3. 光的衍射与偏振教学设计

§5.2 光的衍射、偏振、激光

【目标导航】

1．认识光的衍射现象，对光的波动性有进一步了解。

2．理解光产生明显衍射的条件及衍射图样与波长、缝宽的定性关系。

【学习重难点】

重点：明显衍射的条件及衍射图样的特点。难点：衍射图样与干涉图样的区别。

【自主学习】

『知识链接』波特有的现象：衍射现象；

机械波明显衍射的条件：

一．光的衍射

1．单缝衍射

衍射图样及特点

明暗相间的

等距条纹，中央为

条纹，向两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度

同，中间最

、最

；

若照射光是白光，中央仍为

色亮条纹，亮边是七彩光最靠近中央的色光是

光，较远的是

光．

2．圆孔衍射

衍射图样及特点：明暗相间的间距

等的同心圆环．

3．圆屏衍射

泊松亮斑：当光照到不透光的极小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑。当形成泊松亮斑时，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有

等间距的明暗相间的圆环。

衍射图样及特点：明暗相间的间距不等的同心圆环，中心有一“泊松亮斑”．

【例1】（B级）下列现象哪些是光衍射产生的（

）

A．著名的泊松亮斑

B．阳光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑

C．光照到细金属丝上后在其后面屏上的阴影中间出现亮线

D．阳光经凸透镜后形成的亮斑

【例2】（C级）抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化．（

）

A．这主要是光的干涉现象

B．这主要是光的衍射现象

C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗

D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细

【例3】（C级）如图所示，在挡板上开一个大小可以调节的小圆孔P，用点光源S照射小孔，小孔后面放一个光屏MN，点光源和小孔的连线垂直于光屏，并于光屏交于其中心。当小孔的直径从1.0mm逐渐减小到0.1rnm的过程中，在光屏上看到的现象将会是（

）

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A．光屏上始终有一个圆形亮斑，并且其直径逐渐减小

B．光屏上始终有明暗相间的同心圆环，并且其范围逐渐增大

C．光屏上先是形成直径逐渐减小的圆形亮斑，然后是形成范围逐渐增大而亮度逐渐减弱的明暗相间的同心圆环

D．光屏上先是形成直径逐渐减小的圆形亮斑，然后是形成范围逐渐减小而亮度逐渐增大的明暗相间的同心圆环

二. 光的偏振现象：

（1）.定义： 叫偏振现象。

（2）.观察波的偏振现象

①横波的偏振

绳波是 ，如果在它的传播方向上放上带有狭缝的木板，只要狭缝的方向跟绳的振动方向 ，绳上的横波就可以毫无阻碍地传过去；如果把狭缝的方向旋转90°，绳上的横波就不能通过了，这种现象叫偏振．

②纵波没有偏振现象：弹簧波是

，如果在它的传播方向上放上带有狭缝的木板，不管狭缝的方向如何放置，弹簧上的

波都可以毫无阻碍地传过去．所以

波没有偏振现象，能发生偏振想象的肯定是

波

（3）、探究光是横波还是纵波

选择器材：激光发生器，光屏，铁架台。

偏振片:每个偏振片都有一个 ，只有沿着这个方向振动的光波才能通过偏振片，这个方向叫做 。

实验设计（演示与观察）：

a.让激光器发出的光通过一块偏振片（如图甲），使0光线投射到光屏上，把偏振片旋动180，观察屏上光强度的变化情况。

强度 ，根据以上现象能说明光是纵波吗？

b.在实验a的情况中增加一块偏振片（前一块偏振片叫起偏器，后一块偏振片叫检偏器），把后一块偏振片0Q转动360，观察光屏上光强度的变化情况。

（ 次出现亮度最强， 次出现亮度最暗）

实验结论

(1)光是 波。

(2)偏振光：通过偏振片的光，在垂直于波传播方向的平面上，只 振动，这种光叫偏振光。

思维引导：为什么在上面的实验中要用两个偏振片才能检验出光是横波还是纵波，而在机械波的研究中只用一个偏振片就能区分横波与纵波？

(3)自然光：包含着 的光，而且沿着各个方向振动的光强度都相同。这种光叫“自然光”。

太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向的平面内沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波强度都相同，这种光都是自然光．

