課堂講義系列高中物理人教版34（浙江）講義第十三章光第4課時

第4課時光的衍射光的偏振[爭論選考·把握考情]學問內(nèi)容光的衍射、光的偏振考試要求加試b教學要求1.了解光的衍射現(xiàn)象，知道衍射條紋的特點2.知道光產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件3.會用激光筆和光傳感器做單縫衍射試驗4.能區(qū)分干預(yù)條紋和衍射條紋5.知道光的偏振現(xiàn)象6.了解自然光與偏振光的區(qū)分7.了解光的偏振的簡潔應(yīng)用8.知道光的偏振現(xiàn)象證明白光是橫波說明2.不要求爭論立體電影和液晶顯示屏的原理學問點一光的衍射[基礎(chǔ)梳理]1.用平行光照耀狹縫，當縫很窄時，光沒有沿直線傳播，它繞過了縫的邊緣，傳播到了相當寬的地方。這就是光的衍射現(xiàn)象。2.發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：在障礙物的尺寸可以跟光的波長相比，甚至比光的波長還小的時候，衍射現(xiàn)象十清楚顯。3.各種不同外形的障礙物都能使光發(fā)生衍射，致使影的輪廓模糊不清，消失明暗相間的條紋。[要點精講]衍射圖樣的特點(1)單縫衍射：①單色光通過狹縫時，在屏幕上消失明暗相間的條紋，中心為亮條紋。中心條紋最寬最亮，兩側(cè)的亮紋漸漸變暗變窄；白光通過狹縫時，在屏上消失彩色條紋，中心為白色條紋。②波長肯定時，單縫窄的中心條紋寬，各條紋間距大；單縫不變時，光波波長大的中心條紋寬，條紋間距大。(2)圓孔衍射：光通過小孔(孔很小)時，在光屏上消失明暗相間的圓環(huán)。如圖1所示。圖1(3)圓板衍射(泊松亮斑)①假設(shè)在單色光(如激光)傳播途中放一個較小的圓形障礙物，會發(fā)覺在影的中心有一個亮斑，這就是聞名的泊松亮斑。衍射圖樣如圖2所示。圖2②中心是亮斑，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)。【例1】在單縫衍射試驗中，以下說法正確的選項是()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耀，衍射條紋間距變寬D.增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬解析當單縫寬度肯定時，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，條紋間距也越大，A，C正確；當光的波長肯定時，單縫寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，條紋間距越大，B錯誤；光的波長肯定、單縫寬度也肯定時，增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距也會變寬，D正確。答案ACD

學問點二衍射光柵[基礎(chǔ)梳理]1.構(gòu)成：由很多等寬的狹縫等距離排列起來形成的光學儀器。2.增加狹縫的個數(shù)，衍射條紋的寬度變窄，亮度增加。3.種類：透射光柵和反射光柵。[即學即練]關(guān)于衍射光柵，以下說法正確的選項是()A.衍射光柵是由很多等寬度的狹縫組成的B.衍射光柵分為透射光柵和反射光柵兩類C.透射光柵中刻痕的局部相當于透光的狹縫D.透射光柵中未刻痕的局部相當于透光的狹縫解析對于透射光柵來說，當光照到刻痕上時，由于光發(fā)生漫反射而不能透過，應(yīng)選項C錯誤，A、B、D正確。答案ABD學問點三光的偏振[基礎(chǔ)梳理]1.偏振片：由特定的材料制成，每個偏振片都有一個特定的方向，只有沿著這個方向振動的光波才能順當通過偏振片，這個方向叫做“透振方向〞。2.自然光和偏振光(1)自然光：太陽、電燈等一般光源發(fā)出的光，包含著在垂直傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各個方向振動的光波的強度都相同。這種光是“自然光〞。(2)偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某個特定的方向振動，這種光叫做偏振光。3.光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波。4.偏振現(xiàn)象應(yīng)用：照相機鏡頭前的偏振濾光片、電子表的液晶顯示等。[要點精講]1.偏振片上的“狹縫〞表示透振方向，而不是刻上的真實狹縫。2.只要光的振動方向不與透振方向垂直，都可以不同程度地通過偏振片，不過強度要比振動方向與透振方向平行的光弱一些。3.自然光和偏振光自然光偏振光光的來源直接從光源發(fā)出的光自然光通過偏振片后的光光的振動方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿全部方向，且沿各個方向振動的光強度都相同在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿某一特定方向(與偏振片透振方向全都)舉列太陽、電燈、蠟燭火焰等直接發(fā)出的光自然光在介質(zhì)外表反射和折射形成的光(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中插進一個液晶盒，可以掌握光線顯示數(shù)字。(3)夜晚行車時，車燈眩光的消退用的就是光的偏振現(xiàn)象。(4)立體電影也利用了光的偏振現(xiàn)象?！纠?】如圖3所示，白熾燈的右側(cè)依次平行放置偏振片P和Q，A點位于P、Q之間，B點位于Q右側(cè)。旋轉(zhuǎn)偏振片P，A、B兩點光的強度變化狀況是()圖3A.