第四章 5 光的衍射 6 光的偏振 激光—2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共39张PPT)
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| 名称 | 第四章 5 光的衍射 6 光的偏振 激光—2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共39张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-08-02 06:30:11 | ||
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文档简介
(共39张PPT)
5 光的衍射 6 光的偏振 激光
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一、光的衍射
1.衍射现象
光通过很窄的缝和很小的孔时,光没有沿直线传播,它绕过了缝或孔的边缘,传播到了障碍物后面的相当宽的地方。
2.衍射条纹的特点
一些明暗相间的条纹,中央条纹最宽、最亮,离中央条纹越远,亮条纹的宽度越窄,亮度越小。
3.发生明显衍射的条件
障碍物或孔的尺寸与光的波长相差不大,甚至比光的波长还小。
二、衍射光栅
1.结构
由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。
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。
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自我检测
三、偏振现象
1.偏振现象与偏振方向:不同的横波即使传播方向相同,________ 也可能不同的现象,称为偏振现象。横波的 称为偏振方向。?
振动方向
振动方向
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自我检测
2.光的偏振
(1)自然光:太阳、日光灯、发光二极管等普通光源发出的光,包含着在垂直于传播方向上 振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都 ,这种光就是自然光。?
(2)偏振片:由特定的材料制成的光学仪器。
(3)偏振片的透振方向: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,偏振方向与这个方向
的光不能通过,这个方向叫作 。?
(4)偏振光:①自然光在通过偏振片后,在垂直于传播方向的平面上,沿着某个 振动的光。②自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时,反射光和折射光都是偏振光。?
(5)偏振现象证明光是 波。?
沿一切方向
相同
垂直
透振方向
特定方向
横
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自我检测
四、偏振现象的应用
为了消除物体表面反射光的影响,在相机镜头前安装一片偏振滤光片,让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直,减弱了反射光进入镜头,使像更清晰。
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自我检测
五、激光的特点及其应用
1.激光:1960年,美国物理学家梅曼率先通过人工方法获得的一种 、 、 一致的光波,这就是激光。?
2.激光的特点及应用
(1)相干性:激光是相干光,所以它能像无线电波那样被调制,用来传递信息。
(2)平行度:激光的平行度好,能传播相当远的距离,可以用于精确的测距。
(3)高亮度:激光的亮度很高,可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量,可以用于切割、焊接以及在很硬材料上打孔、医学上做“光刀”等。
频率相同
相位差恒定
振动方向
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自我检测
正误判断
1.光的偏振现象说明光是横波。( )
2.光的衍射说明光不能沿直线传播。( )
3.反射可以引起自然光的偏振。( )
4.激光可以进行光纤通信是利用了相干性好的特点。( )
5.激光可用做“光刀”来切开皮肤是利用激光的相干性好。
( )
√
×
解析:光的衍射与直线传播是在不同条件下的表现,都是正确的。
√
√
×
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
三种衍射图样的比较
情境探究
一单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上,可观察到的图像是下图中的哪一个?为什么?
要点提示:A。因为单缝衍射时,中央亮条纹最宽、最亮,两侧依次变窄、变暗,这是单缝衍射条纹的特征。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
知识归纳
1.单缝衍射图样的特点
(1)中央条纹最亮、越向两边越暗;中央条纹最宽,越靠外,条纹间距越窄。
(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)中央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。入射光波长越长,单缝越窄,中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。
(4)用白光做单缝衍射时,中央亮条纹是白色的,两边是彩色条纹,中央亮条纹仍然最宽最亮。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
2.圆孔衍射
(1)圆孔衍射
如图所示,当挡板AB上的圆孔较大时,光屏上出现图甲所示的情形,无明显的衍射现象发生;当挡板AB上的圆孔很小时,光屏上出现图乙所示的衍射图样,出现明暗相间的圆环。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
(2)圆孔衍射的图样特征
①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,圆(亮)环亮度越低。
②白光的圆孔衍射图样:中央亮圆为白色,周围是彩色圆环。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
3.圆板衍射
(1)各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射,致使影的轮廓的边缘模糊不清,若在单色光(如激光)传播途中放一个较小的圆形障碍物,会发现在影的中心有一个亮斑,这就是著名的泊松亮斑,如图丙所示。
(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。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
典例剖析
例题1对于单缝衍射现象,下列说法正确的是
( )
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
答案:B
解析:单缝宽度越小,衍射条纹的亮度越小,选项A错;入射光的波长越长,单缝宽度越小,衍射现象越明显,选项B对,选项C、D错。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
规律方法
对衍射现象的理解
(1)衍射现象是否明显方面:入射光波长越大,障碍物、小孔和狭缝的尺寸越小,衍射现象越明显。
(2)衍射条纹的亮度方面:小孔和狭缝的尺寸越小,衍射条纹的亮度越小。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
单缝衍射和双缝干涉的比较
情境探究
在光的干涉和衍射实验中均可观察到明、暗相间的条纹,下列四幅图样中哪幅为双缝干涉图样,哪幅为单缝衍射图样?
