高三物理光的衍射和偏振共30页文档

高中物理新选修课件光的衍射和偏振

二者关系总结归纳
衍射和偏振的联系
衍射和偏振的区别
衍射和偏振是光传播过程中的两种重要现象，它们之间存在密切的联系。衍射会引起光的偏振状态发生变化，而偏振光在衍射过程中也会表现出特殊的性质。
衍射是光在传播过程中遇到障碍物或小孔时产生的弯曲现象，而偏振则是光波中电场向量的振动方向对于光的传播方向的不对称性。虽然它们之间存在联系，但衍射和偏振是两种不同的物理现象。
研究意义和应用价值
对衍射和偏振的深入研究有助于我们更好地理解光的本质和传播规律，为光学、物理学以及相关领域的研究和应用提供重要的理论支持和实践指导。例如，在光学仪器设计、光通信、光信息处理等领域，合理利用衍射和偏振的原理和技术可以提高系统的性能和稳定性。
04
实验设计与操作指南
实验目的和原理介绍
实验步骤详细指导
01
偏振实验步骤
02
03
04
1. 打开激光器，将偏振片放置在激光器出射光路上。
2. 旋转偏振片，观察光屏上的光斑变化，记录不同透振方
向下的光强变化。理。
数据记录和处理方法
数据记录
在实验过程中，需要详细记录实验条件（如缝隙宽度、偏振片角度等）、观察到的现象（如光斑形状、光强变化等）以及测量得到的数据（如光强分布曲线、透射光强等）。建议使用表格或图表形式进行记录，以便后续分析处理。
偏振现象应用举例
• 摄影：在摄影镜头前装上一个偏振滤光片，利用光的偏振原理，当偏振滤光片的透振方向与反射光的偏振方向垂直时，反射光不能通过偏振滤光片，从而减弱了反射光的影响。
• 液晶显示：液晶显示用到了光的偏振现象。两块透振方向相互垂直的偏振光片当中插进一个液晶盒，盒内液晶层的上下是透明的电极板，它们刻成了数字笔画的形状。外界的自然光通过第一块偏振光片后，成了偏振光。若在两片电极板上加上适当的电压，其中液晶内与其长轴方向一致的分子按电压的大小重新排列，随着液晶的旋转，液晶盒两板的透振方向也发生旋转。这样，从入射的偏振光中能通过液晶盒的光就从一个值变化到另一个值。采用RGB（红绿蓝）颜色来显示数字和图像。

第讲光的干涉衍射和偏振(共31张PPT)

深化拓展
栏目索引
答案 D 金属丝圈的转动,改变不了肥皂液薄膜的上薄下厚的形状,由
干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关,仍然是水平的干涉条纹,A、B、C错误,D正确。
深化拓展
2-2 (多选)把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上,一端用薄片垫起,构成空气劈尖,让单色光从上方射入,如图所示,这时可以看到亮暗相
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第2讲光的干涉、衍射和偏振
知识梳理
知识梳理
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一、光的干涉
1.光的干涉:在两列光波的叠加区域,某些区域的光被加强,出现亮条纹, 某些区域的光被减弱,出现暗条纹,且加强区域和减弱区域互相间隔的
现象叫做光的干涉现象。
2.干涉的条件:两列① 频率相同、振动步调差别恒定(即相位差恒定)的光相遇。
2.用如图所示的装置来观察光的双缝干涉现象时,以下推断正确的是
( A)
A.狭缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时,双缝就成了两个振动情况总
是相同的光源
B.若入射光是白光,则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹 C.像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时,该点处一定是
亮条纹 D.双缝干涉中亮条纹之间的距离相等,暗条纹之间的距离不相等
光的直线3.传下播面现象四、种反射光现现象象,与光的干涉有关的是 (
3-1 如图所示,a、b、c、d四个图样是不同的单色光形成的双缝干涉
)
C
或单缝衍射图样。
用平行光照射不透光的小圆盘,在圆盘的影的中心形成泊松亮斑
(1)检查精密零件的表面是否平整
(2)水平状的明暗相间的条纹,同一条纹对应薄膜的厚度相等。
n 生全反射,选项A、B、D错误。条纹间距Δx= λ,λ红>λ紫L ,因此Δx红>Δx紫,C

衍射与偏振

第19章光的偏振
一、光的偏振状态光波是横波光的偏振
机械横波与纵波的区别
机械波穿过狭缝
1 . 自然光
在垂直光传播方向的平面内，光矢量大小在所有方向上都相等，各光矢量之间没有固定的位相关系，----自然光。
1 I x I y I0 2
自然光的图示：
2. 线偏振光
4
2
1
3 A4 B4

C4
A1
B1
C11
晶格上的原子相当于缝;晶格常数相当光栅常数。整个晶体点阵是由一族相互平行的晶面组成的。 x 射线能穿入内部。
一. 先看同一层晶面上各个原子散射的衍射子波的干涉
相当于光栅衍射; 零级主极大是最强的,我们只考虑它。
4 2 1
3
A4 B4

