1 觀察光的衍射現象 認識衍射條紋的特點 2 知道產生明顯衍射現象的條件 3 觀察光的偏振現象 知道光是橫波 4 知道自然光和偏振光的區別 知道偏振現象的一些應用 1 光的衍射 1 光的衍射現象 光在傳播過程中 遇到障礙物或小孔時 光將直線傳播的路徑而繞到障礙物后面傳播的現象 改變 單縫衍射 單色光通過狹縫時 在屏幕上出現相間的條紋 中央為條紋 中央條紋最寬最亮 其余條紋變窄變暗 白光通過狹縫時 在屏上出現條紋 中央為條紋 圓孔衍射 光通過小孔 孔很小 時在屏幕上會出現相間的圓環 泊松亮斑 障礙物的衍射現象 各種不同形狀的障礙物都能使光發生衍射 使影的輪廓模糊不清 若在單色光傳播途中 放一個較小的圓形障礙物 會發現在陰影中心有一個 這就是著名的泊松亮斑 明暗 亮 彩色 白 明暗 亮斑 2 產生明顯衍射現象的條件 在障礙物或小孔的尺寸可以跟光的波長 甚至比光的波長還要的時候 就會出現明顯的衍射現象 3 光的衍射現象和光的直線傳播的關系 光的直線傳播只是一個近似的規律 當光的波長比或小的多時 光可以看成沿直線傳播 在孔或障礙物尺寸可以跟波長相比 甚至比波長還要小時 現象就十分明顯 相比 小 障礙物 小孔 衍射 2 衍射光柵 1 衍射光柵的結構 由許多的狹縫排列起來形成的光學儀器 2 衍射圖樣的特點 與單縫衍射相比 衍射條紋的寬度 亮度 3 衍射光柵的種類 反射光柵 透射光柵 等寬 等距離 變窄 增加 3 光的偏振 1 偏振現象 自然光 由太陽 電燈等普通光源發出的光 它包含著在垂直于傳播方向上沿的光 而且沿各個方向振動的光波的都相同 這樣的光叫做自然光 偏振光 自然光垂直透過某一偏振片后 其振動方向沿著偏振片的方向 即在垂直于傳播方向的平面上 只沿著某一特定方向振動 這樣的光稱為偏振光 自然光在玻璃 水面 木質桌面等表面的反射光和折射光都是光 入射角變化時偏振的程度也有所變化 一切方向振動 強度 透振 偏振 只有橫波才有偏振現象 2 偏振現象在生產生活中的應用 攝影中應用偏振光 為了消除反射光的影響 在鏡頭前安裝一片偏振片 讓它的透射方向與反射光的偏振方向 阻擋了反射光進入鏡頭 電子表的液晶顯示屏 在兩塊透振方向互相的偏振片當中插進一個液晶盒 液晶具有各向異性的屬性 特別是對偏振光經過液晶時 其振動方向會旋轉90 利用這種特性控制光通過或不通過 從而顯示數字的形狀 垂直 垂直 1 下列說法正確的是 a 自然光就是白光b 自然光一定是復色光c 單色光不是自然光d 自然光可以是單色光 也可以是復色光解析 自然光的振動沿各個方向均勻分布 不一定是復色光 復色光只是說明光的組成部分 自然光也可以是單色光 答案 d 2 關于光的衍射現象 下面說法正確的是 a 紅光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋b 白光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋c 光照到不透明小圓盤上出現泊松亮斑 說明發生了衍射d 光照到較大圓孔上出現大光斑 說明光沿直線傳播 不存在光的衍射解析 單色光照到狹縫上產生的衍射圖樣是亮暗相間的直條紋 白光的衍射圖樣是彩色條紋 光照到不透明小圓盤上 在其陰影處出現光點 是衍射現象 光的衍射現象只有明顯與不明顯之分 選項d中屏上大光斑只是衍射現象不明顯 不能認為不存在衍射現象 答案 ac 3 以下哪些現象可以說明光波是橫波 a 光的干涉b 光的偏振c 光的色散d 光的反射解析 光的干涉表明光的波動性 即光是一種波 選項a錯 光的偏振表明光是橫波 因為只有橫波能發生光的偏振現象 選項b正確 光的色散可表明光是單色光還是復色光 選項c錯 光的反射不能說明啥問題 選項d錯 答案 b 4 在觀察光的衍射現象的實驗中 通過緊靠眼睛的卡尺測腳形成的狹縫觀看遠處的線狀白熾燈絲 燈絲或燈管都要平行于狹縫 可以看到 a 黑白相間的直條紋b 黑白相間的弧狀條紋c 彩色的直條紋d 彩色的弧狀條紋解析 白熾燈 或日光燈管 發出的光是復色光 其中各種色光的波長不同 產生的單縫衍射的圖樣中條紋寬度和間距都不相同 因此各單色光亮紋或暗紋不能完全重疊在一起 所以成為彩色條紋 因為狹縫 所以是彩色直條紋 故選項c正確 a b d錯誤 答案 c 1 單縫衍射圖樣 1 中央條紋最亮 越向兩邊越暗 條紋間距不等 越靠外 條紋間距越小 2 縫變窄通過的光變少 而光分布的范圍更寬 所以亮紋的亮度降低 3 中央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 入射光波長越大 單縫越窄 中央亮條紋的寬度及條紋間距就越大 4 用白光做單縫衍射時 中央亮條紋是白色的 兩邊是彩色條紋 中央亮條紋仍然最寬最亮 2 圓孔衍射圖樣 1 中央是大且亮的圓形亮斑 