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*,*,*,第,4,章,4.3,光的衍射,4.4,光的偏振与立体电影,1,学习目标,1.,认识光的衍射现象，知道产生明显衍射现象的条件及衍射条纹的特点,.,2.,了解衍射光栅及它产生衍射时的图样特点,.,3.,认识光的偏振现象，知道光是横波,.,4.,知道偏振光和自然光的区别，了解偏振现象在生产与生活中的一些应用，如立体电影、液晶显示屏等,.,2,内容索引,自主预习梳理,重点知识探究,当堂达标检测,3,自主预习梳理,4,1,.,光的衍射：光在传播过程中遇到障碍物时，,障碍物偏离直线传播的现象,2,.,产生衍射现象的原因：单缝衍射是来自单缝的光波,上无穷多个子波的相干叠加从本质上讲，干涉和衍射并没有区别，但一般来说，人们常把几个分立光束的相干叠加叫做,；而把波阵面无穷多个子波的相干叠加叫做,_.,3,.,衍射光栅,(1),光栅：许多等宽的,等距离地排列的光学元件,(2),光栅衍射的图样：是许多平行的,的条纹，减小缝间距离，则条纹间距,；增多缝数，明暗条纹变得,绕过,干涉,波阵面,衍射,狭缝,明暗相间,更为清晰,增大,5,自然光,(,非偏振光,),偏振光,光的来源,_,发出的光,自然光通过起偏器后的光,光的振,动方向,在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿,_,方向，且沿各个方向振动的光强度都,_,在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿,_,方向,(,与起偏器透振方向一致,),4,.,自然光和偏振光,所有,某一特定,相同,直接从光源,6,透振方向与左面放映机上的偏振方向,，右眼偏振片的透振方向与右面放映机上的偏振方向,_,，这样，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察，在人的脑海中就形成,_,的影像了,.,5,.,立体电影的原理,人们观察物体时，产生立体感的主要原因是两眼的视差,.,在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们同时分别拍下同一物体的两个画像,.,在放映时，两个放映机每个镜头上各放一个偏振片，如图,1,所示，两个偏振片的透振方向相互,_,，观,众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的,垂直,立体感,相同,图,1,相同,7,6,.,液晶显示屏应用了光的,现象，它的分辨率,，寿命长，功耗,，没有,射线和电磁辐射,.,偏振,低,高,X,8,重点知识探究,9,一、光的衍射,导学探究,1,.,将双缝干涉仪上的双缝撤去，留下单缝，我们用测微目镜观察屏上的图样时，仍能看到明暗相间的条纹，这种条纹与双缝干涉图像相同吗？它有什么明显特点？,答案,答案,不相同，它明显的特点是中央亮条纹最宽最亮，两侧条纹对称且逐渐变窄变暗,.,10,2,.,根据单缝由宽变窄的规律更换单缝屏，我们会观察到屏上的条纹有什么变化？,答案,答案,单缝越窄，得到的条纹宽度、条纹间距都越大,.,11,知识深化,1.,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,.,2.,三种衍射现象,(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,.,12,(3),泊松亮斑：圆形障碍物的衍射现象,.,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,.,若在单色光传播路径中，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,.,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；当小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,.,13,延伸思考,衍射现象明显就是衍射条纹更亮吗？,答案,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,.,14,例,1,对于单缝衍射现象，下列说法正确的是,A,.,缝的宽度,d,越小，衍射条纹越亮,B,.,缝的宽度,d,越小，衍射现象越明显,C,.,缝的宽度,d,越小，光的传播路线越接近直线,D,.,入射光的波长越短，衍射现象越明显,解析,答案,15,解析,单缝宽度越小，衍射条纹的亮度越小，选项,A,错；,入射光的波长越长，单缝宽度越小，衍射现象越明显，选项,B,对，,D,错；,缝的宽度,d,越小，光没有沿直线传播，而是绕过了缝的边缘，传播到相当宽的地方，,C,错,.,16,二、单缝衍射与双缝干涉的比较,导学探究,单缝衍射和双缝干涉得到的都是明暗相间的条纹，如何区别它们？,答案,答案,它们的主要区别是：单缝衍射的条纹宽度不等，中央最宽，条纹间距不等；双缝干涉的条纹宽度相等，条纹间距相等,.,17,知识深化,单缝衍射与双缝干涉的比较,两种现象,比较项目,单缝衍射,双缝干涉,不,同,点,产生条件,只要狭缝足够小，任何光都能发生,频率相同的两列光波相遇叠加,条纹宽度,条纹宽度不等，中央条纹最宽,条纹宽度相等,条纹间距,各相邻条纹间距不等,各相邻条纹等间距,亮度情况,中央条纹最亮，两边变暗,条纹清晰，亮度基本相等,18,相,同,点,成因,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,条纹的变化,缝越窄，条纹宽度、条纹间距越大；波长越长，条纹宽度、条纹间距越大,意义,都是波特有的现象，表明光是一种波,19,例,2,如图,2,所示的,4,幅明暗相间的条纹，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衍射图样,(,黑色部分表示亮纹,),.,则在下面的四幅图中从左到右排列，亮条纹的颜色依次是,A,.,红黄蓝紫,B,.,红紫蓝黄,C,.,蓝紫红黄,D