光的衍射导学案

-1-第六节光的衍射光的偏振学习目标：1、知道什么是光的衍射及产生明显衍射现象的条件2、能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析3、初步了解衍射光栅4．了解光的偏振现象，知道光波是横波。5．了解光的偏振现象的应用。学习过程：复习与回顾：1、什么是波的衍射现象？2、发生衍射的条件3、干涉和衍射是波特有的现象，那么光能发生干涉，说明光是一种波。这就说明光应该也能发生衍射，那么，光如果能发生衍射，那光的衍射现象又该是什么样的呢？4、为什么我们在日常生活中观察不到光的衍射？5、已知红光的折射率n=1.513，请同学们计算红光在真空中的波长λ=?【思考】1、什么是光的衍射？2、产生明显光的衍射现象的条件是3、各种单色光的衍射条纹完全相同吗？4、“泊松亮斑”说明什么？5、能区分圆孔衍射和圆板衍射的图样【典题例题】类型一光的衍射及图样例1对于光的衍射现象的定性分析，下列说法正确的是（）A、只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比相差不大甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象B、光的衍射现象是光波相互叠加的结果C、光的衍射现象否定了光沿直线传播的结论D、光的衍射现象说明了光具有波动性答案：ABD【变式1】如图所示的4个图形中哪个是著名的泊松亮斑的衍射图样（）-2-答案：B【变式2】某同学把卡尺间的窄缝调节到0.5mm去观察某一线光源，看到了彩色条纹.他把缝的宽度增加到0.8mm，再观察同一光源，看到的现象是但亮度增大.若他把缝的宽度减小到0.2mm，则看到的现象是_____________________________________.这说明在衍射现象中，衍射图样条纹的宽度及亮度与______________有关，当其_____________时，衍射现象更为明显.解析：当窄缝宽度变窄时，它和光波的波长越接近，衍射现象越明显，同时通过窄缝的光能越少，到达光屏上的宽度越宽，亮度就越弱.答案：彩色条纹变窄彩色条纹变宽但亮度减弱单缝宽度变窄类型二波的衍射与其他现象的比较研究例2如图所示，A、B两幅图是由单色光分别射到圆孔而形成的图象，其中图A是光的_________________（填“干涉”或“衍射”）图象.由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径_________________（填“大于”或“小于”）图B所对应的圆孔的孔径.解析：A中出现明暗相间的条纹，是衍射现象，只有障碍物或孔的尺寸和光波波长相差不多时，才能发生明显的衍射现象.图A是光的衍射图样，由于光波波长很短，约在10-7的数量级上，所以图A对应的圆孔的孔径比图B所对应的圆孔的孔径小.图B的形成可以用光的直线传播解释.答案：衍射小于巧解提示光发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸和光波波长相差不多，而当障碍物或孔的尺寸比光波波长大得多时，衍射现象不明显.【变式1】声波比光波容易产生明显的衍射，原因是（）A.声波是纵波，光波是横波B.声波是机械波，光波是电磁波C.一般障碍物尺寸跟声波波长相近而比光波波长大得太多D.声波必须通过介质传播，而光波可以在真空中传播解析：产生明显的衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸能与波长相近，声波的波长比光波的-3-波长大，与一般障碍物尺寸相近，容易满足衍射条件，因而容易产生明显的衍射.正确答案选C项.答案：C方法归纳能观察到明显的衍射现象的条件是障碍物的尺寸能跟光的波长相比甚至比光的波长还要小，由于可见光的波长一般为数千埃，比普通障碍物尺寸小得多，所以光波的衍射现象观察起来稍难一些.【变式2】用一单色光源垂直照射带有圆孔的不透明光屏，下列几种情况中，在小孔后面的光屏上各看到什么现象？(1)小孔的直径为1cm；(2)小孔的直径为1mm；(3)小孔的直径为0.5μm.解析：小孔的直径大小决定屏上现象.当孔的直径较大，比光的波长大的多，此时光的衍射极不明显，光沿直线传播；当孔的直径很小，可以与光波的波长相差不多时，光的衍射现象明显.答案：(1)当圆孔的直径为1cm时，在光屏上只能看到与圆孔形状相同的亮斑.这是光沿直线传播的结果.(2)当圆孔的直径为1mm时，在光屏上能看到单色光源倒立的像，这是小孔成像，也是光沿直线传播的结果.(3)当圆孔的直径为0.5μm时，在光屏上能看到明暗相间的圆环.这是由于小孔尺寸与光波的波长差不多，光发生衍射的结果.巧解提示我们在观察光的衍射实验时，当缝（或孔）的线度逐渐变小时，在光屏上可以看到光斑先逐渐变小进而小孔成像，然后又出现明暗相间的条纹（圆环）.继续使缝（或孔）变小，明暗条纹（圆环）的宽度和间距会随之变大，从而体现量变引起质变的规律.进而认识到，任何规律都有其适用条件.光的直线传播只是一条近似的规律，只有在光的波长比障碍物或孔的线度小得多的情况下，才可以看成是沿直线传播的.知识点：光的偏振用偏振片替代有狭缝的木板，来做光学实验。偏振片由特定的材料制成，每个偏振片有个透振方向，只有振动方向与这个透振方向的光波才能通过偏振片。1、自然光：像太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在于传播-4-方向上沿方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度。