第3节 光的衍射与偏振
3.3光的衍射
导入新课波能绕过障碍物产生衍射。
既然光也是一种波，为什么在日常生活中难以观察到光的衍射现象呢？为什么阳光不能绕过人而产生影子？第三章光的干涉、衍射和偏振3.3 光的衍射第三章光的干涉、衍射和偏振3.3 光的衍射教学目标1. 知识与能力知道光的衍射发生的条件已经试验现象。
2. 过程与方法✓学会从物理现象分析推导光的衍射及适用条件的研究方法。
情感态度与价值观3.✓体会科学探究中的光的衍射思想，领悟实际问题中光的衍射现象，形成科学价值观。
知道光的衍射发生的条件，以及衍射现象。
教学重难点本节导航光的衍射光的衍射我们知道，光的波长很短，只有几百纳米，通常的物体都比它大得多，因此很难看到光的衍射现象，但是当光透射到一条狭缝、一个针孔、一根细丝或一颗小珠时，就可以清楚地看到光的衍射现象。
演示激光笔发出的激光投射到单缝上，使穿过单缝的光照在墙上或天花板上，可以观察到亮暗相间的衍射花样。
实验表明光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方，这就是光的衍射现象。
将激光笔发出的激光投射到圆孔上，在孔后的墙面或天花板上可以看到，光所达到的范围会远远超过它沿直线传播所应照明的区域，呈现亮暗相间的衍射花样。
在单缝衍射和圆孔衍射的照片中，都有亮纹和暗纹，这是由于来自单缝或圆孔上不同位置的光，在光屏处叠加后光波加强或削弱的结果，这一道理和两列光波干涉时的道理类似。
如果以白光做衍射实验，得到的亮纹是彩色的，这也是由于不同波长的光在不同位置得到了加强。
S 1S 2激光挡板屏P 暗d大家做取一枚剃须刀的刀片，折成两片，刀口相对且留一些间隙，构成单缝，用胶贴在圆筒的一端。
通过这样的单缝观察灯丝。
你能看到什么现象？操作时要特别小心，不要被刀片割破手指。
实验研究表明光沿直线传播是一种特殊情况。
结论光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的，在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显，也可以近似认为光是沿直线传播的，但是，在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比拟，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显，这时就不能再说光沿直线传播了。
光的衍射、光的偏振课件
• 三、自然光和偏振光的比较 • 自然光和偏振光的比较见表：
自然光(非偏振光)
偏振光
光的 来源
直接从光源发出的光
自然光通过偏振器后 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 个方向振动的光强度 都相同
在垂直于光的传播方
向的平面内，光振动 沿某一特定方向(与偏 振器透振方向一致)
• 三、光的偏振 • 横波和纵波的特点
● (1)横波：各点的振动方向总是与波的传播方向__垂__直_． ● (2)纵波：各点的振动方向总是与波的传播方向__在__同__一_ ● 条__直__线___上．
• 自然光和偏振光 ● (1)自然光：太阳、电灯等普通光源直接发出的光，包
● 含着在垂直传___播__方__向_上沿_各__个_方向振动的光，而且沿各 ● 个方向振动的光波__强__度_相同．
几种常见的衍射现象 (1)单缝衍射
● ①用单色光照的现象：中间条纹又宽又亮的明暗相间的条纹．
● ②用白光照的现象：中间白色亮条纹(又宽又亮)，两边彩色
● 的条纹．
● (2)小孔衍射：明暗相间的圆形条纹，中央为圆形亮斑．
● (3)圆板衍射：圆形阴影中心有一_亮__斑__，称为_泊__松___亮__斑_．
• 二、衍射光栅
● 构成：由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器．
●
特 点 ： 它 产 生 的 条 纹 比 单 缝 衍 射 条 纹 宽 度 _ _ ，窄亮 度 _ _ _高， 所
● 以_分__辨__程__度__高___，__便__于__测__量_．
● 种类： __透__射__光__栅_和____反__射__光_．栅
特别提醒 (1)偏振现象在生活中非常普遍，并不是 只有自然光通过偏振片后才变为偏振光，生活中除光 源直接发出的光外，我们看到的绝大部分光都是偏振 光，如自然光射到水面时的反射和折射光线，尤其是 二者互相垂直时，都是典型的偏振光，并且是完全偏 振光，振动方向相互垂直．
高中物理第三节光的衍射与偏振优秀课件
光的衍射与偏振