要点提示:a为双缝干涉图样;b、d为单缝衍射图样。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
知识归纳
单缝衍射与双缝干涉的比较
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
光波的波长越长,干涉条纹、衍射条纹的宽度都变大。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
典例剖析
例题2关于光的干涉和衍射现象,下列说法正确的是( )
A.光的干涉现象遵循波的叠加原理,衍射现象不遵循波的叠加原理
B.白光的干涉条纹是彩色的,衍射条纹是黑白相间的
C.光的干涉现象说明光具有波动性,光的衍射现象不能说明这一点
D.光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果
答案:D
解析:光的干涉现象和光的衍射现象都是波特有的现象,都是光波叠加的结果,白光的干涉条纹是彩色的,白光的衍射条纹也是彩色的,只是条纹间距特点及亮度特点不同而已。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
规律方法
区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法
(1)根据条纹的宽度区分:双缝干涉的条纹是等宽的,条纹间的距离也是相等的;而单缝衍射的条纹,中央亮条纹最宽,两侧的条纹变窄。
(2)根据亮条纹的亮度区分:双缝干涉条纹,从中央亮纹往两侧亮度变化很小;而单缝衍射条纹中央亮纹最亮,两侧的亮纹逐渐变暗。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
变式训练1(多选)用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验,比普通光源效果更好,图像更清晰。如果将感光元件置于光屏上,则不仅能在光屏上看到彩色条纹,还能通过感光元件中
的信号转换,在电脑上看到光强的分布情况。下列说法正确的是( )
A.当做单缝实验时,光强分布图如乙所示
B.当做单缝实验时,光强分布图如丙所示
C.当做双缝实验时,光强分布图如乙所示
D.当做双缝实验时,光强分布图如丙所示
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
答案:A
D
解析:当做单缝实验时,中间亮条纹最亮,两侧亮条纹亮度逐渐降低,且亮条纹的宽度不等,所以其光强分布如题图乙所示,A项正确,B项错误;当做双缝实验时,在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹,所以其光强分布如题图丙所示,C项错误,D项正确。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
自然光和偏振光的比较
情境探究
在观看立体电影时,观众要戴上特制的眼镜,这副眼镜就是一对透振方向相互垂直的偏振片。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?
