4.6 光的衍射偏振 4.7 激光 课件(共44张PPT) 高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修第一册

(共44张PPT)
01
光的衍射
光
水波的衍射
复习回顾
障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多.
什么是波的衍射现象？
如何看到明显的衍射现象呢？
光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的另一特征是波的衍射现象，光是否具有衍射现象呢？为什么平时我们看到的光是沿的直线传播的？
S
2.光的明显衍射条件：
障碍物或孔的尺寸小于波长或者和波长差不多。
S
一、光的衍射
1.光的衍射：光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现象叫光的 衍射现象。衍射时产生的明暗条纹叫衍射图样。
2.单色光单缝衍射图样的特点：
①条纹不等间距；
②中央条纹亮而宽；
③两侧条纹较暗较窄，对称分布。
④波长一定时，单缝越窄，现象越明显，中央亮纹越宽越暗
不同缝宽的单缝衍射
观察下列衍射图样，分析衍射规律：
不同色光的单缝衍射
3.不同波长光的衍射图样：
① 单缝不变，波长越大，衍射越明显，中央亮纹越宽。
②白光的单缝衍射条纹为中央亮，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色．
光的干涉和衍射图样比较
双缝干涉与单缝衍射图样有啥不同？
3、干涉条纹与衍射条纹的区别
（1）干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱较慢。
（2）衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。
（双缝）干涉图样
（单缝）衍射图样
双缝间距越小，条纹间距越大
单缝宽度越小，条纹间距越大
（单色光）波长越小，条纹间距越小
（单色光）波长越小，条纹间距越小
单色光形成明暗条纹，白光形成彩色条纹
单色光形成明暗条纹，白光形成彩色条纹
03
圆孔、圆盘衍射
光
三、圆孔、圆盘衍射
3.圆孔衍射图样的两个特点
a．单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的不 等距的圆环．越向外，亮环亮度越低．
b．白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色，周围是彩色圆环．
圆孔衍射现象
01
偏 振
光
课堂引入
在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么？
课堂引入
摄影师又是如何拍摄下清晰的画面的呢？
光的干涉和衍射说明光具有波动性，但光波是横波还是纵波？
一、偏振
绳波的振动方向与狭缝的方向平行时，传播情况正常；振动方向与狭缝方向垂直时，绳波经过狭缝后消失。这种现象叫做偏振现象
1.偏振现象：在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动的波叫波的偏振现象。
2.偏振方向：横波的振动方向称为偏振方向。
3、纵波不发生偏振现象
一列纵波，以这列纵波的传播方向为轴，无论我们怎么旋转第二块木板，纵波都能通过。也就是说纵波不发生偏振现象。
横波与纵波的一个区别
02
光的偏振
光
一种由高分子薄膜制成的光学器件，每个偏振片都有一个特定的方向，只有沿着这个方向振动的光波才能通过偏振片，这个方向叫做“透振方向”。
实物
示意图
箭头表示透振方向
1．偏振片：
二、光的偏振
太阳、电灯、普通光源发出的光包含了垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且各个方向振动的光波强度都相同，这种光叫自然光。
光的偏振
2．偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动的光叫偏振光。
P
Q
自然光
偏振光
起偏器
检偏器
P
明
甲
P Q
（弱）
乙
明
暗
丙
P Q
除了太阳、电灯等光源直接发出的光以外，我们见到的绝大部分都是不同程度的偏振光，如自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光大部分都是偏振光。
03
偏振现象的应用
光
1.摄影
镜头未加偏振片时
拍摄的橱窗
加偏振片时拍摄的橱窗
（减弱反射光，使景象清晰）
三、偏振现象的应用
镜头未加偏振片时
拍摄的花
镜头加偏振片时
拍摄的花
用偏光镜拍摄水底
2、汽车
汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为了避免双方车灯的眩目，司机都关闭大灯，只开小灯，放慢车速，以免发生车祸。如驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，而且规定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45度角，那么，司机从前窗只能看到自已的车灯发出的光，而看不到对面车灯的光，这样，汽车在夜间行驶时，即不用熄灯，也不用减速，可以保证安全行车。
未装偏振照明灯的情景
安装偏振照明灯的情景
安装偏振照明灯的情景
另外，在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁不开。由于光是横波，所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向振动的。因此，只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分散射光。
3、立体电影
偏振式3D技术是利用光线有“振动方向”的原理来分解原始图像的，通过在显示屏幕上加放偏光板，可以向观看者输送两幅偏振方向不同的画面，当画面经过偏振眼镜时，
由于偏振式眼镜的每只镜片只能
接收一个偏振方向的画面，这样
一来人的左右眼就会收到两组画
面，最后经过大脑合成立体影像。
偏振片
偏振片
平板玻璃、电极、取向膜
液晶
旋光性
4、液晶显示
偏振片
偏振片
平板玻璃、电极、取向膜
液晶
加电压旋光性消失
液晶显示器就是利用这一特性，在上下两片栅栏相互垂直的偏光板之间充满液晶，利用电场控制液晶的转动．不同的电场大小就会形成不同的灰阶亮度．
5、偏光太阳镜
在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁不开。由于光是横波，所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向振动的。因此，只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光。
6、昆虫对偏振光的应用
人的眼睛对光的偏振状态是不能分辨的，但某些昆虫的眼睛对偏振却很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支复眼、两支复眼，每个复眼包含有6300个小眼，这些小眼能根据太阳的偏光确定的方位，然后以太阳为定向标来判断方向，所以蜜蜂可准确无误地把它的同类引到它所找到的花丛。
再如在沙漠中，如果不带罗盘，人是会迷路的，但是沙漠中有一种蚂蚁，它能利用天空中的紫外偏光导航，因而不会迷路。
04
激光的特点及其应用
光
阅读课文，回答普通光为什么不容易发生干涉？
普通光源发出的自然光是许多频率、相位、偏振以及传播方向各不相同的光的杂乱无章的混合。这导致两个独立的普通光源发出的光不会发生干涉。
阅读课文，什么是激光？
1960年，美国物理学家梅曼率先在实验室中制造出了传播方向、偏振、相位等性质完全相同的光波，这就是激光。
（一）激光
激光有哪些特点？在生活生产或科技领域有什么应用？
（二）激光的特点及其应用
1、相干性：激光是一种人工产生的相干光。
相干性应用：光纤通讯、激光全息技术
应用：测距、测速、信息存储和阅读
2.平行度非常好：从地面上发射的一束极细的激光束，到达月球表面时，也只发散成直径lm多的光斑，因此激光在地面上传播时，可以看成是不发散的。
手持式雷达测速仪
手提激光测距仪
（二）激光的特点及其应用
（二）激光的特点及其应用
3.亮度高：所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率，自然光源亮度最高的是太阳，而目前的高功率激光器，亮度可达太阳的1万倍。
应用：工业切割、焊接；医学“光刀”；利用强激光产生的高压引发核聚变。
氧化熔化激光切割
激发核聚变
（二）激光的特点及其应用