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高中物理课件 光的衍射 光的偏振


新知预 习· 巧设计
第 十 三 章 第 5、6 节

名师课 堂· 一点通
创新演 练· 大冲关

要点一 要点二

要点三
随堂检测 归纳小结

课下作业 综合提升

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1.观察光的衍射现

象,认识衍射条纹 的特点。 2.知道产生明显衍射现象的条件。 3.观察光的偏振现象,知道光是横波。

4.知道自然光和偏振光的区别,知道
偏振现象的一些应用。

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[读教材· 填要点]

1.光的衍射 (1)光的衍射现象: 光在传播过程中,遇到障碍物或小孔时,光将 改变 直 线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象。

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①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。

②圆孔衍射:光通过小孔(孔很小)时在屏幕上会出现
明暗 相间的圆环。 ③泊松亮斑:障碍物的衍射现象。 各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射,使影的轮廓模 糊不清。若在单色光传播途中,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。
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(2)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 相比 ,甚至比光 的波长还要 小 的时候,就会出现明显的衍射现象。 (3)光的衍射现象和光的直线传播的关系: 光的直线传播只是一个近似的规律,当光的波长比

障碍物 或小孔小的多时,光可以看成沿直线传播;在孔或
障碍物尺寸可以跟波长相比,甚至比波长还要小时, 衍射 现象就十分明显。

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2.衍射光栅

(1)衍射光栅的结构:由许多 等宽 的狭缝 等距离 排列
起来形成的光学仪器。 (2)衍射图样的特点:与单缝衍射相比,衍射条纹的 宽度 变窄 ,亮度 增加 。 (3)衍射光栅的种类:反射光栅、透射光栅。

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3.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,这样的光叫做自然光。 ②偏振光: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。
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③只有横波才有偏振现象。
(2)偏振现象在生产生活中的应用: ①摄影中应用偏振光:为了消除反射光的影响,在镜 头前安装一片偏振片,让它的透射方向与反射光的偏振方 向垂直,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 垂直 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,其振动方向会旋转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。
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[试身手· 夯基础]

1.下列说法正确的是 A.自然光就是白光 B.自然光一定是复色光 C.单色光不是自然光

(

)

D.自然光可以是单色光,也可以是复色光
解析:自然光的振动沿各个方向均匀分布,不一定是 复色光,复色光只是说明光的组成部分,自然光也可 以是单色光。 答案:D
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2.关于光的衍射现象,下面说法正确的是

(

)

A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹
B.白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹 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,说明光沿直线传播,不 存在光的衍射 解析: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。光照到不透明小圆盘上, 在其阴影处出现光点,是衍射现象。光的衍射现象只有明显

与不明显之分。选项D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。 答案:AC
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3.以下哪些现象可以说明光波是横波

(

)

A.光的干涉
C.光的色散

B.光的偏振
D.光的反射

解析:光的干涉表明光的波动性,即光是一种波,选 项A错。光的偏振表明光是横波,因为只有横波能发 生光的偏振现象,选项B正确。光的色散可表明光是

单色光还是复色光,选项C错。光的反射不能说明啥
问题,选项D错。 答案:B
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4.在观察光的衍射现象的实验中,通过紧靠眼睛的卡尺测

脚形成的狭缝观看远处的线状白炽灯丝(灯丝或灯管都要
平行于狭缝),可以看到 A.黑白相间的直条纹 C.彩色的直条纹 ( D.彩色的弧状条纹 )

B.黑白相间的弧状条纹

解析:白炽灯(或日光灯管)发出的光是复色光,其中各种 色光的波长不同,产生的单缝衍射的图样中条纹宽度和 间距都不相同,因此各单色光亮纹或暗纹不能完全重叠 在一起,所以成为彩色条纹,因为狭缝,所以是彩色直

条纹,故选项C正确,A、B、D错误。
答案:C
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1.单缝衍射图样 (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。
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2.圆孔衍射图样

(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。如图 13-5-1所示。 图13-5-1

(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。

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(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)。

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3.圆板衍射
(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。

(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。 (3)圆板衍射图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的 增大而减小。

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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

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[审题指导]

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。 [解析] 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 也越大。将缝调宽,现象向相反方向变化,故选项A正确。 [答案] A

