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第6节 光的衍射和偏振
第四章 光及其应用
粤教版选择性必修一
课堂引入
壹
课堂练习
叁
课堂总结
肆
目录
知识讲解
贰
课堂引入
第一部分
壹
一、课堂引入
上一章，我们学习了机械波，知道了波都具有衍射现象的特性，即能绕过障碍物继续传播
【思考】光也是波，那么光是否也具有衍射现象呢？
隔墙有耳：声音的衍射
知识讲解
第二部分
贰
光的衍射
光的偏振
一、光的衍射
(1)用两支铅笔夹成一条狭缝，将眼睛紧贴着狭缝并使狭缝与日光灯管平行，会观察到什么现象？
观察到明暗相间的彩色条纹
【情境导入】
(2)用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔，通过小孔观察太阳光，会观察到什么现象？
会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环
一、光的衍射
1. 光的衍射现象
光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，会偏离原有直线传播而绕障碍物后面的现象。
2. 光的单缝衍射现象
3. 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，衍射现象越明显。
一、光的衍射
（5）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．
不同色光的单缝衍射
一、光的衍射
（6）单缝衍射与双缝干涉图样比较：
名称 单缝衍射 双缝干涉
不同点 产生条件 障碍物或孔的尺寸比 波长小或跟波长差不多 频率相同的两列
光波相遇叠加
条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度几乎相等
条纹间距 各相邻条纹间距不等，越靠外条纹间距越小 各相邻条纹等间距
亮度 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相同
相同点 成因 都是光波叠加时加强或削弱的结果 现象 都有明暗相间的条纹，条纹宽度和间距都随波长变大而变宽 意义 都是波特有的现象，表明光是一种波 一、光的衍射
3. 单孔衍射
（1）孔较大时：屏上出现清晰的光斑（小孔成像）
S
一、光的衍射
（2）孔较小时：屏上出现衍射花样（亮暗相间的不等间距的圆环，这些圆环的范围远远超过了光沿直线传播所能照明的范围）。
S
原因:来自单缝或圆孔上不同位置的光，在屏上叠加的结果.
一、光的衍射
3. 圆盘衍射（泊松亮斑）
不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，历史上曾有一个著名的衍射图样——泊松亮斑．
实验：在光束中放一个不透明圆盘
现象：在不透明圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑。
中心有小亮斑
一、光的衍射
圆孔衍射 圆盘衍射
图样
区别 中央是大且亮的圆形亮斑，外侧较暗 阴影中心有一个很小的亮斑(泊松亮斑)，外侧明亮
相同 不等间距的明暗相间条纹 (3)圆孔衍射与圆盘衍射图样比较
一、光的衍射
【典例1】如图所示，a表示单缝，b表示双缝，用某单色光分别照射竖直放置的单缝和双缝，在缝后较远位置竖直放置的光屏上可以观察到明暗相间的条纹(图中阴影表示明条纹)，则(　　)
A.图c表示单缝衍射条纹，图d表示双缝干涉条纹
B.单缝S越宽，越容易观察到对应的明暗条纹
C.双缝间距离越小，对应条纹间距越大
D.照射双缝的单色光波长越短，对应条纹间距越大
C
一、光的衍射
【典例2】在观察光衍射的实验中，分别观察到如图甲、乙所示清晰的明暗相间图样，图中黑线为暗纹。那么障碍物应是(　　)
A.乙图对应的是很小的不透明圆板
B.甲图对应的是很大的不透明圆板
C.乙图对应的是中间有大圆孔的不透明挡板
D.甲图对应的是中间有小三角形孔的不透明挡板
A
【典例3】如图所示，A、B、C、D四个图是某种单色光形成的干涉或衍射图样。请在四个图当中找出与其他三个不同类型的图样（　　）
B
A
B
C
D
二、光的偏振（重点）
1. 横波的偏振性
两偏振片偏振方向情况：
（1）偏振风向相同时，光屏最亮；
（2）偏振方向垂直时，光屏最暗
实验结论：光是横波
二、光的偏振（重点）
（1）偏振片：一种由特殊的材料制成的元件,它有一个特殊的方向,叫作透振方向。当光的振动方向与透振方向平行时,光能完全通过偏振片;当光的振动方向与透振方向垂直时,光不能通过偏振片;当处于两者之间时,光只能部分通过。
（2）偏振光：具有特定振动方向的光叫作偏振光
2. 光的偏振
P
Q
自然光
偏振光
起偏器
检偏器
二、光的偏振（重点）
（3）自然光与偏振光的区别
2. 光的偏振
自然光 偏振光
不同点 光的来源 直接从光源发出的光 自然光通过偏振片后的光或由某种介质反射或折射的光
光的振动方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所有方向，且沿各个方向振动的光波的强度都相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某个特定方向(与偏振片透振方向一致)
相同点 不管是自然光还是偏振光，传播方向与振动方向一定垂直 二、光的偏振（重点）
3. 偏振现象的应用
偏光镜
摄影
未使用偏振镜前
使用偏振镜后
（减弱反射光，使景象清晰）
用偏光镜拍摄景色
摄影
二、光的偏振（重点）
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。如果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。
各种炫彩的灯光
未加偏振片
未加偏振片
二、光的偏振（重点）
汽车
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。
二、光的偏振（重点）
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。
偏正片
普通静片
二、光的偏振（重点）
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。
二、光的偏振（重点）
二、光的偏振（重点）
【典例4】关于光的偏振，下列说法不正确的是（　　）
A．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光
B．拍摄水面下的景物时，加偏振片可使像更清晰
C．所有的波都具有偏振现象
D．立体电影是应用光的偏振的一个实例
C
课堂练习
第叁部分
叁
三、课堂练习
1. （多选）对下图中所列光学现象的认识，正确的是（　　）
A．甲图中，全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，因此需要用激光进行拍摄
B．乙图中，用白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的折射现象
C．丙图中，用3D眼镜看3D电影感受到的立体影像是利用了光的偏振现象
D．丁图中，阳光下吹出的肥皂泡呈现出彩色花纹是光的全反射现象
AC
三、课堂练习
2. （多选）在抽制很细的金属丝的过程中，可以用激光随时监测抽丝的粗细情况。其装置如图甲所示，在抽丝机的细丝出口附近，用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝，在细丝的另一侧用光屏接收激光。工作人员通过观察光屏上明暗相间亮斑的情况（如图乙所示为沿激光传播方向看到的光屏情况），便可知道抽制出的细丝是否合格。对于这种监控抽丝机的装置，下列说法中正确的是（　　）
A．这是利用光的直线传播规律
B．这是利用光的衍射现象
C．如果屏上条纹变宽，表明细丝粗了
D．如果屏上条纹变宽，表明细丝细了
BD
课堂小结
第四部分
肆
四、课堂总结
1. 光的衍射
（1）明显衍射的条件：相干光源；
（2）分类：
①单缝衍射：
②圆孔衍射（孔较小）
③圆板衍射（泊松亮斑）
（3）明显衍射的条件：障碍物尺寸小于或等于波长；
1. 光的偏振
（1）光源：自然光和偏振光
（2）光的偏振
（3）应用：拍照；摄影；3D电源
衍射和偏振：都说明光是波；
偏振：说明光是横波

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