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(共25张PPT)
5-6.光的衍射+偏振 激光
波在它传播的方向上遇到障碍物或孔时，波绕到障碍物阴影里去继续传的现象
障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。
问题1．什么是波的衍射现象？
问题2．发生明显衍射的条件是什么？
问题3:通过前面的学习，我们知道，既然光是一种波，为什么我们日常生活中观察不到光的衍射现象，而常常看到的是光沿着直线传播的呢？
可能是因为光波波长很小，平常遇到的障碍物或孔的尺寸比较大，所以不易观察到光的衍射现象。常常看到的是光沿直线传播。
2.光发生明显衍射的条件：
缝宽>波长
缝宽与波长接近或更小
演示实验:单缝衍射
一.光的衍射
1.定义:光通过很窄的缝（或很小的孔、障碍物）时，光没有沿直线传播，而是绕过缝(或孔、障碍物)的边缘传播到相当宽的地方的现象．产生的明暗条纹叫衍射条纹，说明光是一种波
缝(孔或障碍物的尺寸)小于波长或与波长差不多。尺寸越小，波长越长，衍射现象越明显。
为什么单缝衍射屏上会有明暗条纹？
来自单缝不同位置的光叠加的结果
红光
单缝宽0.4mm
红光
单缝宽0.8mm
蓝光
单缝宽0.4mm
白光
单缝宽0.4mm
观察下列衍射图样，分析单缝衍射规律：
二.单缝衍射特点：
2.波长不变时,单缝越窄,中央条纹越宽(各条纹间距越大)
3.单缝不变时,波长越大,中央亮纹越宽,条纹间隔越大．
4.白光的单缝衍射条纹为中央亮条纹为白色，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，内侧为紫色．
单缝越窄、波长越大，中央亮纹越宽,条纹间隔越大
1.中央亮纹宽而亮．两侧亮纹窄而暗
干涉图样
单缝衍射图样
1.相同点：
2.不同点：
观察比较:双缝干涉与单缝衍射图样
都是由于光的叠加而产生的，都是明暗相间的条纹组成。
双缝干涉的条纹是等间距的各条纹的亮度差别较小,条纹条数较多。
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
实验：在不透明的屏上安装一个宽度可调的圆孔，缝后放置一个光屏，用单色光(或白光)平行光照射缝，调节缝的宽度，你看到了什么现象？
三.圆孔衍射图样特点
孔较大时
(1)只有圆孔足够小时,才得到明显衍射图样(明暗相间圆环)
孔较小时
（5）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．
演示2:圆孔衍射
屏上出现清晰的光斑
明暗相间的圆环
(2)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,亮纹的亮度越弱，宽度越小。
(3)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱．
（4）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．
白光衍射
实验：在支架上安装一个面积可调的实物圆盘，圆盘后放置一个光屏，用一束激光照射圆盘，调节盘的面积，你看到了什么现象？
四.圆板衍射图样
圆孔衍射
圆屏衍射
1.明暗相间的圆环,中心有面积很小的亮斑((泊松亮斑))；
2.亮环或暗环间距随半径增大而减小 。
小圆盘和小圆孔的衍射图样有何不同？
演示3:圆板衍射
圆孔
针尖
衍射现象
狭缝
圆屏
五.光栅
1.构成：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。
3.种类:透射光栅和反射光栅。
2.增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。
透射光栅:
在玻璃片上刻有许多等宽而又间距相等的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光，未刻的部分相当于透光的狭缝，一般每毫米有几十到几千个狭缝。
反射光栅:在高反射率的金属上刻痕。
1.如图，a、b、c、d四个图样是两种单色光用同样的仪器形成的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点(黑色为亮条纹，a图样的亮条纹间距比b图样大，c图样中央亮纹比d图样宽)可以得出的正确结论是( 　)
A．a、b是光的衍射图样，c、d为光的干涉图样
B．a、b是光的干涉图样，c、d为光的衍射图样
C．形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短
D．在同种介质中，形成a图样的光的折射率比形成b图样的光的折射率大
B
问题1:.什么是横波、纵波？
绳波、
弹簧波
对于的不同横波,即使传播方向相同,振动方向也不一定相同.横波的振动方向称为偏振方向。
问题2:若已知两列横波(绳波)的传播方向均水平向右，试画出这两列波的振动方向？
1.偏振现象：
问题：纵波是否会发生偏振现象？
一列纵波,以这列纵波的传播方向为轴，无论我们怎么旋转第二块木板,纵波都能通过.也就是说纵波不发生偏振现象。
只有横波有偏振现象,纵波没有偏振现象
问题3:光的干涉和衍射说明光具有波动性，那么光波是横波还是纵波呢？
2.光学“狭缝”—偏振片
偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向也叫偏振方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片。
偏振片P
透振方向
光的传播方向
在垂直于传播方向的平面内,只沿某一个方向振动的光
3.自然光:
4.偏振光:
在垂直于传播方向上,沿一切方向振动的光,且各振动方向的光强相等(太阳光,电灯光)
问题4:如何区分偏振光和自然光？
太阳光
结论:光会发生偏振,说明自然光是横波.
