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1、第第3講光的衍射與偏振講光的衍射與偏振第第4講激光講激光目標定位目標定位1.知道光產生明顯衍射現象的條件，了解幾種不知道光產生明顯衍射現象的條件，了解幾種不同衍射現象的圖樣同衍射現象的圖樣.2.能用衍射知識對生活中的現象進行解釋和能用衍射知識對生活中的現象進行解釋和分析分析.3.認識光的偏振現象，知道光是橫波認識光的偏振現象，知道光是橫波.4.知道偏振光和自然知道偏振光和自然光的區(qū)別，能用偏振知識來解釋生活中的一些常見光學現象光的區(qū)別，能用偏振知識來解釋生活中的一些常見光學現象.5.了解激光的特性及應用了解激光的特性及應用一、光的衍射一、光的衍射1概念：概念：光通過很小的狹縫光通過很小的狹縫(
2、或圓孔或圓孔)時，明顯地偏離了時，明顯地偏離了_方向，在屏上散開到相當大的范圍，這種現象方向，在屏上散開到相當大的范圍，這種現象叫做光的衍射叫做光的衍射2衍射圖像衍射圖像(1)定義：衍射時產生的明暗條紋或定義：衍射時產生的明暗條紋或_直線傳播直線傳播 光環(huán)光環(huán) (2)特點：特點：單色光：中央有一條單色光：中央有一條_的條紋，兩邊是對稱而的條紋，兩邊是對稱而_的條紋，亮條紋的強度向兩邊的條紋，亮條紋的強度向兩邊_白光：中央是一條白光：中央是一條_條紋，兩邊是很快減弱的條紋，兩邊是很快減弱的_3光的衍射現象進一步證明了光具有光的衍射現象進一步證明了光具有_性性較寬較亮較寬較亮 明暗相間明暗相間 很
3、快減弱很快減弱 白白彩色條紋彩色條紋 波動波動 二、光的偏振二、光的偏振1線偏振光：線偏振光：如果光振動的方向限在如果光振動的方向限在_，這種光叫，這種光叫線偏振光線偏振光2自然光：自然光：通常光源發(fā)出的光通常光源發(fā)出的光(包括太陽光包括太陽光)是由大量的、是由大量的、_不同而互不相干的不同而互不相干的_組成的，稱為自組成的，稱為自然光然光3光的偏振現象進一步證實光是光的偏振現象進一步證實光是_波波一個平面一個平面 振動方向振動方向 線偏振光線偏振光 橫橫三、激光三、激光1激光的特殊性質：激光的特殊性質：_、_、單色性好、單色性好、_、覆蓋波段寬而且可調諧、覆蓋波段寬而且可調諧2激光具有廣泛的
4、應用：如激光激光具有廣泛的應用：如激光_、激光全息照相、激、激光全息照相、激光光_、激光、激光_、激光、激光_、激光照排、光盤等、激光照排、光盤等.強度大強度大 方向性好方向性好 相干性好相干性好 加工加工 檢測檢測 通信通信 醫(yī)學醫(yī)學 1光產生明顯衍射的條件光產生明顯衍射的條件障礙物或小孔的尺寸可以跟光的波長相比，甚至比光的波障礙物或小孔的尺寸可以跟光的波長相比，甚至比光的波長小長小2衍射圖樣的特點衍射圖樣的特點(1)單縫衍射：單縫衍射：單色光通過狹縫時，在屏幕上出現明暗相單色光通過狹縫時，在屏幕上出現明暗相間的條紋，中央為亮條紋中央條紋最寬最亮，兩側的亮間的條紋，中央為亮條紋中央條紋最寬最
5、亮，兩側的亮條紋逐漸變暗變窄；白光通過狹縫時，在屏上出現彩色條條紋逐漸變暗變窄；白光通過狹縫時，在屏上出現彩色條紋，中央為白條紋紋，中央為白條紋一、對光的衍射的理解一、對光的衍射的理解波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大；單縫不波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大；單縫不變時，光波波長大的中央條紋寬，條紋間距大變時，光波波長大的中央條紋寬，條紋間距大(2)圓孔衍射：光通過小孔圓孔衍射：光通過小孔(孔很小孔很小)時，在光屏上出現明暗相間時，在光屏上出現明暗相間的圓環(huán)，如圖的圓環(huán)，如圖1所示所示(3)圓板衍射圓板衍射(泊松亮斑泊松亮斑)若在單色光若在單色光(如激光如激光)傳播途中放
