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5-3光的衍射与偏振选修3-4第五章光的波动性光的干涉现象有力地证明了光是一种波，具有波的特性。则它一定能发生衍射现象。光有衍射现象，为什么在日常生活中我们没有观察到光的衍射现象呢？一、光的衍射激光束单缝衍射：衍射图样的特点：1、中央条纹宽而亮；2、两侧条纹对称分布，越向两侧越窄，越暗。那么衍射图样与光的波长、缝的宽度是否有关系呢？观察下列衍射图样，分析衍射规律：1、同一种色光通过宽度不同的单缝衍射条纹宽度不同；2、不同的色光通过宽度相同的单缝衍射条纹宽度不同；3、思考：为什么白光的衍射图样中中央为白色条纹，彩色条纹为内紫外红？缝宽越小，中央亮条纹越宽；波长越长，中央亮条纹越宽；1、圆孔衍射：二、几种特殊的衍射：ABS（2）孔较小时:屏上出现衍射花样明暗相间的间距不等的同心圆环1、圆孔衍射：二、几种特殊的衍射：圆孔较大时：思考：不透明板上有一个正方形的孔，太阳光射向该孔，这个孔的尺寸从较大开始逐渐减小时，光屏上的图样怎么变化？分别用什么物理现象来解释？光的直线传播孔的影太阳的像光的直线传播孔的衍射图样光的衍射2、圆盘衍射泊松亮斑圆盘衍射泊松亮斑：光照在一个不透明的小圆板上，光绕过板的边缘，在屏的中心叠加形成一个亮斑．明暗相间的间距不等的同心圆环，中心有一“泊松亮斑”．圆盘衍射：3、其他衍射图样泊松亮斑圆孔衍射钢针的衍射光沿直线传播只是一个近似的规律。当光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多时，可认为光是沿直线传播的，当光的波长与障碍物或孔的尺寸可以相比拟时将产生明显的衍射现象。光的衍射现象再次证明光是一种波．对于单缝衍射现象，以下说法正确的是()A．缝的宽度d越小，衍射条纹越亮B．缝的宽度d越小，衍射现象越明显C．缝的宽度d越小，光的传播路线越接近直线D．入射光的波长越短，衍射现象越明显B［例1］在做单缝衍射实验中，下列说法中正确的是()A．将入射光由黄色换成绿色，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ACD［例2］光的干涉现象和衍射现象都是光具有波动性的有力的实验证据．它们都是由于光的叠加而产生的，但两者的条纹却有如下区别：双缝干涉的条数较多，明(或暗)条纹的间距相等，各亮条纹的亮度差别较小；单缝衍射的条纹的条数较少，明(或暗)条纹的间距不等，中央亮条纹最亮最宽，两侧亮条纹较暗较窄．二、双缝干涉与单缝衍射条纹的区别用红光进行双缝干涉实验时(缝极窄)，如果用不透光的纸遮住一个缝，则屏上出现的是（）A．一片黑暗B．一片红光C．原干涉条纹形状不变，但亮度减弱D．不等间距的红黑相间的条纹［例3］D下列现象属于干涉现象的是______，属于衍射现象的是_______，属于色散现象的是______．A．雨后彩虹B．蝉翼翅膀上的彩色C．用力压紧玻璃板可看到彩色花纹D．眯起眼睛看灯丝，灯丝被拉长E．通过放大镜看物体，物体的边缘是彩色的．B、CDA、E［例4］使太阳光垂直照射到一块遮光板上，板上有可以自由收缩的正方形孔，孔的后面放置一个光屏，在正方形孔逐渐变小直至闭合的过程中，光屏上依次可以看到几种不同的现象，试把下列现象依次排列：A．圆形光斑B．明暗相间的彩色条纹C．变暗消失D．正方形光斑E．正方形光斑由大变小答案:正确的顺序是：D、E、A．B．C点拨:弄清光的直线传播规律，小孔成像的原理，光波发生明显衍射现象的条件．［例5］例6﹑在下列关于双缝干涉实验的说法中，正确的是:()A、将双缝间距变小，则干涉条纹宽度增大；B、在相同条件下，紫光的干涉纹较红光干涉纹宽；C、用遮光片遮住双缝中的一条狭缝，则光屏上仅出现一条亮线；D、将红色与兰色滤光片插入两条狭缝中，然后用白光照射双缝，则屏上不会出现干涉条纹。AD【同步练习】1．下面哪些现象属于光的衍射现象A．雨后美丽的彩虹B．对着日光灯从两铅笔的缝中看到的色彩条纹C．阳光下肥皂膜上的彩色条纹D．光通过三棱镜产生的色彩条纹答案：B解析：雨后的彩虹和光通过三棱镜产生的彩色条纹都是由于光的色散而形成的，是光的折射现象；阳光下肥皂膜上的彩色条纹是光的薄膜干涉现象；对着日光灯从两铅笔的缝中看到的彩色条纹是单缝衍射现象．2．点光源照射到一个障碍物，屏上所形成的阴影的边缘部分模糊不清，产生的原因是A．光的反射B．光的折射C．光的干涉D．光的衍射答案：D解析：光在传播过程中遇到障碍物，要发生衍射，进到阴影部分去，只是障碍物太大时，衍射现象不明显，所以只在障碍物影子边缘出现不太显著的衍射现象，使影子边缘的轮廓模糊不清．二、光的偏振1.横波与纵波的区别?什么是横波的偏振现象?