,.,蓝黄红紫,图,2,解析,答案,20,解析,双缝干涉条纹平行等距，且波长越大，条纹间距越大，而红光波长大于蓝光波长，故第一幅图为红光，第三幅图为蓝光；,又由于黄光波长比紫光波长大，故第四幅图为黄光的衍射图样，第二幅为紫光的衍射图样,.,21,三、光的偏振,导学探究,取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，软绳上形成一列横波，质点在竖直平面内沿着上下方向振动,.,如果手持绳的一端左右抖动，会在绳上形成另一列横波，质点在水平平面内沿着左右方向振动,.,现在让软绳穿过一块带有狭缝的木板，分别将狭缝与振动方向平行放置及与振动方向垂直放置，观察发生的现象,(,如图,3,甲、乙所示,),.,图,3,22,如果将这根绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波，观察发生的现象,(,如图丙所示,),.,这两种现象说明什么？,答案,答案,当机械波是横波时，若质点的振动方向与狭缝平行时，则机械波能透过狭缝传播，反之则不能透过狭缝传播,.,对纵波而言，不管什么情况，纵波总能透过狭缝传播,.,23,知识深化,1,.,横波、纵波的判定方法,(1),直接看质点的振动方向与波传播方向的关系,.,若相互垂直，为横波；若在同一直线上，为纵波，这种方法适用于可看得见质点振动方向的机械波,.,(2),看波能否通过两个相互垂直且共线的,“,狭缝,”,，能通过两个,“,狭缝,”,的为纵波，不能通过的为横波,.,(,填,“,能,”,或,“,不能,”,),24,2,.,感知光的偏振现象,通过偏振片,P,的偏振光在通过偏振片,Q,时，如果两个偏振片的透振方向平行，则通过,P,的偏振光的振动方向跟偏振片,Q,的透振方向一致，透射光的强度最强,.,如果两个偏振片的透振方向垂直，则通过,P,的偏振光的振动方向跟偏振片,Q,的透振方向垂直，偏振光不能通过,Q,，透射光的强度为零,.,如图,4,所示,.,图,4,3,.,光的偏振现象表明，光是一种横波,.,25,例,3,(,多选,),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,，这一角度,称为,“,旋光度,”,，,的值只与糖溶液的浓度有关，将,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,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,解析,答案,C.,将偏振片,B,转动一个角度，使得,O,处光强度最大，,偏振片,B,转过的角度等于,D.,将偏振片,A,转动一个角度，使得,O,处光强度最大，,偏振片,A,转过的角度等于,图,5,26,解析,因为,A,、,B,的偏振方向一致，故,A,、,B,间不放糖溶液时，自然光通过偏振片,A,后，变成偏振光，通过,B,后到达,O,.,当在,A,、,B,间放糖溶液，由于溶液的旋光作用，使通过,A,的偏振光振动方向转动了一定角度，不能再通过,B,，,A,对，,B,错,.,但当,B,转过一个角度，恰好使偏振片方向与经过糖溶液后的偏振光振动方向一致时，,O,处光强为最强，故,B,的旋转角度即为糖溶液的旋光度,.,所以,C,对,.,同理,D,也对,.,27,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,透射光的强度才会最弱，几乎为零,C.,不论将,A,或,B,绕,OO,轴旋转,90,，屏上透射,光的强度最弱，几乎为零,针对训练,(,多选,),如图,6,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,解析,答案,图,6,D.,将,A,沿顺时针旋转,180,，屏上透射光的强度最弱，几乎为零,28,解析,当,A,、,B,两偏振片的透振方向平行时，光屏上的光强度最大；,当二者透振方向垂直时，光屏上的光强度最小，几乎为零，由此可知,A,、,C,选项正确,.,29,课堂要点小结,30,当堂达标检测,31,1,.,(,多选,),在用单色平行光照射单缝观察衍射现象的实验中，下列说法正确的是,A,.,缝越窄，衍射现象越明显,B,.,缝越宽，衍射现象越明显,C,.,入射光的波长越长，衍射现象越明显,D,.,入射光的频率越高，衍射现象越明显,1,2,答案,3,4,32,2,.,(,多选,),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，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射,解析,答案,1,2,3,4,33,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,.,光照到不透明小圆盘上，在其阴影中心处出现亮点，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,.,1,2,3,4,34,3,.,夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车的司机照射得睁不开眼睛，影响行车安全,.,若将汽车前灯玻璃和汽车前窗玻璃都改用偏振玻璃，使双方司机都看不见对方眩目的灯光，但能看清自己车灯发出的光所照亮的物体,.,所有的汽车前窗玻璃、前灯玻璃的透振方向应该是,A,.,前窗玻璃的透振方向是竖直的，前灯玻璃的透振方向是水平的,B,.,前窗玻璃的透振方向是竖直的，前灯玻璃的透振方向是竖直的,C,.,前窗玻璃的透振方向是斜向右上,45,，前灯玻璃的透振方向是斜向左上,45,D,.,前窗玻璃的透振方向和前灯玻璃的透振方向都是斜向右上,45,解析,答案,1,2,3,4,35,解析,玻璃的透振方向是允许光通过的偏振方向，要能看清自己车的车灯发出的光所照亮的物体，即车灯玻璃的透射光经对面物体反射后能透过自己车的车窗玻璃，则同一车前窗玻璃和前灯玻璃的透振方向必须相同，故,A,、,C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