2012优化方案物理：13.6-光的偏振-课件(人教版选修3-4)

2012优化方案物理：13.6光的偏振课件（人教版选修3-4）第六节光的偏振课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练第六节光的偏振课标定位学习目标：1.认识光的衍射现象和偏振现象，知道光波是一种横波．2．知道光产生明显衍射的条件及衍射图样的特点．3．知道偏振光和自然光的区别，知道偏振现象的一些简单应用．重点难点：1.光发生明显衍射的条件．2．衍射条纹的特点及影响中央条纹宽度的因素．3．偏振光的特点．课前自主学案一、光的衍射1．产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多．2．几种不同的衍射现象(1)单缝衍射①现象用平行单色光照射狭缝，当狭缝较____时，在屏上产生一条宽度与狭缝相当的亮线．宽当狭缝调至足够____时，屏上出现的亮线尽管亮度变暗，但宽度反而变宽了．当光在透过足够窄的狭缝时，会绕过缝的边缘传播到相当宽的地方．②衍射条纹的特点中央条纹最_____、最___，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越_____，亮度越_____．狭缝越窄，中央亮条纹越______．窄宽亮窄小宽(2)圆孔衍射①现象用点光源照射直径足够小的圆孔时，在屏上光能到达的范围会远远超过沿直线传播所应照明的区域．②衍射图样的特点明暗相间的_____条纹，中央为_____亮斑．圆形较大(3)泊松亮斑——障碍物的衍射①现象用平行光照射一个不透光的小圆盘时，在圆盘阴影中心出现一个亮斑．②衍射图样特点圆形阴影中心有______，与小孔衍射图样有明显区别．亮点二、衍射光栅1．衍射光栅的结构：由许多________的狭缝________地排列起来形成的光学元件．2．衍射图样的特点：与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度______，亮度________．3．衍射光栅的种类：反射光栅、透射光栅．等宽等距离变窄增加三、光的偏振1．光的干涉和衍射现象说明光具有________，光的偏振现象说明光是______．2．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，只有沿这个方向振动的光波才能通过偏振片，这个方向叫做_________，偏振片对光波的作用就像狭缝对于机械波的作用一样．波动性横波透振方向3．光的分类(1)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上沿一切方向振动着的光，而且沿着各个方向振动的光波的______都相同．(2)偏振光①自然光通过偏振片(叫做起偏器)之后，只有振动方向与偏振片的透振方向______的光波才能顺利通过．也就是说，光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿着__________的方向振动．强度一致某个特定②平时看到的绝大部分光，都是不同程度的_________，自然光在玻璃、水面等表面反射时，反射光和折射光都是_________，入射角变化时______的程度也会变化．4．偏振现象的应用(1)照相机镜头前(2)数字式电子表、空调遥控器、数字式调谐收音机、计算器、数字多用表、带液晶显示的玩具等，它们的液晶显示器都用到了偏振现象．偏振光偏振光偏振核心要点突破一、三种衍射图样的特点比较1．单缝衍射图样(1)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．(2)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，入射光波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大．(3)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．2．圆孔衍射图样(1)中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着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．(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的过程中，光屏依次得到几种不同现象——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)用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大．(4)白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环．(5)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱．3．不透明小圆板的衍射图样(1)泊松亮斑图样中的亮环或暗环间距随半径增大而减小，如图13－5－1所示．(2)与圆孔衍射图样比较①均是明暗相间的圆形条纹，中心均有亮斑．②圆孔衍射图样中心亮斑较大，而泊松亮斑较小．③圆孔衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而增大，圆板衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而减小．图13－5－1二、单缝衍射与双缝干涉的比较单缝衍射双缝干涉不同点产生条件只要狭缝足够小，任何光都能发生频率相同的两列光波相遇叠加条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度中央条纹最亮，两边变暗清晰条纹，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹即时应用(即时突破，小试牛刀)1．如图13－5－2所示，甲、乙为单色光通过窄缝后形成的明暗相间的两种条纹图样．下列判断正确的是()A．甲为单缝衍射的图样B．乙为双缝干涉的图样C．甲为双缝干涉的图样D．乙为单缝衍射的图样答案：AB图13－5－2三、偏振现象1．