要点提示:立体电影的光是偏振光。因为光是横波,只有与偏振片透振方向一致的光才能通过。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
知识归纳
1.振动方向比较
自然光在垂直于光的传播方向的平面内,沿所有方向振动;偏振光在垂直于光的传播方向的平面内,沿某一特定的方向振动。
2.经过偏振片时现象比较
如图甲,自然光通过偏振片后变成偏振光,后面的屏是明亮的,转动偏振片时,偏振光的振动方向随之变化,但屏上亮度不变。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
如图乙、丙,偏振光经过偏振片时,若光的振动方向与偏振片的透振方向平行,屏是亮的;若光的振动方向与偏振片的透振方向垂直,屏是暗的;若既不平行也不垂直,屏的亮度介于两者之间,随着振动方向与透振方向的夹角变大,亮度逐渐变暗。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
3.自然光、偏振光产生方式的比较
太阳、电灯等直接发出的光是自然光;自然光经偏振片后都是偏振光。
不论是自然光还是偏振光,传播方向与振动方向一定垂直。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
典例剖析
例题3(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
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
答案:B
D
解析:自然光沿各个方向振动是均匀分布的,通过偏振片后,透射光是只有沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光,则选项A错误;它通过偏振片A后,即变为偏振光,则选项B正确;设通过A的光沿竖直方向振动,则偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光,则P点无光亮,将B转过180°后,在P处看不到光亮,即选项C错误;若将B转过90°,则该偏振片将变为能通过竖直方向振动的光的偏振片,则偏振光能通过B,即在P处可看到光亮,选项D正确。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
规律方法
对偏振光的理解
(1)自然光通过一个偏振片成为偏振光,透射光的偏振方向与偏振片的放置有关,但光的强度与偏振片的方向无关。
(2)偏振光通过偏振片时,透光的强度与偏振方向和偏振片方向的夹角大小有关。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
变式训练2如图所示,白炽灯的右侧依次平行放置偏振片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
答案:C
解析:白炽灯光是自然光,包含各个方向的光,且各个方向的光强度相等,所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相同,故A点光的强度不变;白炽灯光经偏振片P后为偏振光,此时只有偏振片Q与P的偏振方向一致时偏振光才能完全透过Q,因此在旋转P时B点的光强有变化,选项C正确。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
激光及应用
情境探究
激光切割技术已广泛应用于金属和非金属材料的加工中,可大大减少加工时间,降低加工成本,提高加工质量。现代的激光成了人们所幻想追求的削铁如泥的“宝剑”,那么,激光切割是利用了激光的什么特点来完成的?
要点提示:激光的亮度高,可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量,可以用于切割、焊接以及在坚硬材料上打孔等。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
知识归纳
1.激光的产生
激光是实验室中制造出的光,发光的方向、频率、偏振方向均相同,两列相同激光相遇可以发生干涉。
2.激光的特点
(1)激光是人工产生的相干光,其单色性好,相干性好。
(2)激光的平行度好。从激光器发出的激光具有极好的平行性,几乎是一束方向不变、发散角很小的平行光。传播几千米后,激光斑扩展范围不过几厘米,而探照灯的光束能扩展到几十米范围。
(3)亮度高。激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
典例剖析
例题4让激光照射到VCD机、CD机、DVD机或计算机的光盘上,就可以读取光盘上记录的信息,经过处理后还原成声音和图像,这是利用了激光的( )
A.平行度好,可以会聚到很小的一点上
B.相干性好,可以很容易形成干涉图样
C.亮度高,可以在很短的时间内集中很大的能量
D.波长短,很容易发生明显的衍射现象
答案:A
解析:激光的平行度好,容易会聚成一个很小的光点,让激光照射到VCD机、CD机、DVD机或计算机的光盘上,传感器把光盘反射的光转化为电信号进行处理,还原出声音或图像,只有选项A正确。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
变式训练3(多选)关于激光,下列说法正确的是
( )
A.激光是用人工方法激发出的一种特殊的光
B.自然界中某些天然物体也可以发出激光
C.激光可以像刀子一样切除肿瘤
D.由于激光的方向性好,所以激光不能发生衍射现象
答案:A
C
解析:激光是用人工方法激发的一种特殊的光,具有很强的相干性,故选项A正确;普通光源发出的光是自然光,故选项B错误;医用光刀利用激光方向性好、亮度高、能量强等特点切除肿瘤,故选项C正确;激光是一种特殊的光,光的一切规律都可以直接应用于激光,故选项D错误。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
1.观察单缝衍射现象时,把缝宽由0.2
mm逐渐增大到0.8
mm,看到的现象是( )
A.衍射条纹的间距逐渐变小,衍射现象逐渐不明显
B.衍射条纹的间距逐渐变大,衍射现象越来越明显
C.衍射条纹的间距不变,只是亮度增强
D.以上现象都不会发生
答案:A
解析:观察衍射图样发现:狭缝的宽度逐渐变小,衍射现象越来越明显,衍射条纹间距变大。本题是缝宽增大,所以选项A正确。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
2.(多选)关于自然光和偏振光,以下说法正确的是( )
A.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,但是沿各个方向振动的光波的强度可以不同
B.偏振光是垂直于传播方向上,只沿着某一特定方向振动的光
C.自然光透过两个偏振片后可还原为自然光