这种光叫做自然光。2、偏振光：通过偏振片的光，在垂直传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动。这种光叫做偏振光。注意：（1）偏振片是有特定的材料制成的，每个偏振片都有一个特定的方向，这个方向叫透振方向，只有沿透振方向振动的光才能通过偏振片。（2）偏振片上的狭缝表示透振方向而不是刻上的真实狭缝。（3）光的偏振现象说明光是一种横波。类型三光的偏振现象的认识例1在杨氏双缝干涉实验装置中，用红光做实验，在屏上呈现明暗相间、间隔距离相等的红色干涉条纹。若将其中一条缝挡住，另一条缝仍然可以通过红光，那么在屏上将看到（）A．形状与原来一样的明暗相间、间距相等的红色条纹B．形状与原来相似的明暗相间、间距相等的红色条纹，只是间距变窄了C．形状与原来不同的明暗相间、间距不等的红色条纹D．没有条纹，只是一片红光答案：C【变式1】在拍摄日落时分水面下的景物时，应在照相机镜头前安装一个偏振片，其目的是：()A、减少阳光在水面上的反射光B、阻止阳光在水面上的反射光进入镜头C、增强光由水面射入空气中的折射光进入镜头的强度D、减弱光由水面射入空气中的折射光进入镜头的强度思路解析：日落时分的阳光照射到水面上时，反射光很强，照相镜头对着水面时，进入镜头的既有经水面的反射光，又折射光.前者进入镜头所得为在水中的倒影的像，后者摄得照片才是水下景物的像，两者在同一底片上相互干扰模糊不清.在镜头上安装一偏振片，转动方向使其透振方向与反射光的光振动方向垂直，即可最大限度地阻止反射光进入镜头增强摄像的清晰度.答案：B【变式2】2004年“阜阳假奶粉”事件闹得沸沸扬扬，奶粉的碳水化合物（糖）的含量是一个重要-5-指标，可以用“旋光”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量，偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度，称为“旋光度”，的值只与糖溶液的浓度有关，将的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量．如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是（）A．到达O处光的强度会减弱B．到达O处钓强度不会减弱C．将偏振片B转过一个角度，使得O处强度再次最大，偏振片B转过的角度等于D．将偏振片A转过一个角度，使得O处强度再次最大，偏振片A转过的角度等于答案：ACD练习1．用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板，在圆板后面的屏上发现圆板阴影中心有一个亮斑，阴影外面有一圈一圈明暗相间的条纹，这是光的()A．干涉现象B．衍射现象C．色散现象D．反射现象2．点光源照射一个障碍物，在屏上所成的阴影的边缘部分模糊不清，产生的原因是()A．光的反射B．光的折射C．光的干涉D．光的衍射3．在观察光的衍射现象的实验中，通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝，观看远处的线状白炽灯丝(灯管或灯丝都要平行于狭缝)，可以看到()A．黑白相间的直条纹B．黑白相间的弧形条纹C．彩色的直条纹D．彩色弧形条纹4．某同学以线状白炽灯为光源，利用单缝衍射观察衍射条纹，以下结论正确的是()A．若狭缝与灯泡平行，则衍射条纹与狭缝平行B．若狭缝与灯泡垂直，则衍射条纹与狭缝垂直C．衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关D．衍射条纹的疏密程度与光的波长有关5．下列关于某种单色光的干涉条纹和衍射条纹的说法正确的是()A．没有区别B．宽度不同C．条纹间距不同D．都是明暗相间的6．让太阳光垂直照射到一块遮光板上，板中间有一个可以自由收缩的三角形孔，当此孔慢慢-6-缩小直至闭合的过程中，在孔后的屏上将先后出现()A．由大到小的三角形光斑，直到消失B．由大到小的三角形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C．由大到小的三角形光斑，明暗相间的黑白条纹，直至条纹消失D．由大到小的三角形光斑，小圆形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失7．在一次观察光的衍射实验中，观察到如图所示的清晰的亮暗相间的图样，那么障碍物是下列给出的()A．很小的不透明圆板B．很大的中间有大圆孔的不透明挡板C．很大的不透明圆板D．很大的中间有小圆孔的不透明挡板8、关于光的偏振现象的应用，说法正确的是（）A、立体电影利用了光的偏振现象B、茶色眼镜利用了光的偏振现象C、拍摄玻璃橱窗里的陈列物时，在镜头前装一个偏振片可减弱玻璃表面反射光的影响D、自然光通过起偏器后成为偏振光，利用检偏器可以检验出偏振光的振动方向9.如图所示，让自然光照射到P、Q两偏振片上，当P、Q两偏振片的透振方向夹角为以下哪些度数时，透射光的强度最弱（)A.0°B.30°C.60°D.90°10．通过一块偏振片分别去观察电灯、蜡烛、月亮、反光的黑板的光，当以入射光线为轴转动偏振片时，能够观察到光线强弱有变化的是（）A、电灯B、蜡烛C、月亮D、反光的黑板1、B2、D3、C4、AC5、BCD6、D7、A8、ACD9、A10、CD