1、5 光的衍射6 光的偏振学 习 目 标 知 识 脉 络1.知道光的衍射现象，知道几种衍射现象的图样2理解光产生明显衍射的条件(重点)3知道光的偏振现象，知道偏振是横波特有的性质(难点)4知道偏振光和自然光，知道偏振光的应用.光的衍射先 填 空 1定义：光通过很小的狭缝(或圆孔) 时，明显地偏离了直线传播 的方向，在屏上应该出现阴影的区域出现明条纹或亮斑，应该属于亮区的地方也会出现暗条纹或暗斑的现象2衍射图象：衍射时产生的明暗条纹或光环3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4圆孔
2、衍射：光通过小孔时(孔很小) 在屏幕上会出现明暗 相间的圆环5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亮斑，这就是著名的泊松亮斑6衍射光栅(1)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)衍射图样特点与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加再 判 断 1白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现象()2菜汤上的油花呈现彩色，是光的折射现象()3用两支圆柱形铅笔并在一起，形成一个狭缝，使狭缝平行于日光灯，会看到彩色的衍射条纹()后 思 考 1白光经单缝衍射和双缝干涉产生的条纹有什么共同特点？【提示】 都是中央为白
3、色条纹，两侧为彩色条纹2光遇到小孔、单缝或障碍物时，衍射现象可能发生，也可能不发生，这种说法对吗？【提示】 不对光遇到小孔、单缝或障碍物时，衍射现象只有明显与不明显之分，无发生与不发生之别核 心 点 击 1产生明显衍射的条件障碍物的尺寸可以跟光的波长相近或比光的波长还要小时能产生明显的衍射对同样的障碍物，波长越长的光，衍射现象越明显；对某种波长的光，障碍物越小，衍射现象越明显由于波长越长，衍射性越好，所以观察到声波的衍射现象就比观察到光波的衍射现象容易得多2三种不同的衍射现象及特点(1)单缝衍射现象：如图 1351 所示，点光源 S 发出的光经过单缝后照射到光屏上，若缝较宽，则光沿直线传播，传
4、播到光屏上的 AB 区域；若缝足够窄，则光不再沿直线传播而是传到几何阴影区，在 AA，BB区出现亮暗相间的条纹，即发生了衍射现象图 1351单缝衍射图样的四个特点：a中央条纹亮而宽；b两侧亮条纹具有对称性，亮条纹宽度逐渐变窄，亮度逐渐减弱；c波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，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；d白光的单缝衍射条纹中央为白色亮条纹，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近白色亮条纹的内侧为紫色(2)圆孔衍射现象：圆孔衍射如图 1352 所示，当挡板 AB 上的圆孔较大时，光屏上出现如图1353 甲所示的情形，光沿直线传播，无明显衍射现象发生；当挡板 AB 上的圆
5、孔很小时，光屏上出现如图 1353 乙所示的衍射图样，出现亮、暗相间的圆环图 1352 图 1353圆孔衍射图样的两个特点a单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环越向外，亮环亮度越低b白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色，周围是彩色圆环(3)泊松亮斑障碍物的衍射现象现象：各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射，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障碍物的衍射图样的特点圆形阴影中心有一亮斑，与小孔衍射图样有明显区别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
6、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E条纹间距与单缝到屏的距离无关【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， E 错误【答案】 ACD2如图 1354 甲、乙所示，是单色光通过窄缝后形成明暗相间的两种条纹图样_为单缝衍射的图样，_为双缝干涉的图样图 1354【解析】 甲图中的条纹宽度不等，中央宽，
