PAGE11-第5、6節(jié)光的衍射光的偏振1.衍射條紋是一些明暗相間的條紋，中心條紋最寬、最亮，離中心條紋越遠(yuǎn)，亮條紋的寬度越小，亮度越低。2．白光的單縫衍射條紋是中心為白色亮紋，兩側(cè)為彩色條紋，外側(cè)呈紅色，靠近白色亮紋的內(nèi)側(cè)為紫色。3．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的光。一、光的衍射1．定義：光通過很小的狹縫(或圓孔)時，明顯地偏離了直線傳播的方向，在屏上應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)陰影的區(qū)域出現(xiàn)明條紋或亮斑，應(yīng)當(dāng)屬于亮區(qū)的地方也會出現(xiàn)暗條紋或暗斑的現(xiàn)象。2．衍射圖像：衍射時產(chǎn)生的明暗條紋或光環(huán)。3．單縫衍射：單色光通過狹縫時，在屏幕上出現(xiàn)明暗相間的條紋，中心為亮條紋，中心條紋最寬最亮，其余條紋變窄變暗；白光通過狹縫時，在屏上出現(xiàn)彩色條紋，中心為白條紋。4．圓孔衍射：光通過小孔時(孔很小)在屏幕上會出現(xiàn)明暗相間的圓環(huán)。5．泊松亮斑：障礙物的衍射現(xiàn)象。在單色光傳播途中，放一個較小的圓形障礙物，會發(fā)覺在陰影中心有一個亮斑，這就是聞名的泊松亮斑。二、衍射光柵1．衍射光柵的結(jié)構(gòu)由很多等寬的狹縫等距離地排列起來形成的光學(xué)儀器。2．衍射圖樣的特點(diǎn)與單縫衍射相比，衍射條紋的寬度變窄，亮度增加。3．衍射光柵的種類反射光柵、透射光柵。三、光的偏振1．橫波與縱波的特點(diǎn)橫波中各點(diǎn)的振動方向總與波的傳播方向垂直?？v波中，各點(diǎn)的振動方向總與波的傳播方向在同始終線上。橫波有偏振現(xiàn)象。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，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，沿著各個方向振動的光波的強(qiáng)度都相同。(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的光。3．光的偏振偏振現(xiàn)象只有沿偏振片的“透射方向”振動的光波才能通過偏振片結(jié)論偏振現(xiàn)象表明，光是一種橫波偏振光的形成①自然光通過偏振片后，得到偏振光②自然光在介質(zhì)表面反射時，反射光和折射光都是偏振光偏振現(xiàn)象的應(yīng)用①把偏振片裝在照相機(jī)鏡頭前②電子表的液晶顯示1．自主思索——判一判(1)白光通過盛水的玻璃杯，在適當(dāng)?shù)慕嵌?，可看到彩色光，是光的衍射現(xiàn)象。(×)(2)菜湯上的油花呈現(xiàn)彩色，是光的折射現(xiàn)象。(×)(3)用兩支圓柱形鉛筆并在一起，形成一個狹縫，使狹縫平行于日光燈，會看到彩色的衍射條紋。(√)(4)凡是波都有偏振現(xiàn)象。(×)(5)反射可以引起自然光的偏振。(√)(6)拍攝水中游魚時，在鏡前裝一偏振片是利用光的偏振現(xiàn)象。(√)2．合作探究——議一議(1)衍射和干涉條紋都是明暗相間的，兩種條紋是否完全一樣？提示：不一樣。衍射條紋是中間最寬、最亮，從中心向兩側(cè)漸漸變窄、變暗；干涉條紋是等間距的條紋，即寬度和亮度相同。(2)自然光和偏振光有什么不同？提示：自然光沿各個方向振動的光波的強(qiáng)度都相同，而偏振光只在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個特定的方向振動。三種衍射圖樣的特點(diǎn)比較1．單縫衍射圖樣(1)中心條紋最亮，越向兩邊越暗；條紋間距不等，中心條紋最寬，兩邊條紋寬度變窄。(2)縫變窄通過的光變少，而光分布的范圍更寬，所以亮條紋的亮度降低。