障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多
观察思考：教材P86
一、光的衍射
1.光的衍射：教材P87 任何障碍物都可以使光发生衍射，衍射现象是波所特有的 现象 2.产生明显衍射的条件：障碍物或小孔的尺寸跟光的波长 相差不多或比光的波长小。
单缝越窄衍 射越明显
波长越长衍 射越明显
束
上是光波发生干预的结果,即相
干波叠加的结果。
三、光的干预和衍射现象区别
四、光的偏振
横波会发生偏振现象
观察思考：教材P88人造偏振片实验探究
偏光镜头五、光的Leabharlann 振的应用六、激光的特性和应用
阅读教材P89～93
激光的特点
激光的应用
作业：
1、导学案P104～107 2、跟踪检测P63～64 3、阅读教材
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
二、光的衍射现象理解
惠更斯原理：
光的衍射条纹的形成原因：
“次波相干叠加〞
当光传播到狭缝时，可把狭
缝S看成许许多多个点光源，它
们满足干预条件，这些点光源
发出的光在空间传播相遇叠加，
从而使屏幕上各点位置出现明
激
暗相间的衍射条纹．
光
可见：衍射条纹的产生实质
5.3光的衍射和偏振
衍射
波的特征
光的干涉现象 ！ 光具有波动性 存在 ？ 观察 光的衍射现象
§5.3光的衍射和偏振
一、光的衍射 光离开直线传播路径绕到障碍物后面阴影区形成明 暗相间的条纹的现象，叫做光的衍射 产生显著衍射的条件 孔或障碍物的尺寸与光的波长比差不多，甚至比光 的波长还小 注意：光的衍射不需要条件，只是有的明显有的 不明显
受上面实验的启发，我们可以利用类 似的实验来判断光波是横波还是纵波？
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），只有 振动方向与透振方向平行的光波才能通 过偏振片．偏振片对光波的作用就像上 图中的狭缝对于机械波的作用一样．
1、从光源（如太阳、电灯等）直接发出的光， 包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动 的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度 都相同．这种光叫做自然光 .
2、让太阳光垂直照射一块遮光板,板上有一个可 以自由收缩的三角形孔,当此三角形孔缓慢缩小直 至完全闭合时,在孔后的屏上将先后出现（ ） A.由大变小的三角形光斑,直至光斑消失 B.由大变小的三角形光斑,明暗相间的彩色条纹, 直至条纹消失 C.由大变小的三角形光斑,明暗相间的条纹,直至 黑白色条纹消失 D.由大变小的三角形光斑,小圆形光斑,明暗相间 的彩色条纹,直至条纹消失
一、光的衍射
单缝衍射现象
图样
光屏
装置 激 光 束
狭缝宽
调节狭 缝宽窄
单缝越窄，衍射越明显
狭缝窄
单缝衍射条纹的特征：
中央亮纹宽而亮 两侧条纹具有对称性， 亮纹较窄、较暗 单缝越窄，衍射越明显
波长越长，衍射越明显
单缝衍射与双缝干涉条纹的区别
干涉：各明纹或暗纹宽度 和亮度基本相同，条纹间 距相等（d<<L时） 衍射：中央条纹最宽最亮, 两侧条纹宽度和亮度逐渐 减小，条纹不等间距。
光学中的光的偏振与衍射
光学中的光的偏振与衍射光的偏振与衍射是光学领域中重要的概念。
光的偏振指的是光的电场振动方向，在不同的介质中传播时会发生变化。
而光的衍射是指光线经过一个绕射物体或者通过孔隙时产生的光的分散现象。
本文将介绍光的偏振和光的衍射的基本原理和应用。
一、光的偏振光的偏振是指光波中电场振动方向的变化。
一般来说，自然光是无偏振的，它的电场振动方向在各个方向上都是不确定的。
但是在某些情况下，光的振动方向会被限制在一个平面上，这就是偏振光。
光的偏振可以通过偏振片来实现。
偏振片是具有规则排列的分子链，当自然光通过偏振片时，只有与分子链排列方向相同的光能够透过，而其他方向的光则被阻挡。
因此，偏振片可以将自然光转化为偏振光。
光的偏振在许多领域中都有重要应用，例如显微镜、光学检测和光通信等。
通过控制光的振动方向，可以实现更精确的成像、检测和通信。
二、光的衍射光的衍射是指光线通过一个绕射物体或者通过一个孔隙时产生的光的分散现象。
当光线遇到一个绕射物体时，它会发生弯曲并从不同的方向分散出去。
这种现象可以用傍晚夕阳下窗户的模样来形象地理解。
光的衍射现象在日常生活中也有很多应用。
例如，CD、DVD等光盘的读取原理就是利用了光的衍射现象。
当激光光束照射在光盘表面刻有微小螺纹的部分时，光线会发生衍射，通过检测衍射光的强度和相位变化，可以将光盘上的信息解码。
此外，光的衍射还广泛应用于干涉仪、衍射望远镜等光学设备中。
