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3-4.ppt

高中物理 选修3 4 鲁科版 第2讲光的衍射光的偏振激光与全息照相 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 接近 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 透射 反射 单缝衍射 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 横波 垂直 任何 均匀 一致 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 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 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 频率 相位 偏振方向 传播 单色性 方向性 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 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 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 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5 2 1所示 图5 2 1 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5 2 2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5 2 2 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 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5 2 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5 2 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 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5 2 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5 2 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 3 DVD 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