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(共31张PPT)
光的衍射和偏振
熟肉表面呈现彩色光斑，商家说这不是变质，是一种光学现象。
情境引入
那么，商家是在狡辩还是有科学依据呢？
光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的另一特征是波的衍射现象，光是否具有衍射现象呢？如果有衍射现象，为什么在日常生活中我们没有观察到光的衍射现象呢？
水波、声波都会发生衍射现象，它们发生明显衍射的条件是什么？
条件：障碍物或缝、孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。
问题提出
可见光的波长很短：400nm--700nm
激光束
实验装置：取一个不透光的屏，在它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝，用平行的单色光照射，在缝后适当距离处放一个像屏。
调节狭缝的宽度，若在光屏上观察到比狭缝宽度宽得多的亮区，就证明了光的衍射现象。
猜想与假设
实验演示
光的衍射现象
2.发生明显衍射的条件：当障碍物的尺寸（或缝、孔的尺寸）接近波长或比波长还要小 。
1.定义：光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现象。衍射时产生的明暗条纹叫衍射图样。
1.单缝衍射
衍射图样:中央亮纹最宽最亮，两边是对称的明暗相间条纹，亮条纹光强和宽度向两边逐渐减小。
中央亮条纹
光强
分别改变单缝的宽度，光的波长，观察实验现象；
实验演示
实验结论（1）：波长一定时，单缝越窄，中央亮条纹越宽，条纹间距越大，但光强减弱。
（1）操作1：改变单缝的宽度
实验演示2
实验结论（2）：缝宽一定时，波长越大，中央亮条纹越宽，条纹间距越大。
（2）操作2：改变光的波长
实验演示2
解释与交流：白光衍射图样
动手做一做：透过手指缝观察日光灯的衍射现象，或者眯眼从上下交错的睫毛缝隙中看灯光。
白光单缝衍射图样：中央是白色亮条纹，两边是光强逐渐减弱的彩色条纹。
实验演示3
2.圆孔衍射
圆孔直径：1.0mm
圆孔直径：0.3mm
圆孔直径：0.15mm
实验结论（3）
当圆孔小到一定程度时，屏上会出现衍射图样。
圆孔衍射图样：中央为明显的亮斑、周围是明暗相间的环状条纹；圆孔越小，衍射越明显。
各类形状的小孔/障碍物衍射现象
单缝
圆孔
针尖
圆盘
各类形状小孔
障碍物
3.圆盘衍射——泊松亮斑
泊松
（光的微粒说派）
菲涅尔（光的波动说派）
明暗相间的不等距的同心圆环，中心有一个亮斑（泊松亮斑）
质疑
3.圆盘衍射——泊松亮斑
泊松
（光的微粒说派）
菲涅尔（光的波动说派）
明暗相间的不等距的同心圆环，中心有一个亮斑（泊松亮斑）
质疑
科学家们是在不断质疑、不断挑战中逐渐走向真理的！
圆孔衍射、圆盘衍射
分类 圆孔衍射 圆盘衍射
衍射图样
条纹 明暗相间的环形条纹，中心均有亮斑 中心亮斑 中心亮斑较大 泊松亮斑较小
4.衍射的应用——光栅衍射
结构由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器。
4.衍射的应用——光栅衍射
鸟类羽毛，昆虫翅膀等都是来自微观结构上同向排列的羽毛纤维或鳞片产生的衍射效应。
熟肉在切片过程中有肌肉纤维的断裂，形成凹凸的条纹，当光线从合适的角度照射到这个断面时，就会出现这种光学效应。
4.衍射的应用——X射线衍射
DNA晶体的X射线衍射照片
思考：用光学显微镜观察微小物体（0.2微米）时，发现显微镜放大倍数是要受到限制的，这是为什么呢？
毫米级
微米级
纳米级
拓展思考
物体的尺寸越接近光的波长，衍射现象越明显，难以清楚看到轮廓，因此需要除了光学原理以外的仪器（扫描隧道显微镜等）。
光的波动性
光的干涉与衍射 现象 光的干涉 光的衍射
相同点 中央均为亮条纹；明暗相间；对称分布 不同点 干涉条纹是等间距，各条纹的亮度相差不大
衍射条纹不等间距，中央条纹亮而宽，两侧条纹较暗较窄，对称分布
思考
那么，光是横波还是纵波呢？
机械波可以分为横波和纵波
光的干涉
光的衍射
光具有波动性
横波：振动方向总是垂直于波的传播方向。
纵波：振动方向和波的传播方向在同一直线。
横波和纵波的区别
在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动的波叫波的偏振现象。
这个振动方向称为“偏振方向”。
偏振现象
一种光学器件，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，这个方向叫做“透振方向”。
偏振片
光的偏振
偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动的光叫偏振光。
P
Q
自然光
偏振光
起偏器
检偏器
光振动垂直于纸面
光振动在纸面内
光具有偏振性，光是横波。
自然光（太阳、灯光等）：光振动沿各个方向均匀分布，不具有偏振性。
反射光：一般具有偏振性。
光的偏振
偏振现象的应用
未使用偏振镜前
使用偏振镜后
偏振现象的应用
立体3D电影
光的衍射
明显衍射条件：障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。
单缝衍射图样特征
圆孔衍射图样
泊松亮斑
光的偏振
偏振光的特点
偏振光的获得
偏振现象的应用
光是横波
小结

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