(3)中心亮條紋的寬度及條紋間距跟入射光的波長及單縫寬度有關(guān)，入射光波長越大，單縫越窄，中心亮條紋的寬度及條紋間距就越大。(4)用白光做單縫衍射時，中心亮條紋是白色的，兩邊是彩色條紋，中心亮條紋仍舊最寬最亮。2．圓孔衍射(1)圓孔衍射：如圖甲所示，當(dāng)擋板AB上的圓孔較大時，光屏上出現(xiàn)圖乙所示的圓形亮斑(光的直線傳播)；減小圓孔，光屏上出現(xiàn)光源的像(小孔成像)；當(dāng)圓孔很小時，光屏上出現(xiàn)圖丙所示的亮、暗相間圓環(huán)(衍射圖樣)。(2)圓孔衍射的圖樣特征：①單色光的圓孔衍射圖樣：中心亮圓的亮度大，外面是明暗相間的不等距的圓環(huán)；越向外，圓(亮)環(huán)亮度越低。②白光的圓孔衍射圖樣：中心亮圓為白色，四周是彩色圓環(huán)。3．圓板衍射(1)各種不同形態(tài)的障礙物都能使光發(fā)生衍射，致使影的輪廓模糊不清，若在單色光(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。(2)形成泊松亮斑時，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)。(3)四周的亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而減小。[典例]如圖所示是通過游標(biāo)卡尺兩測量腳間的狹縫視察白熾燈線光源時所拍下的四張照片。(1)試通過圖樣分析四張照片對應(yīng)的兩測量腳間的寬度大小關(guān)系。(2)試說明照片丁中中心條紋的顏色及成因。[解析](1)從四張照片的單縫衍射圖樣可以看出，由圖甲到圖丁，衍射現(xiàn)象越來越明顯，說明兩測量腳間的狹縫越來越小，因此由圖甲到圖丁四張照片對應(yīng)的兩測量腳間的寬度越來越小。(2)圖丁中中心條紋的顏色為白色，因為各種色光在屏中心均為亮條紋，七色光疊加后，中心條紋即為白色。[答案]見解析衍射圖樣的特征(1)對于衍射條紋的特征用十二個字概括：“中寬邊窄”“中亮邊暗”“中白邊彩”。其中“中白邊彩”只適合于白光光源。(2)各種衍射圖樣的形態(tài)不同，而圖樣的分布規(guī)律、影響因素都是類似的。1．視察單縫衍射現(xiàn)象時，把縫寬由0.2mm漸漸增大到0.8mm，看到的現(xiàn)象是()A．衍射條紋的間距漸漸變小，衍射現(xiàn)象漸漸不明顯B．衍射條紋的間距漸漸變大，衍射現(xiàn)象越來越明顯C．衍射條紋的間距不變，只是亮度增加D．以上現(xiàn)象都不會發(fā)生解析：選A由單縫衍射試驗的調(diào)整與視察可知，狹縫寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，衍射條紋越寬，條紋間距也越大，本題的調(diào)整是將縫調(diào)寬，現(xiàn)象向相反的方向發(fā)展，故選項A正確，B、C、D錯誤。2．[多選]平行光通過小孔得到的衍射圖樣和泊松亮斑比較，下列說法中正確的有()A．在衍射圖樣的中心都是亮斑B．泊松亮斑中心亮點(diǎn)四周的暗環(huán)較寬C．小孔衍射的衍射圖樣的中心是暗斑，泊松亮斑圖樣的中心是亮斑D．小孔衍射的衍射圖樣中亮、暗條紋間的間距是勻稱的，泊松亮斑圖樣中亮、暗條紋間的間距是不勻稱的解析：選AB小孔衍射的圖樣是中心亮點(diǎn)，向外依次為明暗相間的環(huán)狀條紋；泊松亮斑的圖樣是中心亮點(diǎn)，向外是圓板的黑影，再向外是明暗相間的環(huán)狀條紋，如圖所示。3.如圖，在“視察光的衍射現(xiàn)象”試驗中，保持縫到光屏的距離不變，增加縫寬，屏上衍射條紋間距將________(選填：“增大”“減小”或“不變”)；該現(xiàn)象表明，光沿直線傳播只是一種近似規(guī)律，只有在________________________________________________________________________狀況下，光才可以看作是沿直線傳播的。