N
色分辨本领
R
sin
对Na双线
1 5890Å
Å 2 5896
5890 R 982 Nk 982 6
就可以分开Na双线
例：有三块同样大小的光栅：1200条/mm, 600条/mm, 90条/mm. 待测光谱的波长范围为0.7～1.0mm, 应选哪一块光栅？如果光谱的波长范围为3～7mm，又应选哪一块光栅呢？
2
y A2 cos(t 2 )
y 2 2 xy x cos(2 1) sin 2 (2 1) 2 2 A1 A2 A1 A2
y
= 0
x 仍
为线偏振光

4

2
3 4
0
右旋
=
5 4
解： d sin k11 k22

光的衍射、光的偏振课件

【规范解答】选D.光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光，而振动沿着特定方向的光就是偏振光，但自然光和偏振光都能发生干涉、衍射，所以A错．光的偏振现象并不罕见，除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光，所以B错．光的颜色由光的频率决定，与光的振动方向无关，所以C错．自然光和偏振光都具有能量，都能使感光底片感光,D正确.
（3）泊松亮斑：障碍物的衍射现象. 各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清.若在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个_亮__斑__，这就是著名的泊松亮斑. 2.产生明显衍射现象的条件障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长_相__比__，甚至比光的波长还要_小__.
偏振光
光的来源
直接从光源发出的光
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
在垂直于光的传播方向
光的振动方向
向的平面内，光振动沿所的平面内，光振动沿某有方向，且沿各个方向振个特定方向（与起偏器动的光波的强度都相同透振方向一致）
【特别提醒】 (1)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. (2)只有横波才能发生偏振现象，光是横波.
3.光的衍射现象和光的直线传播的关系光的直线传播只是一个近似的规律，当光的波长比_障__碍__物__或_小__ _孔__尺寸小的多时，光可以看成沿直线传播；在小孔或障碍物尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还要小时，_衍__射__现象就十分明显.
二、光的偏振 1.偏振现象（1）自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向上沿_一__切__方__向__振__动__的光，而且沿各个方向振动的光波的_强__度__都相同. （2）偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，沿着某一特定方向振动的光.自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面的反射光和折射光都是_偏__振__光，入射角变化时偏振的程度也有所变化. （3）只有横波才有偏振现象.

光的偏振和光的衍射

光的衍射：衍射现象在光谱分析、光学仪器设计等领域中有着广泛的应用，通过衍射可以研究物质的结构和性质。
区别与联系：光的偏振和衍射在应用场景上存在一定的差异，但两者也有相互联系之处，例如在光学干涉和衍射实验中，光的偏振状态会影响干涉和衍射现象的表现。
光的偏振与衍射都是光波的波动性质，它们之间存在密切的联系。光的偏振状态可以影响衍射现象的发生和衍射方向的变化。在特定条件下，光的偏振状态和衍射现象可以相互转换。了解光的偏振与衍射的区别与联系有助于深入理解光波的传播和干涉等物理现象。
自然光：无偏振方向，均匀分布
偏振光：具有特定偏振方向，分为水平偏振光和垂直偏振光
部分偏振光：部分光矢量具有偏振方向，部分无
椭圆偏振光：光矢量呈椭圆轨迹运动，具有两个相互垂直的偏振方向
摄影镜头防抖：利用偏振片消除或减小拍摄时因手抖引起的影像模糊
液晶显示：利用偏振片使液晶屏显示更加清晰
太阳镜：偏振太阳镜可以减少反射光和眩光，提高视觉舒适度
医疗检查：例如超声成像和核磁共振成像等医疗检查中，利用特定偏振光获取更准确的信息
偏振光在自然界的存在
偏振光在生活中的应用
偏振光对人类生活的影响
偏振光在科学实验中的应用
光的衍射定义：光在传播过程中遇到障碍物时，发生偏离直线方向传播的现象。衍射现象的分类：单缝衍射、圆孔衍射、多缝衍射等。衍射现象的应用：光学仪器设计、光谱分析、天文学观察等。光的衍射实验：通过实验观察光的衍射现象，了解其产生条件和特点。
光的偏振：光波在垂直于传播方向上的振动分量光的衍射：光波绕过障碍物继续传播的现象区别：偏振是光波的内在属性，而衍射是光波传播过程中的一种现象联系：光的偏振和衍射在某些条件下可以相互转化