横波、纵波的判定方法(1)直接看质点的振动方向与波传播方向的关系．若互相垂直，为横波；若在同一直线上，为纵波，这种方法适用于可看得见质点振动方向的机械波．(2)看波能否通过两个互相垂直且共线的“狭缝”，能通过两个“狭缝”的为纵波，不能通过的为横波．2．自然光和偏振光自然光(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起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(与起偏振器透振方向一致)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．(2)只有横波能发生偏振现象，光是横波．即时应用(即时突破，小试牛刀)2．对于光的偏振，下列说法正确的是()A．自然光是偏振光B．自然光通过偏振片后成为偏振光C．偏振光不能再通过偏振片D．如果偏振片的透振方向与偏振光的振动方向垂直，偏振光不能透过偏振片答案：BD课堂互动讲练对衍射现象的认识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拟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的直线传播的结论D．光的衍射现象说明了光具有波动性例1【精讲精析】光的干涉现象和衍射现象无疑地说明了光具有波动性，而小孔成像说明光沿直线传播，而要出现小孔成像，孔不能太小，光的直线传播规律只是近似的，只有在光的波长比障碍物小的情况下，光才可以看做是直进的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，它们是在不同条件下出现的两种现象，故上述选项中正确的是A、B、D.【答案】ABD变式训练1关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是()A．光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理B．光的干涉条纹是彩色的，衍射条纹是黑白相间的C．光的干涉现象说明光具有波动性，光的衍射现象不能说明这一点D．光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果解析：选D.从成因分析，光的干涉现象、衍射现象都是光波叠加的结果，两者都表明光是一种波．故A、C错，D正确．从条纹特点看，虽然条纹宽度、间距方面两者有所区别，但单色光的干涉条纹、衍射条纹都是明暗相间的，白光的干涉条纹、衍射条纹都是彩色的，故B错．例2在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是()A．将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄B．单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽影响衍射图样的因素【精讲精析】当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的路径越远，条纹间距也越大；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大；光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，故选项A、C、D正确．【答案】ACD【方法总结】透彻理解发生明显衍射的条件，再结合光波的特点(波长短、频率高)，本题就不难正确解答．变式训练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，小圆形的光斑，明暗相间彩色条纹，直至条纹消失解析：选D.当孔足够大时，由于光的直线传播，所以屏首先出现的是三角形光斑，之后随着小孔的继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆形光斑，随着小孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，出现了明暗相间的衍射条纹，最后随小孔的闭合而全部消失，所以只有D是正确的．关于自然光和偏振光，下列说法正确的是()A．自然光能产生光的干涉现象和衍射现象，而偏振光却不能B．只有自然光透过偏振片才能获得偏振光C．自然光只能是白光，而偏振光不能是白光D．自然光和偏振光都能使感光底片感光【思路点拨】光的振动沿各个方向均匀分布的光是自然光，只沿特定方向振动的光就是偏振光．对光的偏振现象的认识例3【自主解答】自然光和偏振光都产生干涉和衍射，都能使感光底片感光，A错D对；光的偏振现象并不罕见，除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的光绝大部分都是偏振光，B错，光的颜色由光的频率决定，与光的偏振方向无关，C错．【答案】D【方法总结】(1)偏振光和自然光只在振动方向上有区别，在其他方面无法区别．(2)偏振片不改变光的颜色，即不能改变光的频率．变式训练3在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q，在Q的后边放上光屏，如图13－5－3所示，则下列说法正确的是()A．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度不变B．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度时强时弱C．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度不变D．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度时强时弱图13－5－3解析：选BD.P是起偏器，它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光，该偏振光的振动方向与P的透振方向一致，所以当Q与P的透振方向平行时，通过Q的光强最大；当Q与P的透振方向垂直时通过Q的光强最小、即无论旋转P或Q，屏上的光强都是时强时弱．