星期一17 (1)(1)衍射是波所特有的现象，一切波均能发生衍衍射是波所特有的现象，一切波均能发生衍射现象射现象.(2)(2)光遇小孔、单缝或障碍物时，衍射现象只有明显不明显之光遇小孔、单缝或障碍物时，衍射现象只有明显不明显之分，无发生不发生之别分，无发生不发生之别.(3)(3)可见光的波长范围：可见光的波长范围：1010-6-61010-7-7 m m，因此光的衍射现象不，因此光的衍射现象不易观察到易观察到.2021/8/9 星期一18【典例【典例1 1】(2011(2011石家庄高二检测石家庄高二检测)观察单缝衍射现象时，把观察单缝衍射现象时，把缝宽由缝宽由0.

6、2 mm0.2 mm逐渐增大到逐渐增大到0.8 mm0.8 mm，看到的现象是，看到的现象是()()A.A.衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显B.B.衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显C.C.衍射条纹的间距不变，只是亮度增强衍射条纹的间距不变，只是亮度增强D.D.以上现象都不会发生以上现象都不会发生 【解题指导】【解题指导】清楚发生明显衍射的条件；衍射图样在单清楚发生明显衍射的条件；衍射图样在单缝宽度变化时的变化规律缝宽度变化时的变化规律.2021/8/9 星期一19【标准解答】【标准解答】选选

7、A.A.由单缝衍射实验的调整与观察可知，狭缝由单缝衍射实验的调整与观察可知，狭缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽，条纹间距也越宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽，条纹间距也越大大.将缝调宽，现象向相反方向变化，故选项将缝调宽，现象向相反方向变化，故选项A A正确正确.2021/8/9 星期一20二、单缝衍射与双缝干涉的比较二、单缝衍射与双缝干涉的比较2021/8/9 星期一252021/8/9 星期一262021/8/9 星期一27 (1)(1)单缝衍射可以理解为若干个光源的干涉，从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而理解条纹相间排列.(2)(2)光波的波长增大

8、，衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大光波的波长增大，衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大.(3)(3)复色光的衍射或干涉图样，可认为各单色光单独衍射或干复色光的衍射或干涉图样，可认为各单色光单独衍射或干涉所成图样的叠加涉所成图样的叠加.2021/8/9 星期一28【典例【典例2 2】(2011(2011塘沽高二检测塘沽高二检测)如图所示的如图所示的4 4幅明暗相间的幅明暗相间的条纹图样，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器条纹图样，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衍射图样(黑色

9、部分表示亮纹黑色部分表示亮纹).).则下面的四幅图从左到右排列，则下面的四幅图从左到右排列，亮条纹的颜色依次是亮条纹的颜色依次是()()2021/8/9 星期一29 【解题指导】【解题指导】在分析干涉、衍射图样的区别时，主要注在分析干涉、衍射图样的区别时，主要注意图样条纹宽度的情况：若条纹宽度相等，则是干涉条纹；意图样条纹宽度的情况：若条纹宽度相等，则是干涉条纹；若中间条纹最宽，两边越来越窄，则是衍射条纹若中间条纹最宽，两边越来越窄，则是衍射条纹.分析光的颜分析光的颜色时，主要是看条纹的间距，波长越长，条纹越宽，间距越色时，主要是看条纹的间距，波长越长，条纹越宽，间距越大大.【标准解答】【标准

10、解答】选选B.B.双缝干涉条纹是等间距的条纹，单缝衍射双缝干涉条纹是等间距的条纹，单缝衍射条纹是中间最宽、两边越来越窄的条纹，因此条纹是中间最宽、两边越来越窄的条纹，因此1 1、3 3是干涉条是干涉条纹，纹，2 2、4 4是衍射条纹是衍射条纹.干涉条纹中，光的波长越长，条纹越宽，干涉条纹中，光的波长越长，条纹越宽，因此因此1 1是红光，是红光，3 3是蓝光是蓝光.同一单缝衍射条纹，波长越长，条纹同一单缝衍射条纹，波长越长，条纹越宽，因此越宽，因此2 2是紫光，是紫光，4 4是黄光是黄光.2021/8/9 星期一30【规律方法】【规律方法】区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法：区分双缝干涉条纹与

11、单缝衍射条纹的方法：(1)(1)根据条纹的宽度区分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，中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄缝衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄.(2)(2)根据亮条纹的亮度区分根据亮条纹的亮度区分双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮度变化很小，而单缝衍双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮度变化很小，而单缝衍射条纹中央亮纹最亮，两侧的亮纹逐渐变暗射条纹中央亮纹最亮，两侧的亮纹逐渐变暗.2021/8/9 星期一31三、自然光和偏振光的比较三、自然光和偏振光的比较2021/8/9