解析：依據(jù)條紋間距由d、L和波長確定可知，增加縫寬，可以使條紋間距離減??；光遇到障礙物時，當(dāng)障礙物的尺寸與波長接近時，會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，當(dāng)障礙物較大時，光近似沿直線傳播。答案：減小光的波長比障礙物小得多單縫衍射與雙縫干涉的比較1．單縫衍射與雙縫干涉的對比單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)產(chǎn)生條件只要狹縫足夠小，任何光都能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象頻率相同的兩列光波相遇疊加條紋寬度條紋寬度不等，中心最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度中心條紋最亮，兩邊最暗條紋清晰，亮度基本相等相同點(diǎn)成因都有明暗相間的條紋，條紋都是光波疊加時加強(qiáng)或減弱的結(jié)果意義都是波特有的現(xiàn)象，表明光是一種波2．三點(diǎn)提示(1)單縫衍射可以理解為若干個光源的干涉，從而理解條紋相間排列。(2)光波的波長增大，衍射條紋、干涉條紋的寬度都變大。(3)復(fù)色光的衍射或干涉圖樣，可認(rèn)為各單色光單獨(dú)衍射或干涉所成圖樣的疊加。1．在光的單縫衍射試驗中可視察到清晰的亮暗相間的圖樣，圖中屬于光的單縫衍射圖樣的是()A．a(chǎn)、c B．b、cC．a(chǎn)、d D．b、d解析：選Da圖中是等間距的光的干涉圖樣，b圖是單色光的單縫衍射圖樣，c圖是水波的衍射圖樣，d圖是白光的單縫衍射圖樣，可見D正確。2．如圖所示的4幅明暗相間的條紋圖樣，分別是紅光、藍(lán)光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮紋)。則下面的四幅圖從左到右排列，亮條紋的顏色依次是()A．紅黃藍(lán)紫 B．紅紫藍(lán)黃C．藍(lán)紫紅黃 D．藍(lán)黃紅紫解析：選B雙縫干涉條紋是等間距的條紋，單縫衍射條紋是中間最寬、兩邊越來越窄的條紋，因此1、3是干涉條紋，2、4是衍射條紋。干涉條紋中，光的波長越長，條紋越寬，因此1是紅光，3是藍(lán)光。同一單縫衍射條紋，波長越長，條紋越寬，因此2是紫光，4是黃光。偏振光的理解及應(yīng)用1．自然光與偏振光的對比自然光偏振光光的來源干脆從光源發(fā)出的光自然光通過起偏器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(qiáng)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(與起偏器的透振方向一樣)2．偏振光的產(chǎn)生方式(1)自然光在玻璃、水面等表面反射時，反射光和折射光都是偏振光，入射角改變時偏振的程度也會改變。自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上，假如光入射的方向合適，使反射光和折射光之間的夾角恰好是90°時，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。(2)自然光經(jīng)過偏振片(起偏器)后能形成偏振光。偏振光可以用另一個偏振片(檢偏器)檢驗。3．光的偏振的應(yīng)用(1)攝影技術(shù)中的應(yīng)用光的偏振現(xiàn)象有很多應(yīng)用，如在拍攝日落時水面下的景物、池中的游魚、玻璃櫥窗里陳設(shè)物的照片時，由于水面或玻璃表面的反射光的干擾，常使景象不清晰，假如在照相機(jī)鏡頭前裝一片偏振濾光片，讓它的透振方向與反射光的偏振方向垂直，就可使反射來的偏振光不能進(jìn)入照相機(jī)內(nèi)，從而可拍出清晰的照片。故人們把偏振濾光片叫做攝像機(jī)的“門衛(wèi)”。