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狭缝宽度越小,衍射现象越明显,衍射条纹越宽,
但因通过狭缝的光的能量减小,衍射条纹亮度减弱,因 此,观察衍射现象时,并不是狭缝越窄了越好。

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种类

项目

单缝衍射

双缝干涉

只要狭缝足够小,任何光 产生条件 都能发生 不 条纹宽度 条纹宽度不等,中央最宽 同 条纹间距 各相邻条纹间距不等 点 亮度 中央条纹最亮,两边最暗 相 同 点 成因

意义

频率相同的两列光 波相遇叠加 条纹宽度相等 各相邻条纹等间距 条纹清晰,亮度基 本相等 都有明暗相同的条纹,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
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[名师点睛] (1)单缝衍射可以理解为若干个干涉,从而理解条 纹相间排列。 (2)光波的波长增大,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,可认为各单色光单 独照射所成图样的叠加。

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2.(2012· 上海高考)下图13-5-2为红光或紫光通

过双缝或单缝所呈现的图样,则

(

)

图13-5-2

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A.甲为紫光的干涉图样

B.乙为紫光的干涉图样
C.丙为红光的干涉图样 D.丁为红光的干涉图样 [审题指导] 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;若中 间条纹最宽,两边越来越窄,则是衍射条纹。分析光的颜色时, 主要是看条纹的间距,波长越长,条纹越宽,间距越大。

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[解析]

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,因此甲、乙是干涉 条纹,丙、丁是衍射条纹。干涉条纹中,光的波长越长,

条纹越宽,因此甲是红光,乙是紫光。同一单缝衍射条纹,
波长越长,条纹越宽,丙是红光衍射条纹,丁是紫光衍射 条纹。 [答案] B

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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,中央亮条纹最宽,两侧的亮条纹逐渐

变窄。
(2)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 单缝衍射条纹中央亮纹最亮,两侧的亮纹逐渐变暗。

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1.自然光与偏振光的对比 自然光(非偏振光) 光的 来源 光的 振动 方向 偏振光

直接从光源发出的光

自然光通过起偏器后的光

在垂直于光的传播方向 在垂直于光的传播方向的

的平面内,光振动沿所 平面内,光振动沿某一特
有方向,且沿各个方向 定方向(与起偏器的透振方 振动的光强度都相同 向一致)
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2.偏振光的产生方式 (1)自然光在玻璃、水面等表面反射时,反射光和折 射光都是偏振光,入射角变化时偏振的程度也会变化。自 然光射到两种介质的交界面上,如果光入射的方向合适,

使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时,反射光和折
射光都是偏振光,且是完全偏振光,偏振方向相互垂直。

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(2)自然光经过偏振片(起偏器)后能形成偏振光。偏 振光可以用另一个偏振片(检偏器)检验。 [名师点睛]

(1)平时看到的光,除直接从光源发出的以外,都是
偏振光。 (2)只有横波才能发生偏振现象,光是横波。

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3.奶粉的碳水化合物(糖)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液的浓度,从而测定含糖
量。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向为轴线,旋转一个角 度θ,这一角度称为“旋光角”,θ的值与糖溶液的浓度有关, 将θ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13-5-3所示,S是自然光源,A、B是偏振片,绕
中心轴转动偏振片B,使到达O处的光最强,然后将被测样 品P置于A、B之间。则下列说法中正确的是 ( )
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图13-5-3 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处光的强度最大, 则偏振片B转过的角度等于θ D.将偏振片A转动一个角度,使得O处光的强度最大,

则偏振片A转过的角度等于θ
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[审题指导]

光线经过被测样品后,偏振方向旋转了θ角度,

要使光能穿过两偏振片,则A、B相差的角度也需是θ角。 [解析] 根据题意可知,开始A、B两偏振片的透光方向相

同,当被测样品置于A、B之间时,光线旋转一个角度θ,因此
到达O处光的强度会明显减弱;为了使得O处的光线强度最大, 则必须将其中一个偏振片旋转角度θ,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,故A、C、D正确。 [答案] ACD

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(1)自然光通过偏振片后,光的强度相同偏振方向可 以不同。 (2)偏振光通过偏振片时,透光的强度与偏振方向和 透振方向的夹角大小有关。

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