12、 星期一34自然光和偏振光的比较见表自然光和偏振光的比较见表2021/8/9 星期一35 (1)(1)偏振现象在生活中非常普遍，并不是只有自偏振现象在生活中非常普遍，并不是只有自然光通过偏振片后才变为偏振光，生活中除光源直接发出的然光通过偏振片后才变为偏振光，生活中除光源直接发出的光外，我们看到的绝大部分光都是偏振光，如自然光射到水光外，我们看到的绝大部分光都是偏振光，如自然光射到水面时的反射和折射光线，尤其是二者互相垂直时，都是典型面时的反射和折射光线，尤其是二者互相垂直时，都是典型的偏振光，并且是完全偏振光，振动方向相互垂直的偏振光，并且是完全偏振光，振动方向相互垂直.(2).(2)只有只

13、有横波才能发生偏振现象，光是横波横波才能发生偏振现象，光是横波.2021/8/9 星期一36【典例【典例3 3】(2011(2011青岛高二检测青岛高二检测)奶粉的碳水化合物奶粉的碳水化合物(糖糖)的含的含量是一个重要指标，利用旋光仪这种仪器可以用来测量糖溶量是一个重要指标，利用旋光仪这种仪器可以用来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量液的浓度，从而测定含糖量.其原理是：偏振光通过糖的水溶其原理是：偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振光的偏振方向会以传播方液后，若迎着射来的光线看，偏振光的偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度向为轴线，旋转一个角度，这一角度称为，这一角度称为“旋光角

14、旋光角”，的值与糖溶液的浓度有关，将的值与糖溶液的浓度有关，将的测量值与标准值相比较，的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了就能确定被测样品的含糖量了.如图所示，如图所示，S S是自然光源，是自然光源，A A、B B是偏振片，绕中心轴转动偏振片是偏振片，绕中心轴转动偏振片B B，使到达，使到达O O处的光最强，然处的光最强，然后将被测样品后将被测样品P P置于置于A A、B B之间之间.则下列说法中正确的是则下列说法中正确的是()()2021/8/9 星期一37A.A.到达到达O O处光的强度会明显减弱处光的强度会明显减弱B.B.到达到达O O处光的强度不会明显减弱处光的强度不会明

15、显减弱C.C.将偏振片将偏振片B B转动一个角度，使得转动一个角度，使得O O处光的强度最大，则偏振处光的强度最大，则偏振片片B B转过的角度等于转过的角度等于D.D.将偏振片将偏振片A A转动一个角度，使得转动一个角度，使得O O处光的强度最大，则偏振处光的强度最大，则偏振片片A A转过的角度等于转过的角度等于2021/8/9 星期一38 【解题指导】【解题指导】光线经过被测样品后，偏振方向旋转了光线经过被测样品后，偏振方向旋转了角度，要使光能穿过两偏振片，则角度，要使光能穿过两偏振片，则A A、B B相差的角度也需是相差的角度也需是角角.2021/8/9 星期一39【标准解答】【标准解答】

16、选选A A、C C、D.D.根据题意可知，开始根据题意可知，开始A A、B B两偏振片两偏振片的透光方向相同，当被测样品置于的透光方向相同，当被测样品置于A A、B B之间时，光线旋转一之间时，光线旋转一个角度个角度，因此到达，因此到达O O处光的强度会明显减弱；为了使得处光的强度会明显减弱；为了使得O O处处的光线强度最大，则必须将其中一个偏振片旋转角度的光线强度最大，则必须将其中一个偏振片旋转角度，使，使光线穿过偏振片时，光的偏振方向与偏振片的透光方向一致光线穿过偏振片时，光的偏振方向与偏振片的透光方向一致.2021/8/9 星期一40【典例】如图所示，电灯【典例】如图所示，电灯S S发出

17、的光先后经过偏振片发出的光先后经过偏振片A A和和B B，人，人眼在眼在P P处迎着入射光方向看不到光亮，则处迎着入射光方向看不到光亮，则()()2021/8/9 星期一43A.A.图中图中a a光为偏振光光为偏振光B.B.图中图中b b光为偏振光光为偏振光C.C.以以SPSP为轴将为轴将B B转过转过180180后，在后，在P P处将看到光亮处将看到光亮D.D.以以SPSP为轴将为轴将B B转过转过9090后，在后，在P P处将看到光亮处将看到光亮2021/8/9 星期一44【标准解答】【标准解答】选选B B、D.D.自然光沿各个方向是均匀分布的，通过自然光沿各个方向是均匀分布的，通过偏振片

