高中物理 光的衍射 光的偏振 激光与全息照相课件 鲁科版选修34

高中物理高中物理选修选修3-4鲁科版鲁科版第第2讲光的衍射讲光的衍射 光的偏振光的偏振 激光与激光与全息照相全息照相 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.5.了解激光的特性和应用，知道全息照相的原理及特点一、光的衍射1衍射现象(1)定义：光的传播绕到原来应该是 的范围之内的现象(2)发生明显衍射现象的条件：只有当障碍物或孔的尺寸 光的波长时，衍射才是明显的(3)衍射现象是 性最基本的表现之一阴影阴影接近接近波动波动 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2衍射对分辨本领的影响光学仪器上用的透镜的直经越小，产生的衍射现象越明显，分辨本领就越 3衍射光栅(1)定义：在两个螺杆上绷上许多平行的细金属线，或者在玻璃片上刻上许多均匀细槽的光学器件(2)种类： 光栅和 光栅(3)透射光栅衍射图样是 和 的共同结果 的结果使光栅衍射的亮条纹的宽度比单缝衍射时窄得多，明条纹又细又亮低低透射透射反射反射单缝衍射单缝衍射多缝干涉多缝干涉多缝干涉多缝干涉二、光的偏振1偏振现象：(1)波的偏振：如果横波只沿着某一个 的方向振动，在物理学上就叫做波的偏振(2)只有 才存在偏振(3)偏振光：通过偏振镜的光特定特定横波横波垂直垂直 任何任何 均匀均匀 一致一致 垂直垂直 (3)起偏器和检偏器 起偏器：用于获得 的偏振片 检偏器：为了检查通过起偏器的光是不是 ，在起偏器后面再放的那一个偏振片 起偏器和检偏器都是偏振片偏振光偏振光偏振光偏振光3偏振现象的应用：立体电影、照相机镜头前的偏振镜、检查应力的分布情况、 预报地震地震三、激光与全息照相1激光及其特性激光是 受激辐射产生的光，激光光束中所有光子都是相互关联的，它们的 一致、 一致、 一致、一致、 方向一致，所以激光具有 好、 强、 高等特点原子原子频率频率相位相位偏振方向偏振方向传播传播单色性单色性方向性方向性亮度亮度2激光的应用(1)在家中，CD、VCD、有线电视；(2)在联网的计算机上，收集图文信息、收发电子邮件、网上购物；(3)在医院里，治疗 、整容美容；(4)在军事领域，激光制导炸弹、 、跟踪目标、传递军事情报疾病疾病测量距离测量距离3激光与全息照相(1)全息照相的原理全息照相是应用光的 实现的(2)全息照相与普通照相相比具有的突出特点：观察再现的图象时，看到的三维立体图象和原来的物体几乎 发现一个物体部分被遮挡了，改变一下角度，就能观察到被遮挡的部分干涉干涉一模一样一模一样 一张全息照片的大部分被损坏或丢失，只留下一小部分，从这一小部分照片 再现原物的全貌 可以在同一张底片上记录多张图象，再现时可以在不同的角度上分别观察到两个不同物体的像而 .仍可仍可不互相干扰不互相干扰一、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差不多，甚至比光的波长小2衍射图样的特点(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，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，中央为白条纹 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521所示 图521 (3)圆板衍射(泊松亮斑) 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522所示 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图图522【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ACD2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523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523 Aa、b是光的干涉图样 Bc、d是光的干涉图样 C形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短 D形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短答案答案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自然光偏振光偏振光光的光的来源来源直接从光源发出的光直接从光源发出的光自然光通过起偏振器后的光自然光通过起偏振器后的光光的光的振动振动方向方向在垂直于光的传播方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所的平面内，光振动沿所有方向，且沿各个方向有方向，且沿各个方向振动的光强度都相同振动的光强度都相同在垂直于光的传播方向的平在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某一特定方面内，光振动沿某一特定方向向(与起偏振器透振方向一与起偏振器透振方向一致致)举例举例太阳、电灯、蜡烛火焰太阳、电灯、蜡烛火焰等直接发出的光等直接发出的光自然光在介质表面反射和折自然光在介质表面反射和折射形成的光射形成的光 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原理(4)立体电影也利用了光的偏振原理【例3】(2014江苏高考)如图524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524 AA、B均不变 BA、B均有变化 CA不变，B有变化 DA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等，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Q旋转时，只有与P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四、激光的应用1利用激光通过光导纤维实现通信(利用激光的单色性好，便于调制)2激光雷达测距、测速(方向性好，结合多普勒效应)3DVD、CD唱机、电脑光驱(方向性好)4医学上的“激光刀”、激光雕刻、激光切割、激光焊接、受控核聚变(能量集中及高能量)5全息照相技术【例4】下列说法正确的是()A激光可用于测距B激光能量十分集中，只可用于加工金属材料C外科研制的“激光刀”可以有效地减少细菌的感染D激光可用于全息照相，有独特的特点 解析激光平行度好，即使在传播了很远的距离之后，它仍保持一定的强度，此特点可用于激光测距，选项A正确；激光的亮度高，能量十分集中，可用于金属加工、激光医疗、激光美容、激光武器等，选项B错误；激光具有很高的相干性，可用于全息照相，由于它记录了光的相位信息，所以看起来跟真的一样，立体感较强，选项D正确；由于激光亮度高、能量大，在切割皮肤的同时，也能杀灭细菌，所以选项C正确 答案ACD