6、一個較小的圓形障礙物，會傳播途中放一個較小的圓形障礙物，會發(fā)現在影的中心有一個亮斑，這就是著名的泊松亮斑，衍射圖發(fā)現在影的中心有一個亮斑，這就是著名的泊松亮斑，衍射圖樣如圖樣如圖2所示所示中央是亮斑，圓板陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等中央是亮斑，圓板陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)間距的明暗相間的圓環(huán)【例【例1】(多選多選)在單縫衍射實驗中，下列說法正確的是在單縫衍射實驗中，下列說法正確的是()A將入射光由黃光換成綠光，衍射條紋間距變窄將入射光由黃光換成綠光，衍射條紋間距變窄B使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄C換用波長較長的光照射，
7、衍射條紋間距變寬換用波長較長的光照射，衍射條紋間距變寬D增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬解析解析當單縫寬度一定時，波長越長，衍射現象越明顯，當單縫寬度一定時，波長越長，衍射現象越明顯，即光偏離直線傳播的路徑越遠，條紋間距也越大，即光偏離直線傳播的路徑越遠，條紋間距也越大，A、C正正確；當光的波長一定時，單縫寬度越小，衍射現象越明確；當光的波長一定時，單縫寬度越小，衍射現象越明顯，條紋間距越大，顯，條紋間距越大，B錯誤；光的波長一定、單縫寬度也錯誤；光的波長一定、單縫寬度也一定時，增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距也會變寬，一定時，增大單縫到屏的距離，衍射條
8、紋間距也會變寬，D正確正確答案答案ACD1不同點不同點二、單縫衍射與雙縫干涉的比較二、單縫衍射與雙縫干涉的比較2相同點相同點(1)都有明暗相間的條紋，條紋都是光波疊加時加強或削弱都有明暗相間的條紋，條紋都是光波疊加時加強或削弱的結果的結果(2)都是波特有的現象，表明光是一種波都是波特有的現象，表明光是一種波【例【例2】如圖所示的如圖所示的4種明暗相間的條紋，是紅光、藍光各自種明暗相間的條紋，是紅光、藍光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮黑色部分表
9、示亮紋紋)則在下面的四個圖中，哪個圖是藍光形成的干涉圖樣則在下面的四個圖中，哪個圖是藍光形成的干涉圖樣()解析解析雙縫干涉的圖樣是明暗相間的干涉條紋，所有條紋寬度雙縫干涉的圖樣是明暗相間的干涉條紋，所有條紋寬度相同且等間距；波長越短，條紋間距越小，故相同且等間距；波長越短，條紋間距越小，故A是藍光的干涉是藍光的干涉圖樣，圖樣，C是紅光的干涉圖樣；單縫衍射條紋是中間亮且寬，越是紅光的干涉圖樣；單縫衍射條紋是中間亮且寬，越向兩側寬度越小越暗；波長越長，中央亮條紋越寬，故向兩側寬度越小越暗；波長越長，中央亮條紋越寬，故B、D是衍射圖樣；因紫光比黃光波長短，所以是衍射圖樣；因紫光比黃光波長短，所以B是
10、紫光的衍射圖是紫光的衍射圖樣，樣，D是黃光的衍射圖樣選項是黃光的衍射圖樣選項A正確正確答案答案A1偏振片上的偏振片上的“狹縫狹縫”表示透振方向，而不是刻上的真實狹表示透振方向，而不是刻上的真實狹縫縫2只要光的振動方向不與透振方向垂直，都可以不同程度地只要光的振動方向不與透振方向垂直，都可以不同程度地通過偏振片，不過強度要比振動方向與透振方向平行的光通過偏振片，不過強度要比振動方向與透振方向平行的光弱一些弱一些三、對光的偏振的理解三、對光的偏振的理解3自然光和偏振光自然光和偏振光自然光自然光偏振光偏振光光的來光的來源源直接從光源發(fā)出的光直接從光源發(fā)出的光自然光通過起偏器后的光自然光通過起偏器后的