18、后，透射光是沿着某一特定方向振动的光偏振片后，透射光是沿着某一特定方向振动的光.从电灯发出从电灯发出的光是自然光，则选项的光是自然光，则选项A A错误；它通过错误；它通过A A后，变成偏振光，则后，变成偏振光，则选项选项B B正确；在正确；在P P处看不到光亮，则处看不到光亮，则A A、B B的透振方向垂直，若的透振方向垂直，若将将B B转过转过180180后，两偏振片透振方向仍垂直，仍看不到光亮后，两偏振片透振方向仍垂直，仍看不到光亮.若将若将B B转过转过9090后，两偏振片透振方向一致，能看到光亮，故后，两偏振片透振方向一致，能看到光亮，故选项选项C C错误，选项错误，选项D D正确正确

19、.2021/8/9 星期一45一、选择题一、选择题1.(20111.(2011三明高二检测三明高二检测)下列关于偏振光的说法中正确的是下列关于偏振光的说法中正确的是()()A.A.自然光就是偏振光自然光就是偏振光B.B.沿着一个特定方向传播的光叫偏振光沿着一个特定方向传播的光叫偏振光C.C.沿着一个特定方向振动的光叫偏振光沿着一个特定方向振动的光叫偏振光D.D.单色光就是偏振光单色光就是偏振光【解析】【解析】选选C.C.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同；只有振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相

20、同；只有沿着特定方向振动的光才是偏振光沿着特定方向振动的光才是偏振光.所以选项所以选项C C正确正确.2021/8/9 星期一462.(20112.(2011佛山高二检测佛山高二检测)对衍射现象的定性分析，不正确的对衍射现象的定性分析，不正确的是是()()A.A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生传播的现象光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生传播的现象B.B.衍射条纹图样是光波相互叠加的结果衍射条纹图样是光波相互叠加的结果C.C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D.D.光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论光的衍射现象完全否定了光的直线传播

21、结论2021/8/9 星期一47【解析】【解析】选选D.D.衍射现象是波绕过障碍物发生传播的现象，衍衍射现象是波绕过障碍物发生传播的现象，衍射条纹是波的叠加的结果，干涉、衍射是一切波所具有的特射条纹是波的叠加的结果，干涉、衍射是一切波所具有的特性性,所以选项所以选项A A、B B、C C正确正确.光的直线传播只是近似的，只有在光的直线传播只是近似的，只有在光的波长比障碍物小的多的情况下，光才看做沿直线传播的，光的波长比障碍物小的多的情况下，光才看做沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，所以选项所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，所以选项D D错误错误.2021/8/9 星期一4

22、83.(20113.(2011西安高二检测西安高二检测)关于光的衍射现象，下面说法正确关于光的衍射现象，下面说法正确的是的是()()A.A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹B.B.白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹C.C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射D.D.光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，不存光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，不存在光的衍射在光的衍射2021/8/9 星期一49【解析】【解析】选选A A、C.C.单色光照到狭

23、缝上产生的衍射图样是亮暗相单色光照到狭缝上产生的衍射图样是亮暗相间的直条纹，白光的衍射图样是彩色条纹间的直条纹，白光的衍射图样是彩色条纹.光照到不透明小圆光照到不透明小圆盘上，在其阴影处出现光点，是衍射现象盘上，在其阴影处出现光点，是衍射现象.光的衍射现象只有光的衍射现象只有明显与不明显之分明显与不明显之分.选项选项D D中屏上大光斑只是衍射现象不明显，中屏上大光斑只是衍射现象不明显，不能认为不存在衍射现象不能认为不存在衍射现象.2021/8/9 星期一504.4.在拍摄日落水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏在拍摄日落水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是振片，其目的是(

24、)()A.A.减弱反射光，从而使景物的像清晰减弱反射光，从而使景物的像清晰B.B.增强反射光，从而使景物的像清晰增强反射光，从而使景物的像清晰C.C.增强透射光，从而使景物的像清晰增强透射光，从而使景物的像清晰D.D.减弱透射光，从而使景物的像清晰减弱透射光，从而使景物的像清晰【解析】【解析】选选A.A.由于反射光的干扰，景物的像常常比较模糊，由于反射光的干扰，景物的像常常比较模糊，装上偏振片的目的是减弱反射光，所以偏振片的透振方向应装上偏振片的目的是减弱反射光，所以偏振片的透振方向应与反射光的振动方向垂直，但不能增强透射光与反射光的振动方向垂直，但不能增强透射光.故选项故选项A A正确正确.