(2)偏振片在汽車擋風(fēng)玻璃上的應(yīng)用偏振片——汽車司機(jī)的福音。在夜間行車時，迎面開來的車燈眩光經(jīng)常使司機(jī)看不清路面，簡單發(fā)生事故。假如在每輛車燈玻璃上和司機(jī)坐椅前面的擋風(fēng)玻璃上安裝一片偏振片，并使它們的透振方向跟水平方向成45°角，就可以解決這一問題。從對面車燈射來的偏振光，由于振動方向跟司機(jī)坐椅前擋風(fēng)玻璃偏振片的透振方向垂直，所以不會射進(jìn)司機(jī)眼里。而從自己的車燈射出去的偏振光，由于振動方向跟自己的擋風(fēng)玻璃上的偏振片的透振方向相同，所以司機(jī)仍能看清自己的車燈照亮的路面和物體。[典例]如圖所示，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)度改變狀況是()A．A、B均不變 B．A、B均有改變C．A不變，B有改變 D．A有改變，B不變[解析]因白熾燈發(fā)出的光為自然光，含各個方向的偏振光，且各個方向的偏振光的強(qiáng)度都相同，偏振片P和Q都只允許特定方向的偏振光通過，不管偏振片P旋轉(zhuǎn)到任何位置都有光線通過，而且強(qiáng)度不變，所以A點(diǎn)的光的強(qiáng)度不變，當(dāng)自然光通過偏振片P后變?yōu)槠窆猓偻ㄟ^偏振片Q，旋轉(zhuǎn)偏振片P，當(dāng)偏振片P和Q允許通過的方向相同，則B點(diǎn)最亮，當(dāng)偏振片P和Q允許通過的方向垂直時，B點(diǎn)最暗，所以B點(diǎn)光的強(qiáng)度會發(fā)生改變。所以只有C正確。[答案]C(1)自然光通過偏振片后變成偏振光。(2)當(dāng)偏振片的偏振方向與光的偏振方向夾角不同時，通過偏振片的光的強(qiáng)度不同。(3)當(dāng)偏振片的偏振方向與光的偏振方向夾角為90°時，將無光通過偏振片。1．[多選]如圖，P是一偏振片，P的透振方向(用帶箭頭的實線表示)為豎直方向。下列四種入射光束中哪種照耀P時能在P的另一側(cè)視察到透射光()A．太陽光B．沿豎直方向振動的光C．沿水平方向振動的光D．沿與豎直方向成45°角振動的光解析：選ABD光是橫波，振動方向與傳播方向垂直，振動方向垂直于偏振片的光不能通過偏振片，沿其他方向振動的光可以全部或部分通過偏振片，故答案為A、B、D。2．在拍攝日落時水面下的景物時，應(yīng)在照相機(jī)鏡頭前裝一個偏振片，其目的是()A．減弱反射光，從而使景物的像清晰B．增加反射光，從而使景物的像清晰C．增加透射光，從而使景物的像清晰D．減弱透射光，從而使景物的像清晰解析：選A由于反射光的干擾，景物的像經(jīng)常比較模糊，裝上偏振片的目的是減弱反射光，且透振方向與反射光的振動方向垂直，但不能增加透射光。3.[多選]在垂直于太陽光的傳播方向前后放置兩個偏振片P和Q，在Q的后邊放上光屏，如圖所示，則下列說法正確的是()A．Q不動，旋轉(zhuǎn)偏振片P，屏上光的亮度不變B．Q不動，旋轉(zhuǎn)偏振片P，屏上光的亮度時強(qiáng)時弱C．P不動，旋轉(zhuǎn)偏振片Q，屏上光的亮度不變D．P不動，旋轉(zhuǎn)偏振片Q，屏上光的亮度時強(qiáng)時弱解析：選BDP是起偏器，它的作用是把太陽光(自然光)轉(zhuǎn)變?yōu)槠窆猓撈窆獾恼駝臃较蚺cP的透振方向一樣，所以當(dāng)Q與P的透振方向平行時，通過Q的光強(qiáng)最大；當(dāng)Q與P的透振方向垂直時通過Q的光強(qiáng)最小，即無論旋轉(zhuǎn)P或Q，屏上的光強(qiáng)都是時強(qiáng)時弱。