通过精确地控制光的干涉和衍射现象，可以实现高分辨率的成像和测量。
三、光的偏振与衍射的关系光的偏振和衍射是密切相关的。
当偏振光通过一个孔隙或者绕射物体时，它的振动方向会发生变化，导致光的分散现象。
同样，通过控制光的偏振状态，也可以改变光的衍射效果。
例如，在光学应用中常用的偏振衍射光栅就是通过通过光的偏振和衍射相结合的技术实现的。
偏振衍射光栅可以将不同偏振方向的光分散到不同的位置，从而实现光的分光和调制。
此外，通过使用偏振光进行光的衍射实验，还可以研究物质的光学性质和结构。
光的衍射、光的偏振课件
二、 光的偏振
知识精要 自然光和偏振光的比较
自然光(非偏振光)
光的来 源
直接从光源发出的光
在垂直于光的传播方向的
光的振 平面内,光振动沿所有方
动方向 向,且沿各个方向振动的
光波的强度都相同
偏振光 自然光通过起偏器后的光或 由某种介质反射或折射的光
在垂直于光的传播方向的平 面内,光振动沿某个特定方向 (与起偏器透振方向一致)
答案:BD
思悟升华 区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法 (1)根据条纹的宽度区分:双缝干涉的条纹是等宽的,条纹间的距 离也是相等的;而单缝衍射的条纹,中央亮条纹最宽,两侧的条纹变窄。 (2)根据亮条纹的亮度区分:双缝干涉条纹,从中央亮纹往两侧亮 度变化很小;而单缝衍射条纹中央亮纹最亮,两侧的亮纹逐渐变暗。
(2)圆孔衍射图样
①明暗相间的同心圆环,且越靠外,圆形亮条纹的亮度越弱,宽度 越小。如图所示。
②只有圆孔足够小时才能得到明显的衍射图样。在圆孔由较大 直径逐渐减小到无的过程中,光屏依次得到几种不同的现象——圆 形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍 射图样)、完全黑暗。
(3)不透明的小圆板衍射图样(泊松亮斑) ①中央是亮斑。 ②在阴影周围是明暗相间的圆环,如图。
解析:衍射图样是很复杂的光波的叠加现象,选项 A 正确;双缝干 涉中每条缝中透过的光自身必然发生衍射,因为它完全符合衍射的 条件,选项 B 正确;发生明显的衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺 寸比光波波长小或相差不多,选项 C 错误;影的存在与衍射条纹是光 波在不同条件下的表现,选项 D 错误。
答案:AB
4.常见的衍射图样有哪些?
答案:(1)单缝衍射图样 ①中央条纹最亮,越向两边越暗;条纹间距不等,越靠外,条纹间 距越小。 ②缝变窄,通过的光变少,而光分布的范围更宽,所以亮纹的亮度 降低。 ③中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度 有关,入射光波长越长,单缝越窄,中央亮条纹的宽度及条纹间距就越 大。 ④用白光做单缝衍射时,中央亮条纹是白色的,两边是彩色条纹, 中央亮条纹仍然最宽、最亮。
高二物理选修34135光的衍射和光的偏振PPT课件
3、下列属于光的衍射现象的是（ DE ） A 雨后天空出现的绚丽的彩虹 B 阳光下肥皂膜上的彩色条纹 C 太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹 D 眼睛透过纱巾看到的灯光的条纹 E 眼睛眯成一条线看到的发光的电灯周围有 彩色花纹
4、下列关于单缝衍射的说法中，正确的是 （D） A 和光的双缝干涉图样相同
当障碍物的尺寸可以跟光的波长相比， 甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分 明显，这时就不能说光沿直线传播了。
五、衍射光栅
单缝衍射的条纹比较宽，而且距离中央条 纹较远处的条纹亮度也很低，不能达到实用要 求。
实验表明，增加狭缝的个数，衍射条纹的 宽度将变窄，亮度将增加。
• 衍射光栅是由许多等宽 的狭缝等距离的排列起来 形成的光学仪器。可分为 透射光栅和反射光栅。
B 各亮条纹的宽度不同而亮度相同
C 各亮条纹的宽度相同而亮度不同
D 中央亮条纹的宽度最宽，亮度最亮
5、用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射实验 时，在光屏上得到衍射图形，它们的特征是 （ B）
A．用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔时中 央是亮的
B．中央均为亮点的同心圆形条纹
C．中央均为暗点的同心圆形条纹
D．用小圆盘时中央是亮的，用小圆孔时中 央是暗的
腰横别扁担进不了
2.什么是光的偏振现象?