D.太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光
答案:B
D
解析:自然光沿各振动方向的光波的强度相同,选项A错误;偏振光在垂直于传播方向上,只沿某一特定方向振动,选项B正确;自然光透过偏振片后成为偏振光,偏振光透过偏振片后不能还原为自然光,选项C错误;太阳、电灯等普通光源发出的是自然光,选项D正确。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
3.光的偏振现象说明光是横波,下列现象中不能反映光的偏振特性的是( )
A.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变化
B.一束自然光入射到两种介质的分界面上,当反射光与折射光之间的夹角恰好是90°时,反射光是偏振光
C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振光片可以使景象更清晰
D.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹
答案:D
解析:通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹,这是光的衍射现象,与偏振无关,故选项D不符合题目要求。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
4.(多选)关于光栅,下列说法正确的是( )
A.增加光栅的狭缝的个数,亮条纹变窄
B.增加光栅的狭缝的个数,亮条纹变宽
C.增加光栅的狭缝的个数,条纹亮度变暗
D.增加光栅的狭缝的个数,条纹亮度变亮
答案:AD
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
5.关于激光的应用问题,下列说法正确的是( )
A.光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制,使其在光导纤维中进行传递信息
B.计算机内“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光有相干性的特点来进行的
C.医学中用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
D.“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点
答案:C
解析:光纤通信主要利用激光的相干性,故选项A错误;计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好,故选项B错误;医疗中的激光“光刀”利用了激光亮度高的特点,故选项C正确;激光测距利用激光的平行性好,故选项D错误。
5 光的衍射 6 光的偏振 激光
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一、光的衍射
1.衍射现象
光通过很窄的缝和很小的孔时,光没有沿直线传播,它绕过了缝或孔的边缘,传播到了障碍物后面的相当宽的地方。
2.衍射条纹的特点
一些明暗相间的条纹,中央条纹最宽、最亮,离中央条纹越远,亮条纹的宽度越窄,亮度越小。
3.发生明显衍射的条件
障碍物或孔的尺寸与光的波长相差不大,甚至比光的波长还小。
二、衍射光栅
1.结构
由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。
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。
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三、偏振现象
1.偏振现象与偏振方向:不同的横波即使传播方向相同,________ 也可能不同的现象,称为偏振现象。横波的 称为偏振方向。?
振动方向
振动方向
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2.光的偏振
(1)自然光:太阳、日光灯、发光二极管等普通光源发出的光,包含着在垂直于传播方向上 振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都 ,这种光就是自然光。?
(2)偏振片:由特定的材料制成的光学仪器。
(3)偏振片的透振方向: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,偏振方向与这个方向
的光不能通过,这个方向叫作 。?
(4)偏振光:①自然光在通过偏振片后,在垂直于传播方向的平面上,沿着某个 振动的光。②自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时,反射光和折射光都是偏振光。?
(5)偏振现象证明光是 波。?
沿一切方向
相同
垂直
透振方向
特定方向
横
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四、偏振现象的应用
为了消除物体表面反射光的影响,在相机镜头前安装一片偏振滤光片,让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直,减弱了反射光进入镜头,使像更清晰。
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五、激光的特点及其应用
1.激光:1960年,美国物理学家梅曼率先通过人工方法获得的一种 、 、 一致的光波,这就是激光。?
2.激光的特点及应用
(1)相干性:激光是相干光,所以它能像无线电波那样被调制,用来传递信息。
(2)平行度:激光的平行度好,能传播相当远的距离,可以用于精确的测距。
(3)高亮度:激光的亮度很高,可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量,可以用于切割、焊接以及在很硬材料上打孔、医学上做“光刀”等。
频率相同
相位差恒定
振动方向
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自我检测
正误判断
1.光的偏振现象说明光是横波。( )
2.光的衍射说明光不能沿直线传播。( )
3.反射可以引起自然光的偏振。( )
4.激光可以进行光纤通信是利用了相干性好的特点。( )
5.激光可用做“光刀”来切开皮肤是利用激光的相干性好。
( )
√
×
解析:光的衍射与直线传播是在不同条件下的表现,都是正确的。
√
√
×
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
三种衍射图样的比较
情境探究
一单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上,可观察到的图像是下图中的哪一个?为什么?