1．[多選]下列有關(guān)光現(xiàn)象的說法中正確的是()A．無影燈是利用光的衍射原理B．刮胡刀刀片的影子邊緣模糊不清是光的衍射現(xiàn)象C．水的視深比實際深度淺是光的全反射現(xiàn)象D．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，在鏡頭前加一個偏振片可以削減反射光的強(qiáng)度E．光導(dǎo)纖維內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大解析：選BDE無影燈是利用光的直線傳播原理，選項A錯誤；刮胡刀刀片的影子邊緣模糊不清是光的衍射現(xiàn)象，選項B正確；水的視深比實際深度淺是光的折射現(xiàn)象，選項C錯誤；拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，在鏡頭前加一個偏振片可以削減反射光的強(qiáng)度，選項D正確；光導(dǎo)纖維內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大，選項E正確。2．對衍射現(xiàn)象的定性分析，不正確的是()A．光的衍射是光在傳播過程中繞過障礙物發(fā)生傳播的現(xiàn)象B．衍射條紋圖樣是光波相互疊加的結(jié)果C．光的衍射現(xiàn)象為光的波動說供應(yīng)了有力的證據(jù)D．光的衍射現(xiàn)象完全否定了光的直線傳播結(jié)論解析：選D衍射現(xiàn)象是波繞過障礙物發(fā)生傳播的現(xiàn)象，衍射條紋是波的疊加的結(jié)果，干涉、衍射是一切波所具有的特性，所以選項A、B、C正確；光的直線傳播只是近似的，只有在光的波長比障礙物尺寸小得多的狀況下，光才被看作是沿直線傳播的，所以光的衍射現(xiàn)象和直線傳播是不沖突的，所以選項D錯誤。3．一單色光源發(fā)出的光經(jīng)一狹縫照耀到光屏上，可視察到的圖像是()解析：選A單縫衍射時，中心亮條紋最寬最亮，兩邊依次變窄，變暗這是單縫衍射條紋特征。4．[多選]如圖所示，一束自然光通過起偏器照耀到光屏上，則圖中光屏上發(fā)亮的有(起偏器上用箭頭表示其透射方向)()解析：選ABD自然光通過偏振片后成為偏振光，當(dāng)偏振光的振動方向與偏振片的透振方向平行時能夠通過，垂直時不能通過，所以A、B、D正確。5．當(dāng)游客站在峨眉山山頂背向太陽而立，而前下方又充滿云霧時，有時會在前下方的天幕上看到一個外紅內(nèi)紫的彩色光環(huán)，這就是奇妙的“佛光現(xiàn)象”。佛光是一種奇妙的自然現(xiàn)象，當(dāng)陽光照耀較厚的云層時，日光射透云層后，會受到云層深處水滴或冰晶的反射，這種反射在穿過云霧表面時，在微小的水滴邊緣產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。那么，下述現(xiàn)象中與“佛光”現(xiàn)象成因相同的是()A．雨后的彩虹B．孔雀羽毛在陽光下色調(diào)斑斕C．路面上的油膜陽光下呈現(xiàn)彩色D．陽光照耀下，樹影中呈現(xiàn)一個個小圓形光斑解析：選B“佛光”現(xiàn)象屬于衍射現(xiàn)象，孔雀羽毛色調(diào)斑斕也屬于衍射現(xiàn)象，B項正確。A項屬于光的折射，C項屬于光的干涉，D項屬于小孔成像，故A、C、D均不正確。6．如圖所示，甲、乙兩幅圖是由單色光分別入射到圓孔而形成的圖像，其中圖甲是光的________(選填“干涉”或“衍射”)圖像。由此可以推斷出圖甲所對應(yīng)的圓孔的孔徑________(選填“大于”或“小于”)圖乙所對應(yīng)的圓孔的孔徑。解析：依據(jù)甲圖中圖樣的特點(diǎn)可知甲圖為單孔衍射的圖樣。乙圖中只有一個圓形亮斑，四周沒有衍射條紋說明乙圖所對應(yīng)的情景中沒有發(fā)生明顯衍射，說明孔的尺寸比波長大得多。答案：衍射小于7．如圖所示是一種利用光纖溫度傳感器測量溫度的裝置，一束偏振光射入光纖，由于溫度的改變，光纖的長度、芯徑、折射率發(fā)生改變，從而使偏振光的振動方向發(fā)生改變，光接收器接收的光強(qiáng)度就會改變。設(shè)起偏器和檢偏器透振方向相同，關(guān)于這種溫度計的工作原理。正確的說法是()A．到達(dá)檢偏器的光的振動方向改變越小