【例4】(A级)两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯的前面以致没有光通过．如果将其中的一

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片旋转 180°，在旋转过程中，将会产生下述的哪一种现象( ) A.透过偏振片的光强先增强，然后又减少到零

B.透过的光强先增强，然后减少到非零的最小值

C．透过的光强在整个过程中都增强

D．透过的光强先增强，再减弱，然后又增强

【例5】(A级)关于自然光和偏振光以下说法正确的是( )

A.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振动的光波的强度可以不相同

B.偏振光是在垂直于传播方向上，只沿着某一特定方向振动的光

C.自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光

D．太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光

2、提高生活质量：立体电影。

原理：用两个镜头从不同方向同步拍摄，放映时两部电影机镜头前加偏振片，透振方向互相垂直，同时放映，用偏振光把景物投影在银幕上形成重叠的图象。观众戴上偏振眼镜（偏振片也互相垂直），每只眼镜只看到相应的偏振光，人眼就产生直接观察时的立体感。

【例6】(A级)关于立体电影，以下说法正确的是( ) A．观众戴上特制眼镜是为了防止伤害眼睛

B．观众所戴的特制眼镜其实就是一对偏振方向互相垂直的偏振片

C．戴上特制眼镜的观众若只用一只眼晴看，则银幕上只是一片光亮无图象

D．产生立体视觉是因为人的两只眼睛同时观察物体时，形成的在视网膜上的像并不完全相同

三、激光

（1）激光的产生： （2）激光的特点及应用：

①激光是人工产生的相干光

特点： 应用： ②激光的平行度和方向性

特点： 应用： ③激光的强度和亮度

特点： 应用： (3)全息照相：

①全息照相： ②全息记录：

③全息再现： ④全息照相利用了光的 原理，要求参考光和物光有很高的 。

【例7】（A级）关于激光的应用问题，以下说法正确的是

（

）

A、光纤通信应用激光平行度非常好的特点对信号来进行调制，使其在光导纤维中进行传递信息

B、计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光的相干性特点来进行的

C、医学上用激光作“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

【达标检测】

1．（B级）取两块平行板玻璃，把它们紧压在一起，在阳光的照射下，从玻璃板的表面上可以看到[来源:学§科§网Z§X§X§K][来源:学_科_网][来源:学科网ZXXK][来源:Z|xx|k.Com][来源:Zxxk.Com]

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彩色花纹，取两支铅笔并在一起，中间留一条狭缝，通过狭缝去看远处的日光灯，当狭缝的方向与灯管平行时，也会看到彩色条纹，它们（

）

A 、都是干涉现象

B、都是衍射现象

C、前者是干涉现象，后者是衍射现象

D、前者是衍射现象，后者是干涉现象

2．（B级）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

(

)

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

3．（A级）在垂直于太阳光的传播上前后各放置两个偏振片P和Q，在Q的后面放一光屏，则（

) A．Q不动，旋转P，屏上的光的亮度不变

B．Q不动，旋转P，屏上的光的亮度时强时弱

C．P不动，旋转Q，屏上的光的亮度不变

D．P不动，旋转Q，屏上的光的亮度时强时弱

4．（A级）激光全息照相技术主要是利用激光的哪一种优良特性

（

）

A、亮度高

B、方向性好

C、相干性好

D、抗电磁干扰能力强

5．判断题

(

) 1．衍射现象表明，我们平时说的“光沿直线传播”只是一种特殊情况，光在没有障碍物的介质中是沿直线传播的。

(

) 2．照相机的镜头，电子表的液晶显示、立体电影和太阳镜都应用了光的偏振。

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