高二物理光的衍射、光的偏振、全反射、激光粤教版知识精讲.doc

高二物理光的衍射、光的偏振、全反射、激光粤教版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 1. 光的衍射 2. 光的偏振 3. 全反射 4. 激光 二. 知识归纳、总结： （一）光的衍射 1. 衍射现象 波能够绕过障碍物而到达“阴影”区域的现象。 2. 产生明显衍射现象的条件 障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多。 3. 三种不同的衍射现象 （1）单缝衍射 如图所示，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，传播到光屏上的AB区域；若缝足够窄，则光的传播不再沿直线传播，而是传到几何阴影区，在AA′、BB′区还出现亮暗相间的条纹，即发生衍射现象。 特别强调：衍射是波特有的一种现象，只是有的明显，有的不明显而已，闻其声不见其人就是这个原因。 （2）圆孔衍射 如图所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光屏上出现图中甲所示的情形，无衍射现象发生；当挡板AB上的圆孔很小时，光屏上出现图中乙所示的衍射图样，出现亮、暗相间的圆环。 （3）泊松亮斑——障碍物的衍射现象 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。 4. 衍射现象的分析 （1）用单色光照射狭缝，在狭缝较宽时，屏上出现一段亮条纹，且缝越窄，亮条纹也越窄，因为此时狭缝宽度比波长大很多，光是沿直线传播的；当狭缝很窄时，屏中央出现一条比狭缝宽度大很多的亮条纹，两侧出现明暗相间，但间距和亮度不等的条纹；当狭缝更窄时，中央亮条纹更宽，两侧的亮条纹离中央亮条纹更远，产生了明显的衍射现象。 （2）用单色光照射小孔，随着圆孔的减小，屏上先后出现的是： 圆形亮斑→光源倒立的像（小孔成像）→明暗相间的圆环（衍射图样） （3）衍射条纹的产生，实质上是光波发生干涉的结果，即相干波叠加的结果，当光源发出的光照射到小孔或障碍物上时，小孔处可看作有许多点光源，障碍物的边缘也可看成有许多点光源（惠更斯原理）。这些点光源是相干光源，发出的光相干涉，在光屏上形成亮暗相间的条纹。 5. 光的干涉和光的衍射的比较 （1）双缝干涉和单缝衍射都是波叠加的结果，只是干涉条纹是有限的几束光的叠加，而衍射条纹可认为是极多且复杂的相干光的叠加。 （2）单缝衍射时，照射光的波长越长，中央亮纹越宽，衍射和干涉都能使白光分色，且中央白光的边缘均呈红色。 （3）干涉和衍射的图样有相似之处，都是亮暗相间的条纹，只是干涉条纹中各条纹宽度和亮纹亮度基本相同，衍射条纹中各条纹宽度和亮纹亮度均不等，中央亮纹最宽最亮。 （二）光的偏振 1. 偏振现象 机械波是横波时，当质点的振动方向与狭缝平行时，机械波能透过狭缝传播，反之，则不能传播。 对纵波而言，不管什么情况，纵波总能透过狭缝而传播。 2. 自然光和偏振光 （1）自然光 从普通光源直接发出的天然光是无数偏振光的无规则集合，所以直接观察时不能发现光强偏于哪一个方向，这种沿着各个方向振动的光波的强度都相同的光叫自然光。 如图所示，普通光源S发出的光经过偏振片时，后面的光屏是明亮的，说明光透过了偏振片；若转动偏振片，光屏上亮度不变，说明透过光的强度不变，由此可知，自然光沿着各个方向振动的光波的强度都相同。 （2）偏振光 只有一个振动方向的光叫偏振光，如经过偏振片后的自然光，若偏振光再经过一个偏振片后，情况会怎样呢？如图所示，当两偏振片的“狭缝”平行时，光屏上仍有亮光，当两偏振片的“狭缝”相互垂直时，透射光的强度几乎为零，光屏上是暗的，如图所示。 结论：由以上现象可知：光是一种横波。 （3）偏振光的另一种产生方式 自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。 3. 偏振光的作用 （1）光的偏振现象有很多应用，如在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常使景象不清楚，如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使景象清晰。 （2）夜晚行车时，对方照射过来的光很强，若加一个偏振片，可减弱对眼睛的照射。 （3）立体电影也是利用了光的偏振原理。 （三）全反射 1. 光疏介质和光密介质 任何介质的绝对折射率都大于1，折射率越大，光在其中传播的速度就越小，两种介质相比较，折射率较大的介质叫光密介质，折射率较小的介质叫光疏介质。 2. 绝对折射率和相对折射率 （1）定义：光从介质1射入介质2时，入射角i与折射角r的正弦之比叫做介质2对介质1的相对折射率，通常用n21表示，若介质1是真空，则介质2相对真空的折射率叫该介质的绝对折射率，通常用n表示。 （2）规律：n21=