2018-2019學(xué)年高中物理 第5章 光的干涉 衍射 偏振 第2講 光的衍射 光的偏振 激光與全息照相課件 魯科版選修3-4.ppt

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1、第5章——,光的干涉衍射偏振,,第2講光的衍射光的偏振激光與全息照相,目標(biāo)定位1.觀察光的衍射現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)衍射條紋的特點(diǎn)．區(qū)分雙縫干涉與單縫衍射的圖樣.2.知道產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件.3.觀察光的偏振現(xiàn)象，知道光是橫波.,4.知道自然光和偏振光的區(qū)別，知道偏振現(xiàn)象的一些應(yīng)用.5.了解激光的特性和應(yīng)用，知道全息照相的原理及特點(diǎn)．,,欄目索引CONTENTSPAGE,一、光的衍射,1．衍射現(xiàn)象(1)定義：光的傳播繞到原來應(yīng)該是的范圍之內(nèi)的現(xiàn)象．(2)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：只有當(dāng)障礙物或孔的尺寸光的波長甚至比光的波長更小時(shí)，衍射才是明顯的．(3)衍射現(xiàn)象是性最基本的表現(xiàn)之一．,陰影,接,近,波動(dòng),想

2、一想衍射現(xiàn)象明顯就是衍射條紋更亮嗎？答案衍射現(xiàn)象明顯是指光繞到陰影區(qū)域的范圍更大，隨著縫、孔的減小，衍射條紋的寬度增大，但條紋亮度減弱．,2．衍射對(duì)分辨本領(lǐng)的影響光學(xué)儀器上用的透鏡的直經(jīng)越小，產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象越明顯，分辨本領(lǐng)就越．3．衍射光柵(1)定義：在兩個(gè)螺桿上繃上許多平行的細(xì)金屬線，或者在玻璃片上刻上許多均勻細(xì)槽的光學(xué)器件．(2)種類：光柵和光柵．,低,透射,反射,(3)透射光柵衍射圖樣是和的共同結(jié)果．的結(jié)果使光柵衍射的亮條紋的寬度比單縫衍射時(shí)窄得多，明條紋又細(xì)又亮．,單縫衍射,多縫干涉,多縫干涉,二、光的偏振,1．偏振現(xiàn)象：(1)波的偏振：如果橫波只沿著某一個(gè)的方向振動(dòng)，在物理學(xué)上就叫做

3、波的偏振．(2)只有才存在偏振．(3)偏振光：通過偏振鏡的光．,特定,橫波,2．偏振片(1)自然光：在于傳播方向的平面內(nèi)，可沿方向振動(dòng)，振動(dòng)在平面內(nèi)的分布大致的光．,自然光通過偏振片后，只有振動(dòng)方向和“狹縫”方向的那些光波才能完全通過，而振動(dòng)方向和“狹縫”的光波就完全不能通過．偏振光能完全通過的方向稱為偏振器的偏振化方向．,垂直,均勻,一致,垂直,任何,(3)起偏器和檢偏器①起偏器：用于獲得的偏振片．②檢偏器：為了檢查通過起偏器的光是不是，在起偏器后面再放的那一個(gè)偏振片．③起偏器和檢偏器都是偏振片．3．偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：立體電影、照相機(jī)鏡頭前的偏振鏡、檢查應(yīng)力的分布情況、預(yù)報(bào)．,偏振光,偏振光`

4、,地震,三、激光與全息照相,1．激光及其特性激光是受激輻射產(chǎn)生的光，激光光束中所有光子都是相互關(guān)聯(lián)的，它們的一致、一致、一致、方向一致，所以激光具有好、強(qiáng)、高等特點(diǎn)．,原子,頻率,相位,偏振方向,傳播,單色性,方向性,亮度,2．激光的應(yīng)用(1)在家中，CD、VCD、有線電視；(2)在聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上，收集圖文信息、收發(fā)電子郵件、網(wǎng)上購物；(3)在醫(yī)院里，治療、整容美容；(4)在軍事領(lǐng)域，激光制導(dǎo)炸彈、、跟蹤目標(biāo)、傳遞軍事情報(bào)．,疾病,測量距離,3．激光與全息照相(1)全息照相的原理全息照相是應(yīng)用光的實(shí)現(xiàn)的．(2)全息照相與普通照相相比具有的突出特點(diǎn)：①觀察再現(xiàn)的圖象時(shí)，看到的三維立體圖象和原來的