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，且各個方向的光強度相同，所以旋轉(zhuǎn)偏振片P時各方向透射光強度相同，故A點光的強度不變；白熾燈光經(jīng)偏振片P后為偏振光，當P旋轉(zhuǎn)時，只有與Q的偏振方向全都時才有光透過Q，因此B點的光強有變化，選項C正確。答案C1.沙塵暴是由于土地的沙化引起的一種惡劣的氣象現(xiàn)象，發(fā)生沙塵暴時能見度只有幾十米，天空變黃發(fā)暗，這是由于這種狀況下()A.只有波長較短的一局部光才能到達地面B.只有波長較長的一局部光才能到達地面C.只有頻率較大的一局部光才能到達地面D.只有頻率較小的一局部光才能到達地面解析依據(jù)光發(fā)生明顯衍射的條件知，發(fā)生沙塵暴時，只有波長較長的一局部光線能到達地面，依據(jù)λ＝eq\f(c,f)知，到達地面的光是頻率較小的局部，應(yīng)選項B、D正確。答案BD2.如圖4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。以下推斷正確的選項是(圖中黑色表示亮條紋)()圖4A.甲為單縫衍射的圖樣B.乙為雙縫干預(yù)的圖樣C.甲為雙縫干預(yù)的圖樣D.乙為單縫衍射的圖樣解析雙縫干預(yù)圖樣的條紋是等寬等間距的，單縫衍射的條紋是中間寬、兩側(cè)漸漸變窄，由此可見選項A、B正確。答案AB3.如圖5所示，A、B為兩偏振片，一束自然光沿OO′方向射向A，此時在光屏C上，透射光的強度最大，那么以下說法中正確的選項是()圖5A.此時A、B的透振方向平行B.只有將B繞OO′軸順時針旋轉(zhuǎn)90°，屏上透射光的強度才最弱，幾乎為零C.將A或B繞OO′軸旋轉(zhuǎn)90°，屏上透射光的強度最弱，幾乎為零D.將A沿順時針旋轉(zhuǎn)180°，屏上透射光的強度最弱，幾乎為零解析當A、B兩偏振片的透振方向平行時，光屏上光的強度最強；當二者透振方向垂直時，光屏上光的強度最弱，幾乎為零，由此可知選項A、C正確。答案AC4.下面關(guān)于光的偏振現(xiàn)象的應(yīng)用正確的選項是()A.自然光通過起偏振器后成為偏振光，利用檢偏振器可以檢驗出偏振光的振動方向B.立體電影利用了光的偏振現(xiàn)象C.茶色眼鏡利用了光的偏振現(xiàn)象D.拍攝日落時水面下的景物時，在照相機鏡頭前裝一個偏振片可減弱水面反射光的影響答案ABD選擇題(在每題給出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的。)1.對于光的衍射現(xiàn)象的定性分析，以下說法正確的選項是()A.只有障礙物或孔的尺寸可以跟光波波長相比相差不大甚至比波長還要小的時候，才能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象B.光的衍射現(xiàn)象是光波相互疊加的結(jié)果C.光的衍射現(xiàn)象否認了光沿直線傳播的結(jié)論D.光的衍射現(xiàn)象說明白光具有波動性解析光的干預(yù)現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象無疑說明白光具有波動性，而小孔成像說明光沿直線傳播，而要消失小孔成像，孔不能太小，光的直線傳播規(guī)律只是近似的，只有在光的波長比障礙物小很多的狀況下，光才可以看成是直線傳播的，所以光的衍射現(xiàn)象和直線傳播是不沖突的，它們是在不同條件下消失的兩種現(xiàn)象，應(yīng)選項A、B、D正確。答案ABD2.單色光源發(fā)出的光經(jīng)一狹縫，照耀到光屏上，可觀看到的圖象是以下圖中()解析光的雙縫干預(yù)條紋是等間距等寬度的明暗相間的條紋，而在光的單縫衍射圖樣中，中間是寬度最大最亮的亮條紋，在中心亮條紋兩邊的亮條紋寬度越來越小，亮度也越來越低，應(yīng)選項A正確。答案A3.在一次觀看光衍射的試驗中，觀看到如圖1所示的清楚的明暗相間的圖樣(黑線為暗紋)，那么障礙物應(yīng)是()圖1A.很小的不透亮?????的圓板B.很大的中間有大圓孔的不透亮?????的圓板C.很大的不透亮?????的圓板D.很大的中間有小圓孔的不透亮?????的圓板解析由題圖可知中心是大且亮的圓形亮斑，四周分布著明暗相間的同心圓環(huán)，且越向外，圓形條紋寬度越小，可推斷此圖樣為圓孔衍射圖樣，應(yīng)選項D正確。答案D4.如圖2所示，a、b、c、d四個圖是不同的單色光形成的雙縫干預(yù)或單縫衍射圖樣，分析各圖樣的特點可以得出的正確結(jié)論是()圖2A.a、b是光的干預(yù)圖樣B.c、d是光的干預(yù)圖樣C.形成a圖樣的光的波長比形成b圖樣的光的波長短D.形成c圖樣的光的波長比形成d圖樣的光的波長短解析干預(yù)條紋是等間距的條紋，因此，a、b是干預(yù)圖樣，c、d是衍射圖樣，故A項正確，B項錯誤；由公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，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項錯誤；c圖樣的光的波長比d圖樣的光的波長長，故D項錯誤。答案A5.關(guān)于衍射，以下說法中正確的選項是()A.衍射現(xiàn)象中條紋的消失是光疊加后產(chǎn)生的結(jié)果B.雙縫干預(yù)中也存在著光的衍射現(xiàn)象C.一切波都很簡潔發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D.影子的存在是一個與衍射現(xiàn)象相沖突的客觀事實解析干預(yù)和衍射都是波疊加的結(jié)果，干預(yù)中有衍射現(xiàn)象，衍射中也有干預(yù)現(xiàn)象。