要点提示:A。因为单缝衍射时,中央亮条纹最宽、最亮,两侧依次变窄、变暗,这是单缝衍射条纹的特征。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
知识归纳
1.单缝衍射图样的特点
(1)中央条纹最亮、越向两边越暗;中央条纹最宽,越靠外,条纹间距越窄。
(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)中央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。入射光波长越长,单缝越窄,中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。
(4)用白光做单缝衍射时,中央亮条纹是白色的,两边是彩色条纹,中央亮条纹仍然最宽最亮。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
2.圆孔衍射
(1)圆孔衍射
如图所示,当挡板AB上的圆孔较大时,光屏上出现图甲所示的情形,无明显的衍射现象发生;当挡板AB上的圆孔很小时,光屏上出现图乙所示的衍射图样,出现明暗相间的圆环。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
(2)圆孔衍射的图样特征
①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,圆(亮)环亮度越低。
②白光的圆孔衍射图样:中央亮圆为白色,周围是彩色圆环。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
3.圆板衍射
(1)各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射,致使影的轮廓的边缘模糊不清,若在单色光(如激光)传播途中放一个较小的圆形障碍物,会发现在影的中心有一个亮斑,这就是著名的泊松亮斑,如图丙所示。
(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。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
典例剖析
例题1对于单缝衍射现象,下列说法正确的是
( )
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
答案:B
解析:单缝宽度越小,衍射条纹的亮度越小,选项A错;入射光的波长越长,单缝宽度越小,衍射现象越明显,选项B对,选项C、D错。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
规律方法
对衍射现象的理解
(1)衍射现象是否明显方面:入射光波长越大,障碍物、小孔和狭缝的尺寸越小,衍射现象越明显。
(2)衍射条纹的亮度方面:小孔和狭缝的尺寸越小,衍射条纹的亮度越小。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
单缝衍射和双缝干涉的比较
情境探究
在光的干涉和衍射实验中均可观察到明、暗相间的条纹,下列四幅图样中哪幅为双缝干涉图样,哪幅为单缝衍射图样?
要点提示:a为双缝干涉图样;b、d为单缝衍射图样。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
知识归纳
单缝衍射与双缝干涉的比较
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
光波的波长越长,干涉条纹、衍射条纹的宽度都变大。
问题一
问题二
问题三
问题四
当堂检测
典例剖析
例题2关于光的干涉和衍射现象,下列说法正确的是( )
A.光的干涉现象遵循波的叠加原理,衍射现象不遵循波的叠加原理
B.白光的干涉条纹是彩色的,衍射条纹是黑白相间的
C.光的干涉现象说明光具有波动性,光的衍射现象不能说明这一点
D.光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果
答案:D
解析:光的干涉现象和光的衍射现象都是波特有的现象,都是光波叠加的结果,白光的干涉条纹是彩色的,白光的衍射条纹也是彩色的,只是条纹间距特点及亮度特点不同而已。
问题一
问题二
问题三
问题四
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规律方法
区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法
(1)根据条纹的宽度区分:双缝干涉的条纹是等宽的,条纹间的距离也是相等的;而单缝衍射的条纹,中央亮条纹最宽,两侧的条纹变窄。
(2)根据亮条纹的亮度区分:双缝干涉条纹,从中央亮纹往两侧亮度变化很小;而单缝衍射条纹中央亮纹最亮,两侧的亮纹逐渐变暗。
问题一
问题二
问题三
问题四
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变式训练1(多选)用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验,比普通光源效果更好,图像更清晰。如果将感光元件置于光屏上,则不仅能在光屏上看到彩色条纹,还能通过感光元件中
的信号转换,在电脑上看到光强的分布情况。下列说法正确的是( )
A.当做单缝实验时,光强分布图如乙所示
B.当做单缝实验时,光强分布图如丙所示
C.当做双缝实验时,光强分布图如乙所示
D.当做双缝实验时,光强分布图如丙所示
问题一
问题二
问题三
问题四
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答案:A
D
解析:当做单缝实验时,中间亮条纹最亮,两侧亮条纹亮度逐渐降低,且亮条纹的宽度不等,所以其光强分布如题图乙所示,A项正确,B项错误;当做双缝实验时,在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹,所以其光强分布如题图丙所示,C项错误,D项正确。
问题一
问题二
问题三
问题四
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自然光和偏振光的比较
情境探究
在观看立体电影时,观众要戴上特制的眼镜,这副眼镜就是一对透振方向相互垂直的偏振片。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?
