高中物理 第五章 光的波动性 第3节 光的衍射与偏振 第4节 激光学案 教科版选修3-4-教科版高中选修3-4物理学案VIP免费

第3节光的衍射与偏振第4节激光1.认识光的衍射现象和偏振现象，知道光波是一种横波.2.知道光产生明显衍射的条件及衍射图样与波长、缝宽的定性关系.(重点＋难点)3.了解激光的特性及其应用.一、光的衍射1.单缝衍射现象(1)当单缝(或圆孔)较宽(大)时，光沿着直线方向通过单缝(或圆孔)，在光屏上可以看到一条跟单缝(或圆孔)宽度(大小)相当的亮线(或亮斑).(2)把单缝(或圆孔)调窄(小)些，可以看到屏上亮线(或亮斑)也随之减小.(3)当单缝(或圆孔)调到很窄(小)时，光通过单缝(或圆孔)后就明显地偏离了直线传播方向，到达屏上以后，不再是一条很窄的亮线(或一个很小的亮斑)，而是照到了相当宽(大)的地方，并且出现了明暗相间的条纹；再调小单缝(或圆孔)，条纹也随之变得清晰、细小.2.光的衍射按照直线传播的要求应该属于阴影的区域也会出现亮条纹或亮斑，应该属于亮区的地方也会出现暗条纹或暗斑的现象.3.衍射图像：衍射时产生的明暗条纹或光环.二、光的偏振1.光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，光的偏振现象说明光是横波.2.偏振片：由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，只有沿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.3.线偏振光：光的振动方向限在一个平面内的光.4.自然光：通常光源发出的光(包括太阳光)是由大量的、振动方向不同而互不相干的线偏振光组成.三、激光的特性及其应用1.激光的特性体现在以下几个方面：强度大、方向性好、单色性好、相干性好、覆盖波段宽而且可调谐.2.激光的应用体现在以下几方面：激光加工、激光全息照相、激光检测、激光通信、激光医学、激光照排、光盘.将两支笔捏紧，平行对着日光灯看到什么现象？提示：看到彩色条纹.对衍射现象及图像特征的认识1.衍射现象当单色光通过很窄的缝或者很小的孔时，光离开了直线路径，绕到障碍物的阴影里，光所达到的范围会远远超过它沿直线传播所对应照明的区域，形成明暗相间的条纹或光环，这就是光的衍射现象.2.产生明显衍射的条件障碍物的尺寸跟波长相近或比光的波长还小时，能产生明显的衍射.对同样的障碍物，波长越长的光，衍射现象越明显；对某种波长的光，障碍物越小，衍射现象越明显.3.常见三种衍射图像的比较(1)单缝衍射图样的特点①中央条纹亮而宽.②两侧亮纹具有对称性，亮纹宽度逐渐变窄，亮度逐渐减弱.③波长一定时，单缝较窄的中央条纹较宽，各条纹间距较宽；单缝宽度不变时，光波波长较长的中央条纹较宽，各条纹间距较宽.④白光的单缝衍射条纹是中央为白色亮纹，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近白色亮纹的条纹内侧为紫色.(2)圆孔衍射图样的特点①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小.如图所示.②用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越长，中央圆形亮斑的直径越大.③同一种单色光，圆孔越小，中央亮斑半径越大，同时亮度越弱.④白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环.(3)障碍物的衍射特点各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清.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.形成泊松亮斑时，圆形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，亮环或暗环间距随半径的增大而减小.4.单缝衍射与双缝干涉的比较单缝衍射双缝干涉产生条件狭缝非常小频率相同，相位差恒定条纹宽度条纹宽度不等，中间最宽条纹宽度相等条纹间距条纹间距不等条纹间距相等亮度中央条纹最亮，两边最暗清晰条纹，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹单缝越小，通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以条纹的亮度降低；圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度减弱.在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，下图中四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是()A．a、cB．b、cC．a、dD．b、d[解析]a图中是等间距的光的干涉图样，b图是单色光的单缝衍射图样，c图是水波的衍射图样，d图是白光的单缝衍射图样，可见D正确.[答案]D...