周圍分布著明暗相間的同心圓環 且越靠外 圓形亮條紋的亮度越弱 寬度越小 如圖13 5 1所示 2 圓孔越小 中央亮斑的直徑越大 同時亮度越弱 3 用不同色光照射圓孔時 得到的衍射圖樣的大小和位置不同 波長越大 中央圓形亮斑的直徑越大 圖13 5 1 4 白光的圓孔衍射圖樣中 中央是大且亮的白色光斑 周圍是彩色同心圓環 5 只有圓孔足夠小時才能得到明顯的衍射圖樣 在圓孔由較大直徑逐漸減小的過程中 光屏依次得到幾種不同的現象 圓形亮斑 光的直線傳播 光源的像 小孔成像 明暗相間的圓環 衍射圖樣 3 圓板衍射 1 各種不同形狀的障礙物都能使光發生衍射 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 會發現在影的中心有一個亮斑 這就是著名的泊松亮斑 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 3 圓板衍射圖樣中的亮環或暗環間的距離隨著半徑的增大而減小 1 觀察單縫衍射現象時 把縫寬由0 2mm逐漸增大到0 8mm 看到的現象是 a 衍射條紋的間距逐漸變小 衍射現象逐漸不明顯b 衍射條紋的間距逐漸變大 衍射現象越來越明顯c 衍射條紋的間距不變 只是亮度增強d 以上現象都不會發生 審題指導 清楚發生明顯衍射的條件 衍射圖樣在單縫寬度變化時的變化規律 解析 由單縫衍射實驗的調整與觀察可知 狹縫寬度越小 衍射現象越明顯 衍射條紋越寬 條紋間距也越大 將縫調寬 現象向相反方向變化 故選項a正確 答案 a 狹縫寬度越小 衍射現象越明顯 衍射條紋越寬 但因通過狹縫的光的能量減小 衍射條紋亮度減弱 因此 觀察衍射現象時 并不是狹縫越窄了越好 名師點睛 1 單縫衍射可以理解為若干個干涉 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 復色光的衍射或干涉圖樣 可認為各單色光單獨照射所成圖樣的疊加 2 2012 上海高考 下圖13 5 2為紅光或紫光通過雙縫或單縫所呈現的圖樣 則 圖13 5 2 a 甲為紫光的干涉圖樣b 乙為紫光的干涉圖樣c 丙為紅光的干涉圖樣d 丁為紅光的干涉圖樣 審題指導 在分析干涉 衍射圖樣的區別時 主要注意圖樣條紋寬度的情況 若條紋寬度相等 則是干涉條紋 若中間條紋最寬 兩邊越來越窄 則是衍射條紋 分析光的顏色時 主要是看條紋的間距 波長越長 條紋越寬 間距越大 解析 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 因此甲 乙是干涉條紋 丙 丁是衍射條紋 干涉條紋中 光的波長越長 條紋越寬 因此甲是紅光 乙是紫光 同一單縫衍射條紋 波長越長 條紋越寬 丙是紅光衍射條紋 丁是紫光衍射條紋 答案 b 區分雙縫干涉條紋與單縫衍射條紋的方法 1 根據條紋的寬度區分 雙縫干涉的條紋是等寬的 條紋間的距離也是相等的 而單縫衍射的條紋 中央亮條紋最寬 兩側的亮條紋逐漸變窄 2 根據亮條紋的亮度區分 雙縫干涉條紋 從中央亮紋往兩側亮度變化很小 而單縫衍射條紋中央亮紋最亮 兩側的亮紋逐漸變暗 1 自然光與偏振光的對比 2 偏振光的產生方式 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 入射角變化時偏振的程度也會變化 自然光射到兩種介質的交界面上 如果光入射的方向合適 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 且是完全偏振光 偏振方向相互垂直 2 自然光經過偏振片 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 名師點睛 1 平時看到的光 除直接從光源發出的以外 都是偏振光 2 只有橫波才能發生偏振現象 光是橫波 3 奶粉的碳水化合物 糖 的含量是一個重要指標 利用旋光儀這種儀器可以用來測量糖溶液的濃度 從而測定含糖量 其原理是 偏振光通過糖的水溶液后 若迎著射來的光線看 偏振光的偏振方向會以傳播方向為軸線 旋轉一個角度 這一角度稱為 旋光角 的值與糖溶液的濃度有關 將 的測量值與標準值相比較 就能確定被測樣品的含糖量了 如圖13 5 3所示 s是自然光源 a b是偏振片 繞中心軸轉動偏振片b 使到達o處的光最強 然后將被測樣品p置于a b之間 則下列說法中正確的是 圖13 5 3 a 到達o處光的強度會明顯減弱b 到達o處光的強度不會明顯減弱c 將偏振片b轉動一個角度 使得o處光的強度最大 則偏振片b轉過的角度等于 d 將偏振片a轉動一個角度 使得o處光的強度最大 則偏振片a轉過的角度等于 審題指導 光線經過被測樣品后 偏振方向旋轉了 角度 要使光能穿過兩偏振片 則a b相差的角度也需是 角 解