要点提示:立体电影的光是偏振光。因为光是横波,只有与偏振片透振方向一致的光才能通过。
问题一
问题二
问题三
问题四
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知识归纳
1.振动方向比较
自然光在垂直于光的传播方向的平面内,沿所有方向振动;偏振光在垂直于光的传播方向的平面内,沿某一特定的方向振动。
2.经过偏振片时现象比较
如图甲,自然光通过偏振片后变成偏振光,后面的屏是明亮的,转动偏振片时,偏振光的振动方向随之变化,但屏上亮度不变。
问题一
问题二
问题三
问题四
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如图乙、丙,偏振光经过偏振片时,若光的振动方向与偏振片的透振方向平行,屏是亮的;若光的振动方向与偏振片的透振方向垂直,屏是暗的;若既不平行也不垂直,屏的亮度介于两者之间,随着振动方向与透振方向的夹角变大,亮度逐渐变暗。
问题一
问题二
问题三
问题四
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3.自然光、偏振光产生方式的比较
太阳、电灯等直接发出的光是自然光;自然光经偏振片后都是偏振光。
不论是自然光还是偏振光,传播方向与振动方向一定垂直。
问题一
问题二
问题三
问题四
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典例剖析
例题3(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
问题一
问题二
问题三
问题四
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答案:B
D
解析:自然光沿各个方向振动是均匀分布的,通过偏振片后,透射光是只有沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光,则选项A错误;它通过偏振片A后,即变为偏振光,则选项B正确;设通过A的光沿竖直方向振动,则偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光,则P点无光亮,将B转过180°后,在P处看不到光亮,即选项C错误;若将B转过90°,则该偏振片将变为能通过竖直方向振动的光的偏振片,则偏振光能通过B,即在P处可看到光亮,选项D正确。
问题一
问题二
问题三
问题四
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规律方法
对偏振光的理解
(1)自然光通过一个偏振片成为偏振光,透射光的偏振方向与偏振片的放置有关,但光的强度与偏振片的方向无关。
(2)偏振光通过偏振片时,透光的强度与偏振方向和偏振片方向的夹角大小有关。
问题一
问题二
问题三
问题四
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变式训练2如图所示,白炽灯的右侧依次平行放置偏振片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
答案:C
解析:白炽灯光是自然光,包含各个方向的光,且各个方向的光强度相等,所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相同,故A点光的强度不变;白炽灯光经偏振片P后为偏振光,此时只有偏振片Q与P的偏振方向一致时偏振光才能完全透过Q,因此在旋转P时B点的光强有变化,选项C正确。
问题一
问题二
问题三
问题四
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激光及应用
情境探究
激光切割技术已广泛应用于金属和非金属材料的加工中,可大大减少加工时间,降低加工成本,提高加工质量。现代的激光成了人们所幻想追求的削铁如泥的“宝剑”,那么,激光切割是利用了激光的什么特点来完成的?