當障礙物的尺寸遠大于波長時，衍射現(xiàn)象不明顯，因而形成影子，但影子的形成與衍射現(xiàn)象并不沖突。答案AB6.關(guān)于衍射現(xiàn)象，以下說法正確的選項是()A.泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象B.當障礙物的尺寸比波長大很多時，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象C.縫的寬度越小，光的傳播路線越接近直線D.只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象答案A7.在光的單縫衍射試驗中可觀看到清楚的明暗相間的圖樣，圖3的四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是()圖3A.a、c B.b、c C.a、d D.b、d解析單縫衍射條紋的特點是中心亮條紋最寬、最亮，雙縫干預(yù)條紋的特點是等間距的條紋，所以a是干預(yù)條紋，b、d是單縫衍射條紋，c是水波的衍射圖樣。答案D8.一束紅光射向一塊有雙縫的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈現(xiàn)明暗相間的干預(yù)條紋，現(xiàn)將其中一條窄縫攔住，讓這束紅光只通過一條窄縫，那么在光屏上可以看到()A.與原來相同的明暗相間的條紋，只是明條紋比原來暗些B.與原來不相同的明暗相間的條紋，而中心明條紋變寬些C.只有一條與縫寬對應(yīng)的明條紋D.無條紋，只存在一片紅光解析雙縫為相干光源的干預(yù)，單縫為光的衍射，且干預(yù)和衍射的圖樣不同。衍射圖樣和干預(yù)圖樣的異同點：中心都消失明條紋，但衍射圖樣中心明條紋較寬，兩側(cè)都消失明暗相間的條紋，干預(yù)圖樣為等間隔的明暗相間的條紋，而衍射圖樣兩側(cè)為不等間隔的明暗相間的條紋，且亮度快速減弱，所以選項B正確。答案B9.以下現(xiàn)象中可以說明光是橫波的是()A.光的干預(yù)現(xiàn)象 B.光的衍射現(xiàn)象C.光的全反射現(xiàn)象 D.光的偏振現(xiàn)象解析光能發(fā)生干預(yù)和衍射現(xiàn)象，說明光是一種波，具有波動性；光的全反射現(xiàn)象，說明光由光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)和由光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)會有不同的現(xiàn)象；光的偏振現(xiàn)象說明光的振動方向與傳播方向垂直，即說明光是橫波，所以選項D正確。答案D10.奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一個重要指標，可以用“旋光法〞來測量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量。偏振光通過糖的水溶液后，偏振方向會相對于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個角度α，這一角度α稱為“旋光度〞，α的值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將α的測量值與標準值相比擬，就能確定被測樣品的含糖量了。如圖4所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動B，使到達O處的光最強，然后將被測樣品P置于A、B之間，那么以下說法正確的選項是()圖4A.到達O處光的強度會明顯減弱B.到達O處光的強度不會明顯減弱C.將偏振片B轉(zhuǎn)動一個角度，使得O處光強度最大，偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于αD.將偏振片A轉(zhuǎn)動一個角度，使得O處光強度最大，偏振片A轉(zhuǎn)過的角度等于α解析由題意知，轉(zhuǎn)動B使到達O處的光最強，那么偏振片A、B的透振方向相同。假設(shè)在A、B之間放上待檢糖溶液，因糖溶液對偏振光有旋光效應(yīng)，使偏振光的偏振方向發(fā)生轉(zhuǎn)變，那么到達O處的光強度會明顯減弱。假設(shè)適當旋轉(zhuǎn)A或B，可以使偏振光通過偏振片A、糖溶液和偏振片B后到達O處的光強度最大，并且偏振片旋轉(zhuǎn)的角度等于糖溶液的旋光度α，故A、C、D正確。答案ACD11.光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波，以下現(xiàn)象中能反映光的偏振特性的是()A.一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片，透射光的強度發(fā)生變化B.一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當反射光與折射光線之間的夾角恰好是90°時，反射光是偏振光C.日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振光片，可以使景象更清楚D.通過手指間的縫隙觀看日光燈，可以看到彩色條紋解析自然光通過第一個偏振片后形成單一振動方向的偏振光，再通過其次個偏振片時，假設(shè)偏振片的透振方向與此偏振光的振動方向垂直，那么無光透過其次個偏振片，假設(shè)二者平行那么透射光最強，應(yīng)選項A反映了光的偏振現(xiàn)象；一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當反射