5、物體幾乎．,干涉,一模一樣,②發(fā)現(xiàn)一個(gè)物體部分被遮擋了，改變一下角度，就能觀察到被遮擋的部分．③一張全息照片的大部分被損壞或丟失，只留下一小部分，從這一小部分照片再現(xiàn)原物的全貌．④可以在同一張底片上記錄多張圖象，再現(xiàn)時(shí)可以在不同的角度上分別觀察到兩個(gè)不同物體的像而．,仍可,不互相干擾,一、對(duì)光的衍射的理解,,1．光產(chǎn)生明顯衍射的條件障礙物或小孔的尺寸跟光的波長相比差不多，甚至比光的波長小．2．衍射圖樣的特點(diǎn)(1)單縫衍射：①單色光通過狹縫時(shí)，在屏幕上出現(xiàn)明暗相間的條紋，中央為亮條紋．中央條紋最寬最亮，兩側(cè)的亮紋逐漸變暗變窄；白光通過狹縫時(shí)，在屏上出現(xiàn)彩色條紋，中央為白條紋．,②波長一定時(shí)，單縫

6、窄的中央條紋寬，各條紋間距大；單縫不變時(shí)，光波波長越長的中央條紋寬，條紋間距大．(2)圓孔衍射：光通過小孔(孔很小)時(shí)，在光屏上出現(xiàn)明暗相間的圓環(huán)．如圖1所示．,圖1,(3)圓板衍射(泊松亮斑),①若在單色光(如激光)傳播途中放一個(gè)較小的圓形障礙物，會(huì)發(fā)現(xiàn)在影的中心有一個(gè)亮斑，這就是著名的泊松亮斑．衍射圖樣如圖2所示．②中央是亮斑，圓板陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)．,圖2,例1在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是()A．將入射光由黃光換成綠光，衍射條紋間距變窄B．使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄C．換用波長較長的光照射，衍射條紋間距變寬D．增大單縫到屏的距離，衍射條紋

7、間距變寬,解析當(dāng)單縫寬度一定時(shí)，波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯，即光偏離直線傳播的路徑越遠(yuǎn)，條紋間距也越大，A，C正確；當(dāng)光的波長一定時(shí)，單縫寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，條紋間距越大，B錯(cuò)誤；光的波長一定、單縫寬度也一定時(shí)，增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距也會(huì)變寬，D正確．答案ACD,二、單縫衍射與雙縫干涉的比較,1．不同點(diǎn),(1)產(chǎn)生條件,,單縫衍射：只要狹縫足夠小雙縫干涉：頻率相同的兩列光波相遇疊加,(2)圖樣,,單縫衍射的圖樣是中央為最寬最亮的亮條紋，兩側(cè)亮條紋變暗變窄雙縫干涉的圖樣是亮度相同的等間距的條紋J,2．相同點(diǎn)(1)都有明暗相間的條紋，條紋都是光波疊加時(shí)加強(qiáng)或削弱的結(jié)果．(2)都是波特

8、有的現(xiàn)象，表明光是一種波．,例2如圖3所示，a、b、c、d四個(gè)圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣，分析各圖樣的特點(diǎn)可以得出的正確結(jié)論是()A．a(chǎn)、b是光的干涉圖樣B．c、d是光的干涉圖樣C．形成a圖樣的光的波長比形成b圖樣光的波長短D．形成c圖樣的光的波長比形成d圖樣光的波長短,圖3,解析干涉條紋是等間距的條紋，因此，a、b圖是干涉圖樣，c、d圖是衍射圖樣，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由公式Δy＝λ可知，當(dāng)l和d相同時(shí)，條紋寬的入射光的波長長，所以a圖樣的光的波長比b圖樣的光的波長長，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；c圖樣的光的波長比d圖樣的光的波長長，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案A,三、對(duì)光的偏振的理解,1．偏振片上的

9、“狹縫”表示透振方向，而不是刻上的真實(shí)狹縫．2．只要光的振動(dòng)方向不與透振方向垂直，都可以不同程度地通過偏振片，不過強(qiáng)度要比振動(dòng)方向與透振方向平行的光弱一些．,3．自然光和偏振光,4.偏振現(xiàn)象的應(yīng)用舉例(1)在攝影中的應(yīng)用：在鏡頭前安裝一片偏振濾光片，可以阻擋反射光進(jìn)入鏡頭．(2)電子表的液晶顯示屏：在兩塊透振方向垂直的偏振片當(dāng)中插進(jìn)一個(gè)液晶盒，可以控制光線顯示數(shù)字．(3)夜晚行車時(shí)，車燈眩光的消除用的就是光的偏振原理．(4)立體電影也利用了光的偏振原理．,例3如圖4所示，白熾燈的右側(cè)依次平行放置偏振片P和Q，A點(diǎn)位于P、Q之間，B點(diǎn)位于Q右側(cè)．旋轉(zhuǎn)偏振片P，A、B兩點(diǎn)光的強(qiáng)度變化情況是(),圖