横波的偏振现象取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，就在软绳上形成一列横波.扁担横着进不了城门可见，偏振是横波特有的一种现象2.什么是光的偏振现象?实验一:让光源的光通过一片偏振片.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变实验一:让光源的光通过一片偏振片结论:在垂直于光的传播方向的平面内,光沿任意方向振动的强度相同.现象:偏振片无论如何转动,光线不会发生变化实验二:让光源的光通过用两片偏振片(起振器,检偏器).....偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化起偏器检偏器自然光线偏振光.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化两偏振片的偏振化方向相互垂直光强为零现象:光通过第一片偏振片后再转动第二片偏振片,光的强弱会发生变化.结论:光也会发生偏振,说明光是横波.实验二:让光源的光通过用两片偏振片(起振器,检偏器)3.什么是自然光?自然光与偏振光的区别?自然光:由光源(太阳、电灯等）直接发光而来。特点：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，且各振动方向的光强相等。0I偏振光:在垂直于传播方向的平面内，只沿某一个方向振动的光。在光的反射和折射现象中，自然光在物体表面发生反射和折射，反射光和折射光都是部分偏振光，当反射光线垂直折射光线时，反射光为完全偏振光，折射光为部分偏振光。（1）、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同．这种光叫做自然光.4.光波的偏振现象产生的原因光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光．光振动沿着特定方向的光就是偏振光．（2）自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过.也就是说，通过第一个偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动．这种光叫做偏振光．4.光波的偏振现象产生的原因(3)通过第一个偏振片的偏振光再通过第二个偏振片（称为检偏器）时，如果两个偏振片的透振方向平行，那么，通过第一个偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向平行，透射光的强度最大．4.光波的偏振现象产生的原因(4)如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂直，偏振光不能通过第二个偏振片，透射光的强度为零．光的偏振证明光是一种横波。4.光波的偏振现象产生的原因光的偏振现象很常见．除了从光源（如太阳、电灯等）直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光．自然光射到两种介质的界面上，如果光入射的方向合适，使反射光与折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直．5.光波的偏振现象的应用在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常使景像不清楚．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像清晰．偏振现象的应用：拍摄在观察某些实物时，由于物体表面强烈的反射光的干扰看不清楚．如果在戴上加了偏光镜的眼镜，使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像清晰．偏振现象的应用：偏光眼镜偏振现象的应用：偏光眼镜1.如图所示，让太阳光通过遮光板M中的小孔S，在M的右方放一偏振片P，P的右方再放一光屏Q，现以光的传播方向为轴逐渐旋转偏振片P，关于屏Q上光的亮度变化情况，下列说法中正确的是A、先变亮后变暗B、先变暗后变亮C、亮度不变D、光先变暗后变亮，再变暗，再变亮QPMSc2.两个偏振片紧靠在一起将它们放在一盏灯的前面以致没有光通过．如果将其中的一片旋转180度，在旋转过程中，将会产生下述的哪一种现象（）A、透过偏振片的光强先增强，然后又减少到零B、透过偏振片的光强光增强，然后减少到非零的最小值C、透过偏振片的光强在整个过程中都增强D、透过偏振片的光强先增强，再减弱，然后又增强A3：通过一块偏振片分别去观察电灯、蜡烛、月亮、反光的黑板的光，当以入射光线为轴转动偏振片时，能够观察到光线强弱有变化的是（）A、电灯B、蜡烛C、月亮D、反光的黑板CD