第三章第4讲.docx
- 文档编号:2040884
- 上传时间:2022-10-26
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:87.92KB
第三章第4讲.docx
《第三章第4讲.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第三章第4讲.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
第三章第4讲
第4讲 光的衍射 光的偏振
[目标定位] 1.观察光的衍射现象,认识衍射条纹的特点.区分双缝干涉与单缝衍射的图样.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.
一、光的衍射
1.用平行光照射狭缝,当缝很窄时,光没有沿直线传播,它绕过了缝的边缘,传播到了相当宽的地方.这就是光的衍射现象.
2.发生明显衍射现象的条件:
在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比,甚至比光的波长还小的时候,衍射现象十分明显.
3.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,出现明暗相间的条纹.
想一想 衍射现象明显就是衍射条纹更亮吗?
答案 衍射现象明显是指光绕到阴影区域的范围更大,随着缝、孔的减小,衍射条纹的宽度增大,但条纹亮度减弱.
二、衍射光栅
1.构成:
由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器.
2.增加狭缝的个数,衍射条纹的宽度变窄,亮度增加.
3.种类:
透射光栅和反射光栅.
三、光的偏振
1.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,只有沿着这个方向振动的光波才能顺利通过偏振片,这个方向叫做“透振方向”.
2.自然光和偏振光
(1)自然光:
太阳、电灯等普通光源发出的光,包含着在垂直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.这种光是“自然光”.
(2)偏振光:
在垂直于传播方向的平面上,只沿着某个特定的方向振动,这种光叫做偏振光.
3.光的偏振现象表明光是一种横波.
4.偏振现象应用:
照相机镜头前的偏振滤光片、电子表的液晶显示等.
一、对光的衍射的理解
1.光产生明显衍射的条件
障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比,甚至比光的波长小.
2.衍射图样的特点
(1)单缝衍射:
①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,两侧的亮纹逐渐变暗变窄;白光通过狭缝时,在屏上出现彩色条纹,中央为白色条纹.
②波长一定时,单缝窄的中央条纹宽,各条纹间距大;单缝不变时,光波波长大的中央条纹宽,条纹间距大.
(2)圆孔衍射:
光通过小孔(孔很小)时,在光屏上出现明暗相间的圆环.如图1所示.
图1
(3)圆板衍射(泊松亮斑)
①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.衍射图样如图2所示.
图2
②中央是亮斑,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.
例1 在单缝衍射实验中,下列说法正确的是( )
A.将入射光由黄光换成绿光,衍射条纹间距变窄
B.使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄
C.换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽
D.增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽
解析 当单缝宽度一定时,波长越长,衍射现象越明显,即光偏离直线传播的路径越远,条纹间距也越大,A,C正确;当光的波长一定时,单缝宽度越小,衍射现象越明显,条纹间距越大,B错误;光的波长一定、单缝宽度也一定时,增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距也会变宽,D正确.
答案 ACD
二、单缝衍射与双缝干涉的比较
1.不同点
(1)产生条件
(2)图样
2.相同点
(1)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.
(2)都是波特有的现象,表明光是一种波.
例2 如图3所示,a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样,分析各图样的特点可以得出的正确结论是( )
图3
A.a、b是光的干涉图样
B.c、d是光的干涉图样
C.形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短
D.形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长短
解析 干涉条纹是等间距的条纹,因此,a、b是干涉图样,c、d是衍射图样,故A项正确,B项错误;由公式Δx=λ可知,条纹宽的入射光的波长长,所以a图样的光的波长比b图样的光的波长长,故C项错误;c图样的光的波长比d图样的光的波长长,故D项错误.
答案 A
三、对光的偏振的理解
1.偏振片上的“狭缝”表示透振方向,而不是刻上的真实狭缝.
2.只要光的振动方向不与透振方向垂直,都可以不同程度地通过偏振片,不过强度要比振动方向与透振方向平行的光弱一些.
3.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
自然光通过偏振片后的光
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,光振动沿某一特定方向(与偏振片透振方向一致)
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
4.偏振现象的应用举例
(1)在摄影中的应用:
在镜头前安装一片偏振滤光片,可以阻挡反射光进入镜头.
(2)电子表的液晶显示屏:
在两块透振方向垂直的偏振片当中插进一个液晶盒,可以控制光线显示数字.
(3)夜晚行车时,车灯眩光的消除用的就是光的偏振现象.
(4)立体电影也利用了光的偏振现象.
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.旋转偏振片P,A、B两点光的强度变化情况是( )
图4
A.A、B均不变B.A、B均有变化
C.A不变,B有变化D.A有变化,B不变
解析 白炽灯光包含各方向的光,且各个方向的光强度相同,所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相同,故A点光的强度不变;白炽灯光经偏振片P后为偏振光,当P旋转时,只有与Q的偏振方向一致时才有光透过Q,因此B点的光强有变化,选项C正确.
答案 C
针对训练 鉴别奶粉的质量,奶粉的碳水化合物(糖)的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.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α,这一角度α称为“旋光度”,α的值只与糖溶液的浓度有关,将α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置于A、B之间,则下列说法中正确的是( )
图5
A.到达O处的光的强度会明显减弱
B.到达O处的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处光的强度仍为最大,偏振片B转过的角度等于α
D.将偏振片A转动一个角度,使得O处光的强度仍为最大,偏振片A转过的角度等于α
解析 自然光通过偏振片后得到振动方向与偏振片的透振方向平行的偏振光,该偏振光经被测样品后,其偏振方向发生了偏转,即相对于光的传播方向向左或向右旋转一个角度α,到达B的光的偏振方向与B的透振方向不完全一致,故O处光的强度会明显减弱,故A正确,B错误;若将A或B转动一个角度,使得O处光的强度仍为最大,说明它们转过的角度等于α,故C、D都正确.