25、2021/8/9 星期一515.(20115.(2011洛阳高二检测洛阳高二检测)如图所示，如图所示，a a是一偏振片是一偏振片,a,a的透振方的透振方向为竖直方向向为竖直方向.下列四种入射光束哪几种照射下列四种入射光束哪几种照射a a时能在时能在a a的另一的另一侧观察到透射光侧观察到透射光()()A.A.太阳光太阳光B.B.沿竖直方向振动的光沿竖直方向振动的光C.C.沿水平方向振动的光沿水平方向振动的光D.D.沿与竖直方向成沿与竖直方向成4545的光的光2021/8/9 星期一52【解析】【解析】选选A A、B B、D.D.只要光的振动方向不与偏振片的透振方只要光的振动方向不与偏振片的透振

26、方向垂直，光都能通过偏振片向垂直，光都能通过偏振片.太阳光、沿竖直方向振动的光、太阳光、沿竖直方向振动的光、沿与竖直方向成沿与竖直方向成4545角振动的光均能通过偏振片角振动的光均能通过偏振片.2021/8/9 星期一536.(20116.(2011福州高二检测福州高二检测)在光的单缝衍射实验中可观察到清在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，下列四幅图片中属于光的单缝衍射图晰的亮暗相间的图样，下列四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是样的是()()A.aA.a、c B.bc B.b、c C.ac C.a、d D.bd D.b、d d【解析】【解析】选选D.D.单缝衍射条纹的特点是中央亮

27、条纹最宽、最亮，单缝衍射条纹的特点是中央亮条纹最宽、最亮，双缝干涉条纹是等间距的条纹，所以双缝干涉条纹是等间距的条纹，所以a a是干涉条纹，是干涉条纹，b b、d d是单是单缝衍射条纹，缝衍射条纹，c c是水波的衍射图样是水波的衍射图样.2021/8/9 星期一54二、非选择题二、非选择题7.7.如图所示，如图所示，A A、B B两幅图是由单色光分别射到圆孔而形成的两幅图是由单色光分别射到圆孔而形成的图象，其中图图象，其中图A A是光的是光的_(_(填填“干涉干涉”或或“衍射衍射”)”)图象图象.由由此可以判断出图此可以判断出图A A所对应的圆孔的孔径所对应的圆孔的孔径_(_(填填“大于大于”

28、或或“小于小于”)”)图图B B所对应的圆孔的孔径所对应的圆孔的孔径.【解析】【解析】小孔衍射时，孔的直径越小，衍射越明显小孔衍射时，孔的直径越小，衍射越明显.答案：答案：衍射衍射 小于小于2021/8/9 星期一558.(20118.(2011攀枝花高二检测攀枝花高二检测)如图所示，杨氏双缝实验中，下如图所示，杨氏双缝实验中，下述情况能否看到干涉条纹？说明理由述情况能否看到干涉条纹？说明理由.(1)(1)在单色自然光源在单色自然光源S S后加一偏振片后加一偏振片P.P.(2)(2)在在(1)(1)情况下，再加情况下，再加P P1 1、P P2 2，P P1 1与与P P2 2透振方向垂直透振

29、方向垂直.2021/8/9 星期一56【解析】【解析】(1)(1)到达到达S S1 1、S S2 2的光是从同一线偏振光分解出来的，的光是从同一线偏振光分解出来的，它们满足相干条件，故能看到干涉条纹它们满足相干条件，故能看到干涉条纹.(2)(2)由于从由于从P P1 1、P P2 2射出的光透振方向相互垂直，不满足干涉条射出的光透振方向相互垂直，不满足干涉条件，若件，若P P1 1和和P P2 2中有一个与中有一个与P P的透振方向垂直，在光屏上也没有的透振方向垂直，在光屏上也没有其中之一的光波，两振动方向相互垂直的光不能产生干涉现其中之一的光波，两振动方向相互垂直的光不能产生干涉现象，故不能看到与双缝平行的干涉条纹象，故不能看到与双缝平行的干涉条纹.答案：答案：见解析见解析2021/8/9 星期一57Thank you!Thank you!2021/8/9 星期一582021/8/9 星期一59