7、两侧窄，应为单缝衍射图样乙图中的条纹等宽等距，应为双缝干涉图样【答案】 甲 乙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，两侧的条纹变窄(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光的偏振先 填 空 偏振现象 只有沿偏振片的“透振方向”振动的光波才能通过偏振片结论 偏振现象表明光是一种横波偏振光的形成(1)自然光通过偏振片后得到偏振光(2)自然光在介质表面反射时，反射光和折射光都是偏振光偏振现象的应用(1)照相机镜头前(2
8、)电子表的液晶显示再 判 断 1凡是波都有偏振现象( )2反射可以引起自然光的偏振()3拍摄水中游鱼时，在镜前装一偏振片是利用光的偏振现象()后 思 考 1自然光和偏振光的主要区别是什么？【提示】 在垂直于传播方向的平面内，自然光沿所有方向振动，偏振光沿某一特定方向振动2自然光经水面反射的光一定是偏振光吗？【提示】 经水面反射和折射的光都是偏振光核 心 点 击 1横波、纵波的判断方法直接看质点的振动方向与传播方向的关系若互相垂直为横波；若在同一直线上为纵波这种方法适用于看得见质点振动方向的机械波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，只有沿着这个方向振动的光波才能通过偏振
9、片，这个方向叫做透振方向偏振片对光波的作用就像狭缝对机械波的作用一样3自然光和偏振光的比较自然光 偏振光成因从光源(如太阳、电灯等)直接发出的光自然光通过偏振片后就变成了偏振光，反射光、折射光均为偏振光振动方向在垂直于传播方向的平面内，沿着各个方向振动在垂直于传播方向的平面内，并且只有一个振动方向经偏振片后现象比较 如上图所示，通过偏振片后，自然光就变成了偏振光，转动偏振片，偏振光的亮度不变，但偏振方向随之变化如上图所示，偏振光经偏振片后，若偏振方向与透振方向平行，屏亮；若垂直，则屏暗；若介于两者之间，则屏上亮度介于两者之间并随偏振方向与透振方向夹角的增大而变暗.3.在垂直于太阳光的传播方向前
10、后放置两个偏振片 P 和 Q，在 Q 的后边放上光屏，如图 1355 所示，则下列说法正确的是( )图 1355AQ 不动，旋转偏振片 P，屏上光的亮度不变BQ 不动，旋转偏振片 P，屏上光的亮度时强时弱CP 不动，旋转偏振片 Q，屏上光的亮度不变DP 不动，旋转偏振片 Q，屏上光的亮度时强时弱E偏振现象表明光是横波【解析】 P 是起偏器，它的作用是把太阳光(自然光) 转变为偏振光，该偏振光的振动方向与 P的透振方向一致所以当 Q与 P的透振方向平行时，通过 Q的光强最大；当 Q与 P的透振方向垂直时，通过 Q的光强最小即无论旋转 P或 Q，屏上的光强都是时强时弱故正确答案为 BDE.【答案】
11、 BDE4电子表的显示屏利用了液晶的旋光性，当液晶上不加电压时，偏振光通过液晶时偏振方向会旋转 90，这就是液晶的旋光性；如果在液晶上加上电压，则旋光性消失有一种电子表的显示屏是透明的，而在显示数字的笔画处不透光，则上下两个偏振片的透振方向相互_；笔画处为_电极，因此加上电压时变为_的. 【解析】 假设光从下向上传播，光线通过下偏振片时成为偏振光，如果不加电压，偏振光通过液晶时偏振方向旋转 90，此时光线能透过上偏振片，可知上偏振片的透振方向应与此时偏振光的偏振方向相同，即与下偏振片的透振方向垂直；组成数字的笔画处有时透明，有时不透明，可知笔画处为透明电极，当加上电压时液晶旋光性消失，光线不能透过【答案】 垂直 透明 不透明5在拍摄日落时水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是什么？【解析】 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，且透振方向与反射光的振动方向垂直，但不能增强透射光【答案】 减弱反射光，从而使景物的像清晰1偏振片是由特定的材料制成的，每个偏振片都有一个特定的方向，这个方向叫做“透振方向” ，只有沿透振方向振动的光才能通过偏振片2偏振片上的“狭缝”表示透振方向，而不是真实狭缝3光的偏振现象说明光是一种横波4自然光透过偏振片可以变成偏振光5当偏振片的偏振方向与光的偏振方向夹角不同时，透过偏振片的光的强度不同