光的衍射与偏振

f
光栅常数
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二、光栅的衍射规律
光栅每个缝形成各自的单缝衍射图样。光栅缝与缝之间形成的多缝干涉图样。光栅衍射条纹是单缝衍射与多缝干涉的总效果。
24
1、光栅方程
任意相邻两缝对应点在衍射角为方向的两衍射光到达 P点的光程差为(a+屏 P

d

o
位相差：
0 1.22 D
最小分辨角的倒数称为光学仪器的分辨率
1 D R 0 1.22
D为光学仪器的透光孔径
20
1990年发射的哈勃太空望远镜的凹面物镜的直径为2.4 m, 最小分辨角θ=0.1“在大气层外615 km 高空绕地运行,可观察130亿光年远的太空深处,发现了500亿个星系。
解 (1)
(a b) sin k k ( a b) 6μm sin
k 4, 取k 1
(a b ) (2)k k a
amin
ab 1.5μm b d amin 4.5μm 4
36
(3)由光栅方程 sin 1，k kmax
21
例题：在通常亮度下，人眼瞳孔直径约为3mm，问人眼的最小分辨角是多大？如果在黑板上画两条平行线相距 2mm，问距黑板多远的同学恰能分辨？（以视觉最灵敏的黄绿光=550nm来讨论）
22
光栅
§11-9
一光栅
光栅衍射
1.光栅:大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学元件
衍射角
L
P
Q

o
2.光栅常数 a 是透光(或反光)部分的宽度 b 是不透光(或不反光)部分的宽度 d=a+b
2x 3紫
3 7 x 紫 1.5 4 10 m 600nm 2

高中物理选修课件光的衍射光的偏振

知识掌握程度
通过本课程的学习，我对光的衍射和偏振现象有了更深入的理解
，掌握了相关概念和原理。
学习方法与效果
在学习过程中，我采用了多种学习方法，如阅读教材、听讲、做笔记、讨论等。这些方法帮助我
更好地理解和记忆课程内容。
需要改进的地方
在学习过程中，我发现自己在某些方面还需要加强，如对公式的理解和记忆、对实验数据的分析等。未来我将更加注重这些方面
衍射现象分类
根据衍射条纹的特点，可分为单缝衍射、双缝衍射和多缝衍射等。
衍射现象的实验观察
01 实验器材
激光笔、单缝、双缝、光屏等。
02 实验步骤
将激光笔发出的光分别通过单缝、双缝，观察光屏上的衍射条纹。
03 实验现象
在光屏上可以看到明暗相间的衍射条纹，且不同缝宽对应的衍射条纹间距和亮度有所不同。
衍射现象的理论解释
波动理论解释
光是一种电磁波，当光遇到障碍物或小孔时，波前受到扰动，使得光波在障碍物或小孔后的传播方向发生改变，形成衍射现象。
惠更斯-菲涅尔原理
光波在传播过程中，波前上的每一点都可以看作是新的波源，这些波源发出的子波在空间中叠加，形成新的波前。当遇到障碍物或小孔时，新的波前受到扰动，导致光的衍射现象。
望远镜
采用光的偏振技术，可以减少大气扰动对观测的影响，提高望远镜的观测精度。
光谱仪
通过光的衍射和偏振，光谱仪能够分析物质的光谱特性，进而研究物质的成分和结构。
在通信技术中的应用
01
光纤通信
利用光的全反射和偏振特性，光纤通信可以实现高速、大容量的数据传输。
02
无线光通信
通过调制光的偏振状态，无线光通信可以在大气中传输信息，具有保密性好、抗干扰能力强等优

高中物理第十三章光5光的衍射6光的偏振课件新人教版选修3

2．圆孔衍射 (1)圆孔衍射如图(甲)所示，当挡板 AB 上的圆孔较大时，光屏上出现图(乙) 所示的情形，无明显的衍射现象发生；当挡板 AB 上的圆孔很小时，光屏上出现图(丙)所示的衍射图样，出现明暗相间的圆环．
(2)圆孔衍射的图样特征 ①单色光的圆孔衍射图样：中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环，越向外，圆(亮)环亮度越低． ②白光的圆孔衍射图样：中央亮圆为白色，周围是彩色圆环．
点拨：①衍射现象是否明显：入射光波长越大，障碍物、小孔和狭缝的尺寸越小，衍射现象越明显．
②衍射条纹的亮度：小孔和狭缝的尺寸越小，衍射条纹的亮度越小．
要点二光的偏振现象的理解和应用 1．偏振片和透振方向：偏振片由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，只有沿着某个特定方向振动的光波才能顺利通过偏振片，这个方向叫“透振方向”． 2．对光的偏振现象的理解 (1)偏振光的光振动沿某一特定方向，自然光的光振动沿所有方向且强度相同． (2)除了自然光通过偏振片后可以变为偏振光，自然光在界面的反射和折射光线都是不同程度的偏振光． (3)偏振光的振动方向与偏振片的透振方向是否一致影响着透射光的强度，当两者平行时，透射光光强最大，当两者垂直时，透射光的光强最小．
解析：当 A、B 两偏振片的透振方向平行时，光屏上光的强度最大；当二者透振方向垂直时，光屏上光的强度最弱，几乎为零，由此可知 A、C 选项正确．
答案：AC
提醒：①光的偏振现象表明光是横波． ②偏振光和自然光只在振动方向上有区别，在其他方面没有区别．
解决偏振光的应用问题要明确以下几点： ①自然光与偏振光的区别； ②光的振动方向与偏振片的透振方向的关系，若它们平行，则光强最强，若它们垂直，则光强最弱； ③常见偏振光的几种应用，如摄影技术、汽车挡风玻璃、立体电影等.