实验二:让光源的光通过一片偏振片 (※)
现象:偏振片无论如何转动,光线不会 发生变化 结论:在垂直于光的传播方向的平面
泊松亮斑
光照到不透明的 小圆板上，形成明暗 相间的间距不等的同 心圆环，在屏上圆板 的阴影中心，有一个 亮斑，这个亮斑叫 “泊松亮斑”
想一想：
为什么我们说光沿直线传播是有条件的？
我们通常所说“光沿直线传播”只是一 种特殊情况，光在没有障碍物的均匀介质中 是沿直线传播的。
光的干涉衍射与偏振
光的干涉衍射与偏振光是一种电磁波，具有波粒二象性。
在传播过程中，光可以发生干涉、衍射和偏振等现象。
本文将就光的干涉衍射与偏振进行探讨，并介绍相关实验和应用。
一、光的干涉1. 干涉现象光的干涉是指两束或多束光波相互叠加产生明暗条纹的现象。
当两束光波相遇时，根据相位差的不同，会出现增强或相消干涉。
光的干涉分为相干光的干涉和非相干光的干涉两种情况。
2. 干涉实验常见的干涉实验有杨氏双缝干涉实验、牛顿环实验等。
其中，杨氏双缝干涉实验通过用一块光栅，或者两条狭缝让光通过后形成干涉条纹，可以直观地观察到干涉的现象。
3. 透明薄膜的干涉透明薄膜的干涉是指光在两个介质交界处发生反射和透射时，由于反射光和透射光路径不同而发生干涉。
常见的例子是油膜的彩色条纹和肥皂泡的彩色环。
二、光的衍射1. 衍射现象光的衍射是指光通过一个孔或经过一个缝隙时，光波传播方向发生偏折的现象。
这是由于光的波动性质造成的。
2. 衍射实验常见的衍射实验有单缝衍射实验、双缝衍射实验等。
其中，双缝衍射实验可以通过两个狭缝让光通过后形成干涉条纹，观察到光的衍射现象。
3. 单缝衍射和多缝衍射单缝衍射和多缝衍射是光的衍射的两种基本情况。
单缝衍射下，光波经过一个狭缝后形成的衍射图样是一组等距的亮暗条纹。
多缝衍射下，光波经过多个狭缝后形成的衍射图样有更加复杂的亮暗条纹。
三、光的偏振1. 偏振现象光的偏振是指光波中的振动方向具有选择性的现象。
一束未偏振的光中的光波振动方向是各种方向都有的，而偏振后的光则只在特定方向上振动。
2. 偏振实验常见的偏振实验有偏振器实验、马吕斯定律实验等。
其中，偏振器实验可以通过使用偏振片来实现光的偏振，并通过观察光的传播方向和强度的变化来研究偏振现象。
3. 产生和应用偏振光偏振光可以通过偏振片、波片等光学元件产生。
偏振光在日常生活中有许多应用，比如3D电影中的立体效果、太阳眼镜中的消除光线反射等。
综上所述，光的干涉衍射与偏振是光的波动特性的重要表现。
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情况下，光才可以看近似作是沿直线传播的；
二、光的偏振
1、什么是偏振？
(1)当横波的振动方向与狭缝的方向 垂直 时，狭缝将 阻断 横波传播的这种现象叫波的 偏振现象 。
(2)只有 横波 才有偏振现象，纵波 无 偏振现象。 (3)如果横波的振动方向仅在一个平面内，这种横波叫做偏振波。
3、光的衍射图像的特征： （1）单色光：中间最宽、最亮；两边迅速变窄、变暗； （2）白光：中间是 白色条纹 、两侧是 彩色条纹 ；
4、衍射的本质: (1)衍射和干涉的本质一样，都是光的叠加导致了相互加强
或相互削弱从而形成明暗条纹；
(2)当光的波长比障碍物的尺寸小或相差不多时，才可以 观察到明显的衍射；
第3节 光的衍射与偏振
光的干涉现象证明了光具有波动性，光既然是 一种波，那么光在传播中是否也能发生波的另一种 特有现象——衍射现象呢？
一、光的衍射
1、单缝衍射： 单
色 光
2、圆孔衍射：
单 色
光
以上现象都说明: 光通过很小的狭缝或圆孔时，明显的偏离了直线传播方向， 绕过了障碍物，传播到了相当宽的范围 ——光的衍射。 光的衍射现(1)偏振片：
由特殊材料制成，带有一个 特殊方向（透光方向）的光学仪器， 只有当光的振动方向与透光方向 平行 时，该光波才能透过偏振片。
(2)实验探究：
无
有
明
明
暗
暗
交
交
替
替
现
现
偏振片1
象
偏振片2
象
太阳、电灯等普通光源发出的光，在垂直于传播方向的平面内， 包含沿一切方向振动的光，这种光称为自然光。
自然光通过一个偏振片后，就成了偏振光。
二、光的偏振
3、光有偏振现象的物理意义？ 光有偏振现象进一步证实了光是 横波 。
光的“感光作用”和“生理
作用”主要是由电场强度E 引
起——光矢量、光振动