山东省专用2024_2025学年高中物理第十三章光第56节光的衍射光的偏振讲义含解析新人教版选修3_4.docVIP

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第5、6节光的衍射光的偏振

1.衍射条纹是一些明暗相间的条纹，中心条纹最宽、最亮，离中心条纹越远，亮条纹的宽度越小，亮度越低。

2．白光的单缝衍射条纹是中心为白色亮纹，两侧为彩色条纹，外侧呈红色，靠近白色亮纹的内侧为紫色。

3．偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。

一、光的衍射

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，在屏上应当出现阴影的区域出现明条纹或亮斑，应当属于亮区的地方也会出现暗条纹或暗斑的现象。

2．衍射图像：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，中心为亮条纹，中心条纹最宽最亮，其余条纹变窄变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中心为白条纹。

4．圆孔衍射：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，会发觉在阴影中心有一个亮斑，这就是闻名的泊松亮斑。

二、衍射光栅

1．衍射光栅的结构

由很多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学仪器。

2．衍射图样的特点

与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。

3．衍射光栅的种类

反射光栅、透射光栅。

三、光的偏振

1．横波与纵波的特点

横波中各点的振动方向总与波的传播方向垂直。纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在同始终线上。横波有偏振现象。

2．自然光和偏振光

(1)自然光：太阳、电灯等一般光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，沿着各个方向振动的光波的强度都相同。

(2)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。

3．光的偏振

偏振现象

只有沿偏振片的“透射方向”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把偏振片装在照相机镜头前

②电子表的液晶显示

1．自主思索——判一判

(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。(√)

(4)凡是波都有偏振现象。(×)

(5)反射可以引起自然光的偏振。(√)

(6)拍摄水中游鱼时，在镜前装一偏振片是利用光的偏振现象。(√)

2．合作探究——议一议

(1)衍射和干涉条纹都是明暗相间的，两种条纹是否完全一样？

提示：不一样。衍射条纹是中间最宽、最亮，从中心向两侧渐渐变窄、变暗；干涉条纹是等间距的条纹，即宽度和亮度相同。

(2)自然光和偏振光有什么不同？

提示：自然光沿各个方向振动的光波的强度都相同，而偏振光只在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动。

三种衍射图样的特点比较

1．单缝衍射图样

(1)中心条纹最亮，越向两边越暗；条纹间距不等，中心条纹最宽，两边条纹宽度变窄。

(2)缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮条纹的亮度降低。

(3)中心亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关，入射光波长越大，单缝越窄，中心亮条纹的宽度及条纹间距就越大。

(4)用白光做单缝衍射时，中心亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中心亮条纹仍旧最宽最亮。

2．圆孔衍射

(1)圆孔衍射：

如图甲所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光屏上出现图乙所示的圆形亮斑(光的直线传播)；减小圆孔，光屏上出现光源的像(小孔成像)；当圆孔很小时，光屏上出现图丙所示的亮、暗相间圆环(衍射图样)。

(2)圆孔衍射的图样特征：

①单色光的圆孔衍射图样：中心亮圆的亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环；越向外，圆(亮)环亮度越低。

②白光的圆孔衍射图样：中心亮圆为白色，四周是彩色圆环。

3．圆板衍射

(1)各种不同形态的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，若在单色光(如激光)传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发觉在影的中心有一个亮斑，这就是闻名的泊松亮斑。

(2)形成泊松亮斑时，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。

(3)四周的亮环或暗环间距随半径增大而减小。

[典例]如图所示是通过游标卡尺两测量脚间的狭缝视察白炽灯线光源时所拍下的四张照片。

(1)试通过图样分析四张照片对应的两测量脚间的宽度大小关系。

(2)试说明照片丁中中心条纹的颜色及成因。

[解析](1)从四张照片的单缝衍射图样可以看出，由图甲到图丁，衍射现象越来越明显，说明两测量脚间的狭缝越来越小，因此由图甲到图丁四张照片对应的两测量脚间的宽度越来越小。

(2)图丁中中心条纹的颜色为白色，因为