答案 ACD
光的衍射现象
1.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白暗相间的直条纹
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,说明光沿着直线传播,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明暗相间的直条纹.白光的衍射图样是彩色条纹.光照到不透明圆盘上,在其阴影处出现亮点,是衍射现象.光的衍射现象只有明显与不明显之分,D项中屏上大光斑的边缘模糊,正是光的衍射造成的,不能认为不存在衍射现象.
答案 AC
光的衍射与干涉的比较
2.如图6所示,甲、乙为单色光通过窄缝后形成的明、暗相间的两种条纹图样.下列判断正确的是(图中黑色表示亮条纹)( )
图6
A.甲为单缝衍射的图样B.乙为双缝干涉的图样
C.甲为双缝干涉的图样D.乙为单缝衍射的图样
解析 双缝干涉图样的条纹是等宽等间距的,单缝衍射的条纹是中间宽、两侧逐渐变窄,由此可见选项A、B正确.
答案 AB
光的偏振及应用
3.如图7所示,A、B为两偏振片,一束自然光沿OO′方向射向A,此时在光屏C上,透射光的强度最大,则下列说法中正确的是( )
图7
A.此时A、B的透振方向平行
B.只有将B绕OO′轴顺时针旋转90°,屏上透射光的强度才最弱,几乎为零
C.将A或B绕OO′轴旋转90°,屏上透射光的强度最弱,几乎为零
D.将A沿顺时针旋转180°,屏上透射光的强度最弱,几乎为零
解析 当A、B两偏振片的透振方向平行时,光屏上光的强度最强;当二者透振方向垂直时,光屏上光的强度最弱,几乎为零,由此可知A、C选项正确.
答案 AC
4.下面关于光的偏振现象的应用正确的是( )
A.自然光通过起偏振器后成为偏振光,利用检偏振器可以检验出偏振光的振动方向
B.立体电影利用了光的偏振现象
C.茶色眼镜利用了光的偏振现象
D.拍摄日落时水面下的景物时,在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响
答案 ABD
(时间:
60分钟)
题组一 光的衍射
1.对于光的衍射现象的定性分析,下列说法正确的是( )
A.只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比相差不大甚至比波长还要小的时候,才能产生明显的衍射现象
B.光的衍射现象是光波相互叠加的结果
C.光的衍射现象否定了光沿直线传播的结论
D.光的衍射现象说明了光具有波动性
解析 光的干涉现象和衍射现象无疑说明了光具有波动性,而小孔成像说明光沿直线传播,而要出现小孔成像,孔不能太小,光的直线传播规律只是近似的,只有在光的波长比障碍物小很多的情况下,光才可以看成是直线传播的,所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的,它们是在不同条件下出现的两种现象,故上述选项中正确的是A、B、D.
答案 ABD
2.关于衍射现象,下列说法正确的是( )
A.泊松亮斑是光的衍射现象
B.当障碍物的尺寸比波长大很多时,能发生明显的衍射现象
C.缝的宽度越小,光的传播路线越接近直线
D.只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象
答案 A
3.单色光源发出的光经一狭缝,照射到光屏上,可观察到的图象是下图中( )
解析 光的双缝干涉条纹是等间距等宽度的明暗相间的条纹,而在光的单缝衍射图样中,中间是宽度最大最亮的亮条纹,在中央亮条纹两边的亮条纹宽度越来越小,亮度也越来越低,故选项A正确.
答案 A
4.在一次观察光衍射的实验中,观察到如图1所示的清晰的明暗相间的图样(黑线为暗纹),那么障碍物应是( )
图1
A.很小的不透明的圆板
B.很大的中间有大圆孔的不透明的圆板
C.很大的不透明的圆板
D.很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
解析 由题图可知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,且越向外,圆形条纹宽度越小,可判断此图样为圆孔衍射图样,故选项D正确;很小的不透明的圆板产生的图样中心也是亮点,但其周围有一个大的阴影区,在影区的边沿有明暗相间的圆环,它与圆孔衍射的图样是不同的.
答案 D
5.使太阳光垂直照射到一块遮光板上,板上有可以自由收缩的正方形孔,孔的后面放置一个光屏,在正方形孔逐渐变小直至闭合的过程中,光屏上依次可以看到几种不同的现象,试把下列现象依次排列________.
A.圆形光斑
B.明暗相间的彩色条纹
C.变暗消失
D.正方形光斑
E.正方形光斑由大变小
解析 由于光的波长很短,因此当孔很大时,不会发生明显的衍射现象,此时可看作光是近似沿直线传播的,在屏上得到孔的影;当孔继续减小时,虽不能使光发生明显的衍射现象,但可以在屏上得到太阳的像,即小孔成像;孔再继续减小时,光开始发生明显的衍射现象,出现明暗相间的彩色条纹;孔进一步减小直到闭合时,由于穿过光的能量减小而使光线变暗直至消失.
答案
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第三章 第4讲 第三