10、4,A．A、B均不變B．A、B均有變化C．A不變，B有變化D．A有變化，B不變,解析白熾燈光包含各方向的光，且各個(gè)方向的光強(qiáng)度相等，所以旋轉(zhuǎn)偏振片P時(shí)各方向透射光強(qiáng)度相同，故A點(diǎn)光的強(qiáng)度不變；白熾燈光經(jīng)偏振片P后為偏振光，只有Q與P的偏振方向一致時(shí)才有光透過Q，因此B點(diǎn)的光的強(qiáng)度有變化，選項(xiàng)C正確．答案C,四、激光的應(yīng)用,1．利用激光通過光導(dǎo)纖維實(shí)現(xiàn)通信(利用激光的單色性好，便于調(diào)制)．2．激光雷達(dá)測距、測速(方向性好，結(jié)合多普勒效應(yīng))．3．DVD、CD唱機(jī)、電腦光驅(qū)(方向性好)．4．醫(yī)學(xué)上的“激光刀”、激光雕刻、激光切割、激光焊接、受控核聚變(能量集中及高能量)．5．全息照相技術(shù)．,例4下列

11、說法正確的是()A．激光可用于測距B．激光能量十分集中，只可用于加工金屬材料C．外科研制的“激光刀”可以有效地減少細(xì)菌的感染D．激光可用于全息照相，有獨(dú)特的特點(diǎn),解析激光平行度好，即使在傳播了很遠(yuǎn)的距離之后，它仍保持一定的強(qiáng)度，此特點(diǎn)可用于激光測距，選項(xiàng)A正確；激光的亮度高，能量十分集中，可用于金屬加工、激光醫(yī)療、激光美容、激光武器等，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；激光具有很高的相干性，可用于全息照相，由于它記錄了光的相位信息，所以看起來跟真的一樣，立體感較強(qiáng)，選項(xiàng)D正確；由于激光亮度高、能量大，在切割皮膚的同時(shí)，也能殺滅細(xì)菌，所以選項(xiàng)C正確．答案ACD,1．光的衍射現(xiàn)象，下面說法正確的是()A．紅光的單縫衍射

12、圖樣是紅暗相間的直條紋B．白光的單縫衍射圖樣是白暗相間的直條紋C．光照到不透明小圓盤上出現(xiàn)泊松亮斑，說明發(fā)生了衍射D．光照到較大圓孔上出現(xiàn)大光斑，說明光沿著直線傳播，不存在光的衍射,光的衍射現(xiàn)象,,解析單色光照到狹縫上產(chǎn)生的衍射圖樣是亮暗相間的直條紋．白光的衍射圖樣是彩色條紋．光照到不透明圓盤上，在其陰影處出現(xiàn)亮點(diǎn)，是衍射現(xiàn)象．光的衍射現(xiàn)象只有明顯與不明顯之分，D項(xiàng)中屏上大光斑的邊緣模糊，正是光的衍射造成的，不能認(rèn)為不存在衍射現(xiàn)象．答案AC,單縫衍射與雙縫干涉的比較,2．如圖5所示，甲、乙為單色光通過窄縫后形成的明暗相間的兩種條紋圖樣．下列判斷正確的是(圖中黑色表示亮條紋)()A．甲為單縫衍射

13、的圖樣B．乙為雙縫干涉的圖樣C．甲為雙縫干涉的圖樣D．乙為單縫衍射的圖樣,圖5,解析雙縫干涉圖樣的條紋間隔是均勻的，單縫衍射的條紋是中間寬、兩側(cè)逐漸變窄，由此可見選項(xiàng)A、B正確．答案AB,光的偏振,3．如圖6所示，A、B為兩偏振片，一束自然光沿OO′方向射向A，此時(shí)在光屏C上，透射光的強(qiáng)度最大，則下列說法中正確的是()A．此時(shí)A、B的透振方向平行B．只有將B繞OO′軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90，屏上透射光的強(qiáng)度才最弱，幾乎為零C．不論將A或B繞OO′軸旋轉(zhuǎn)90，屏上透射光的強(qiáng)度都將最弱，幾乎為零D．將A沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180，屏上透射光的強(qiáng)度最弱，幾乎為零,圖6,解析當(dāng)A、B兩偏振片的透振方向平行時(shí)，光屏上的光強(qiáng)度最大；當(dāng)二者透振方向垂直時(shí)，光屏上的光強(qiáng)度最小，幾乎為零，由此可知A、C選項(xiàng)正確．答案AC,激光的特點(diǎn)及應(yīng)用,4．下列說法中正確的是()A．激光是自然光被放大而產(chǎn)生的B．激光是原子受激輻射而得到的加強(qiáng)光C．激光的能量一定大于其他光的能量D．激光的傳播速度比普通光大解析激光是由人工產(chǎn)生的光，它是由于原子受到激發(fā)而產(chǎn)生的，它具有平行度好、相干性強(qiáng)和亮度高的特點(diǎn)，其傳播速度仍然是光速，故B對(duì)．,B,