起偏器
检偏器
问题1:加上偏振片前后，光屏上光斑亮度如何变化吗？
问题2:加上偏振片后，旋转偏振片，有什么现象？
问题3:再放上一个偏振片Q，旋转Q,有什么现象？
三、偏振现象的应用
如在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常使景像不清楚。如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使景像清晰。
1、拍摄
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，既不要熄灯，也不要减速，可以保证安全行车。
2、汽车
未装偏振 明灯的情景
安装偏振照明灯的情景
3、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。这些反射光(或散射光)基本都是水平方向振动的。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反射光(或散射光)
4.立体电影
在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们同时分别拍下同一物体的两个画像，放映时把两个画像同时映在银幕上。如果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面，就可以使观众得到立体感。为此，在放映时，两个放像机每个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振化方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同，这样，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察，在人的脑海中就形成立体化的影像了。
5、立体电影
在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们同时分别拍下同一物体的两个画像，放映时把两个画像同时映在银幕上。如果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面，就可以使观众得到立体感。为此，在放映时，两个放像机每个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振化方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同，这样，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察，在人的脑海中就形成立体化的影像了。
5.液晶显示
液晶显示器是一个由上下两片导电玻制成的液晶盒,盒的两个外侧贴有偏光片.如果有光线进入,通过第一个偏振片后，将被液晶分子逐渐改变偏振方向(液晶的旋光性).由于光线沿着分子排列的方向传播,光线最终将从另一端射出。
液晶显示器就是利用这一特性，在上下两片栅栏相互垂直的偏光板之间充满液晶，利用电场控制液晶的转动．不同的电场大小就会形成不同的灰阶亮度．
问题1：激光是怎么产生的？
激光是原子受激辐射产生的光，发光的方向、频率、偏振方向均相同，两列相同激光相遇可以发生干涉。激光是人工产生的相干光。
问题2：激光有么产生特点？
特点1：相干性好——频率相同、相位差恒定、偏振方向一致，相干性好用激
激光是相干光，普通光是非相干光！
特点2：平行度好
为枪械、火炮、导弹等武器提供目标指引,测距、测速、信息存储和阅读（激光读写）
用激光束切割、焊接，医学上可以用激光做“光刀”，激发核聚变
特点3：
亮度极高
能在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量
光做衍射、干涉实验，光纤通信。全息照相,
特点4：
单色性好
全息照相,精密测量
1.(多选)关于光的偏振，下列说法正确的是(　 　)
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
ABD
2.如图所示，白炽灯的右侧依次放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧，旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是 (　　)
A.A、B均不变
B.A、B均有变化
C.A不变，B有变化
D.A有变化，B不变
C
3.(光的偏振)如图所示，让太阳光(自然光)通过M上的小孔S后照射到M右方的偏振片P上，P的右侧再放一光屏Q，现使P绕着平行于光传播方向的轴匀速转动一周，则关于光屏Q上的亮度变化情况，下列判断中正确的是(　　)
A.只有当偏振片转到某一适当位置时光屏被照亮，其他位置时光屏上无亮光
B.光屏上亮度基本不变
C.光屏上亮、暗交替变化出现
D.光屏上只有一条亮线随偏振片的转动而转动
B
4.关于激光的应用，下列说法正确的是(　　)
A．光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中传递信息的
B．计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用激光有相干性的特点
C．医学中用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点
C

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