要点提示:激光的亮度高,可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量,可以用于切割、焊接以及在坚硬材料上打孔等。
问题一
问题二
问题三
问题四
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知识归纳
1.激光的产生
激光是实验室中制造出的光,发光的方向、频率、偏振方向均相同,两列相同激光相遇可以发生干涉。
2.激光的特点
(1)激光是人工产生的相干光,其单色性好,相干性好。
(2)激光的平行度好。从激光器发出的激光具有极好的平行性,几乎是一束方向不变、发散角很小的平行光。传播几千米后,激光斑扩展范围不过几厘米,而探照灯的光束能扩展到几十米范围。
(3)亮度高。激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。
问题一
问题二
问题三
问题四
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典例剖析
例题4让激光照射到VCD机、CD机、DVD机或计算机的光盘上,就可以读取光盘上记录的信息,经过处理后还原成声音和图像,这是利用了激光的( )
A.平行度好,可以会聚到很小的一点上
B.相干性好,可以很容易形成干涉图样
C.亮度高,可以在很短的时间内集中很大的能量
D.波长短,很容易发生明显的衍射现象
答案:A
解析:激光的平行度好,容易会聚成一个很小的光点,让激光照射到VCD机、CD机、DVD机或计算机的光盘上,传感器把光盘反射的光转化为电信号进行处理,还原出声音或图像,只有选项A正确。
问题一
问题二
问题三
问题四
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变式训练3(多选)关于激光,下列说法正确的是
( )
A.激光是用人工方法激发出的一种特殊的光
B.自然界中某些天然物体也可以发出激光
C.激光可以像刀子一样切除肿瘤
D.由于激光的方向性好,所以激光不能发生衍射现象
答案:A
C
解析:激光是用人工方法激发的一种特殊的光,具有很强的相干性,故选项A正确;普通光源发出的光是自然光,故选项B错误;医用光刀利用激光方向性好、亮度高、能量强等特点切除肿瘤,故选项C正确;激光是一种特殊的光,光的一切规律都可以直接应用于激光,故选项D错误。
问题一
问题二
问题三
问题四
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1.观察单缝衍射现象时,把缝宽由0.2
mm逐渐增大到0.8
mm,看到的现象是( )
A.衍射条纹的间距逐渐变小,衍射现象逐渐不明显
B.衍射条纹的间距逐渐变大,衍射现象越来越明显
C.衍射条纹的间距不变,只是亮度增强
D.以上现象都不会发生
答案:A
解析:观察衍射图样发现:狭缝的宽度逐渐变小,衍射现象越来越明显,衍射条纹间距变大。本题是缝宽增大,所以选项A正确。
问题一
问题二
问题三
问题四
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2.(多选)关于自然光和偏振光,以下说法正确的是( )
A.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,但是沿各个方向振动的光波的强度可以不同
B.偏振光是垂直于传播方向上,只沿着某一特定方向振动的光
C.自然光透过两个偏振片后可还原为自然光
D.太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光
答案:B
D
解析:自然光沿各振动方向的光波的强度相同,选项A错误;偏振光在垂直于传播方向上,只沿某一特定方向振动,选项B正确;自然光透过偏振片后成为偏振光,偏振光透过偏振片后不能还原为自然光,选项C错误;太阳、电灯等普通光源发出的是自然光,选项D正确。
问题一
问题二
问题三
问题四
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3.光的偏振现象说明光是横波,下列现象中不能反映光的偏振特性的是( )
A.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变化
B.一束自然光入射到两种介质的分界面上,当反射光与折射光之间的夹角恰好是90°时,反射光是偏振光
C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振光片可以使景象更清晰
D.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹
答案:D
解析:通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹,这是光的衍射现象,与偏振无关,故选项D不符合题目要求。
问题一
问题二
问题三
问题四
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4.(多选)关于光栅,下列说法正确的是( )
A.增加光栅的狭缝的个数,亮条纹变窄
B.增加光栅的狭缝的个数,亮条纹变宽
C.增加光栅的狭缝的个数,条纹亮度变暗
D.增加光栅的狭缝的个数,条纹亮度变亮
答案:AD
问题一
问题二
问题三
问题四
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5.关于激光的应用问题,下列说法正确的是( )
A.光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制,使其在光导纤维中进行传递信息
B.计算机内“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光有相干性的特点来进行的
C.医学中用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
D.“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点
答案:C
解析:光纤通信主要利用激光的相干性,故选项A错误;计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好,故选项B错误;医疗中的激光“光刀”利用了激光亮度高的特点,故选项C正确;激光测距利用激光的平行性好,故选项D错误。