11、光光的振光的振動方向動方向在垂直于光的傳播方向在垂直于光的傳播方向的平面內，光振動沿所的平面內，光振動沿所有方向，且沿各個方向有方向，且沿各個方向振動的光強度都相同振動的光強度都相同在垂直于光的傳播方向的在垂直于光的傳播方向的平面內，光振動沿某一特平面內，光振動沿某一特定方向定方向(與起偏器透振方向與起偏器透振方向一致一致)舉例舉例太陽、電燈、蠟燭火焰太陽、電燈、蠟燭火焰等直接發(fā)出的光等直接發(fā)出的光自然光在介質表面反射和自然光在介質表面反射和折射形成的光折射形成的光4.偏振現象的應用舉例偏振現象的應用舉例(1)在攝影中的應用：在鏡頭前安裝一片偏振濾光片，可以在攝影中的應用：在鏡頭前安裝一片偏振
12、濾光片，可以阻擋反射光進入鏡頭阻擋反射光進入鏡頭(2)電子表的液晶顯示屏：在兩塊透振方向垂直的偏振片當電子表的液晶顯示屏：在兩塊透振方向垂直的偏振片當中插進一個液晶盒，可以控制光線顯示數字中插進一個液晶盒，可以控制光線顯示數字(3)夜晚行車時，車燈眩光的消除用的就是光的偏振原理夜晚行車時，車燈眩光的消除用的就是光的偏振原理(4)立體電影也利用了光的偏振原理立體電影也利用了光的偏振原理【例【例3】如圖如圖3所示，白熾燈的右側依次平行放置偏振片所示，白熾燈的右側依次平行放置偏振片P和和Q，A點位于點位于P、Q之間，之間，B點位于點位于Q右側旋轉偏振片右側旋轉偏振片P，A、B兩點光的強度變化情況是兩
13、點光的強度變化情況是()AA、B均不變均不變BA、B均有變化均有變化CA不變，不變，B有變化有變化DA有變化，有變化，B不變不變解析解析白熾燈光包含各方向的光，且各個方向的光強度相等，白熾燈光包含各方向的光，且各個方向的光強度相等，所以旋轉偏振片所以旋轉偏振片P時各方向透射光強度相同，故時各方向透射光強度相同，故A點光的強度點光的強度不變；白熾燈光經偏振片不變；白熾燈光經偏振片P后為偏振光，當后為偏振光，當P旋轉時，透過旋轉時，透過Q的的光的強度發(fā)生變化，因此光的強度發(fā)生變化，因此B點的光強有變化，選項點的光強有變化，選項C正確正確答案答案C1激光加工、激光醫(yī)學激光加工、激光醫(yī)學(強度大、能量
14、高度集中強度大、能量高度集中)2激光雷達測距、測速、光盤激光雷達測距、測速、光盤(方向性好，結合多普勒效方向性好，結合多普勒效應應)3激光全息照相、激光檢測激光全息照相、激光檢測(相干性好相干性好)4激光通信激光通信(覆蓋波段寬而且可調諧覆蓋波段寬而且可調諧)四、激光的應用四、激光的應用【例【例4】(多選多選)下列說法正確的是下列說法正確的是()A激光可用于測距激光可用于測距B激光能量十分集中，只可用于加工金屬材料激光能量十分集中，只可用于加工金屬材料C外科研制的外科研制的“激光刀激光刀”可以有效地減少細菌的感染可以有效地減少細菌的感染D激光可用于全息照相，有獨特的特點激光可用于全息照相，有獨
15、特的特點解析解析激光平行度好，即使在傳播了很遠的距離之后，它仍保激光平行度好，即使在傳播了很遠的距離之后，它仍保持一定的強度，此特點可用于激光測距，選項持一定的強度，此特點可用于激光測距，選項A正確；激光的正確；激光的亮度高，能量十分集中，可用于金屬加工、激光醫(yī)療、激光美亮度高，能量十分集中，可用于金屬加工、激光醫(yī)療、激光美容、激光武器等，選項容、激光武器等，選項B錯誤；激光具有很高的相干性，可用錯誤；激光具有很高的相干性，可用于全息照相，由于它記錄了光的相位信息，所以看起來跟真的于全息照相，由于它記錄了光的相位信息，所以看起來跟真的一樣，立體感較強，選項一樣，立體感較強，選項D正確；由于激光亮度高、能量大，正確；由于激光亮度高、能量大，在切割皮膚的同時，也能殺滅細菌，所以選項在切割皮膚的同時，也能殺滅細菌，所以選項C正確正確答案答案ACD
物理 第五章 光的波動性 第3、4講 光的衍射與偏振 激光 教科版選修34
