粤教版高中物理选择性必修第一册第四章光及其应用4.6光的衍射和偏振教学课件(共26张ppt)

(共26张PPT)
光的衍射和偏振
课前思考
相干光经过双缝后为何能在屏上相遇？
如果将双缝中的其中一条缝遮蔽后屏上会有什么现象？
光与机械波一样具有衍射现象。
光的衍射
1.单缝衍射
光源S
屏幕E
a
b
光源S
屏幕E
a
b
光的狭缝衍射：光绕过狭缝边缘传播的现象。
光的衍射
2.衍射特点
红光照射，缝宽d=0.4mm
红光照射，缝宽d=0.8mm
（1）缝宽对单缝衍射图样的影响
当障碍物的尺寸与光的波长相当，甚至小于光的波长时，衍射现象将十分明显。
蓝光照射，缝宽d=0.4mm
红光照射，缝宽d=0.4mm
（2）波长对单缝衍射图样的影响
光的衍射
思考1：当用白光照射单缝形成衍射条纹时，其干涉图样是如何？
白光照射，缝宽d=0.4mm
光的衍射
思考2：单缝衍射与双缝干涉的图样有何相似之处和不同之处？
光的衍射
3.圆孔衍射
课本116页观察与思考2
请观看实验视频并得出结论。
光的衍射
4.圆盘衍射
泊松亮斑
泊松是一位坚持光的微粒说的科学家。菲涅耳发展了惠更斯和托马斯·杨的波动理论，并定量地计算了圆孔产生的衍射花纹。
泊松根据菲涅耳的计算结果，得出如果在光束的传播路径上，放置一块不透明的圆板，由于光在圆板边缘的衍射，在离圆板一定距离的地方，圆板阴影的中央应当出现一个亮斑，这是令人难以相信的，因此泊松认为这个计算结果足够证明光的波动说是荒谬的。
菲涅耳和阿拉果接受了这个挑战，立即用实验检验了这个理论预言在试验中看到了这个亮斑，这样，泊松的计算反而支持了光的波动说。
光的衍射
5.衍射的应用
X射线波长范围在0.01纳米到10纳米，最初用于医学成像诊断和结晶学。
罗莎琳德·富兰克林在于1952年5月获得一张非常清晰的B型DNA衍射照片（照片51号）。
1953年沃森和克里克提出著名的DNA双螺旋结构模型。
沃森、克里克、威尔金斯1962年诺贝尔生理学或医学奖。
光的衍射
5.衍射的应用
星芒
光的衍射
5.衍射的应用
光的衍射
5.衍射的应用
光的衍射
典型案例
(多选)关于光的衍射现象，下列说法正确的是(　　)
A．红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹
B．白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹
C．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射
D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射
AC
光的衍射
典型案例
如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图是不同的单色光通过同一双缝或单缝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(　　)
A．甲、乙是光的干涉图样
B．丙、丁是光的干涉图样
C．形成甲图样的光的波长比形成乙图样的光的波长短
D．形成丙图样的光的波长比形成丁图样的光的波长短
A
光的偏振
光的干涉
光的衍射
干涉、衍射是波特有的现象。
横波纵波是波的两种类型。
思考：光是横波还是纵波？
光的偏振
横波：振动方向和传播方向垂直。
纵波：振动方向和传播方向平行。
1.横波的偏振性
光的偏振
1.横波的偏振性
偏振片：一种由特殊的材料制成的元件，它有一个特殊的方向，叫做透振方向，当光的振动方向与透振方向平行时，光能完全通过偏振片；当光的振动方向与透振方向垂直时，光不能通过偏振片；当处于两者之间时，光只能部分通过。
偏振光：具有特定振动方向的光。
光的偏振
1.横波的偏振性
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.
.
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课本118页观察与思考（1）
通常所用的光源包含数目极多的原子和分子，每个原子和分子都是一个独立的光源。虽然每一个原子或分子每一次发射所发出的光波都是偏振的，它们的振动方向都有确定的方向。但是由于普通的光源中各个原子或分子的发光都是各自独立，它们发出的光的振动在各个方向都有，不存在某个优先的振动方向。因此当对着光波传来的方向看去时，任何方向上振动的强度都相等，并不显示出偏振性。
光的偏振
1.横波的偏振性
课本118页观察与思考（2）
.
光的偏振
2. 偏振现象的应用
偏振镜
课本110页课后练习4
登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种“增反膜”，以减小紫外线对眼睛的伤害。
光的偏振
2. 偏振现象的应用
偏振镜
光的偏振
2. 偏振现象的应用
偏振镜
光的偏振
2. 偏振现象的应用
3D电影
光的偏振
典型案例
(多选)如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向看不到光亮，则(　　)
A．图中a光为偏振光
B．图中b光为偏振光
C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮
D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮
BD
光的偏振
典型案例
如图所示，白炽灯的右侧依次放置偏振片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(　)
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
C
小结
一、光的衍射
二、光的偏振
1.当障碍物的尺寸与光的波长相当，甚至小于光的波长时，衍射现象将十分明显。
2.衍射的应用： DNA双螺旋结构模型的发现等。
1.偏振光和偏振片。
2.偏振的应用：偏振镜等。