1、3.光的衍射与偏振4.激光 学学习习目目标标1.1.知道光产生明显衍射现象的条件知道光产生明显衍射现象的条件,了解几了解几种不同衍射现象的图样。种不同衍射现象的图样。2.2.能用衍射知识对生活中的现象进行解释和能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析。分析。3.3.认识光的偏振现象认识光的偏振现象,知道光是横波。知道光是横波。4.4.知道偏振光和自然光的区别知道偏振光和自然光的区别,能用偏振知能用偏振知识来解释生活中的一些常见的光学现象。识来解释生活中的一些常见的光学现象。5.5.了解激光的特性及应用。了解激光的特性及应用。一、光的衍射一、光的衍射1.1.定义定义:光通过很小的狭缝光通过很小的
2、狭缝(或圆孔或圆孔)时时,明显地偏离了明显地偏离了_的方向的方向,在屏上应该出现阴影的区域出现明条在屏上应该出现阴影的区域出现明条纹或亮斑纹或亮斑,应该属于亮区的地方也会出现应该属于亮区的地方也会出现_的现象。的现象。2.2.衍射图像衍射图像:衍射时产生的衍射时产生的_或光环。或光环。直线传播直线传播暗条纹或暗斑暗条纹或暗斑明暗条纹明暗条纹3.3.单缝衍射单缝衍射:单色光通过狭缝时单色光通过狭缝时,在屏幕上出现在屏幕上出现_相相间的条纹间的条纹,中央为中央为_条纹条纹,中央条纹最中央条纹最_最亮最亮,其余条其余条纹变纹变_变暗变暗;白光通过狭缝时白光通过狭缝时,在屏上出现在屏上出现_条纹条纹,
3、中央为中央为_条纹。条纹。4.4.圆孔衍射圆孔衍射:光通过小孔时光通过小孔时(孔很小孔很小)在屏幕上会出现在屏幕上会出现_相间的圆环。相间的圆环。明暗明暗亮亮窄窄彩色彩色白白明暗明暗宽宽5.5.泊松亮斑泊松亮斑:障碍物的衍射现象。障碍物的衍射现象。在单色光传播途中在单色光传播途中,放一个较小的圆形障碍物放一个较小的圆形障碍物,会发现会发现在阴影中心有一个在阴影中心有一个_,_,这就是著名的泊松亮斑。这就是著名的泊松亮斑。亮斑亮斑【想一想】【想一想】衍射和干涉条纹都是明暗相间的衍射和干涉条纹都是明暗相间的,所以二者所以二者是一样的是一样的,对吗对吗?提示提示:不一样。衍射条纹是中间最宽、最亮不一
4、样。衍射条纹是中间最宽、最亮,从中央向从中央向两侧逐渐变窄、变暗两侧逐渐变窄、变暗;干涉条纹是等间距的条纹干涉条纹是等间距的条纹,即宽即宽度和亮度相同。度和亮度相同。二、光的偏振二、光的偏振1.1.偏振现象偏振现象:当狭缝的方向与绳的振动方向当狭缝的方向与绳的振动方向_时时,绳绳上横波可以传过去上横波可以传过去;当狭缝的方向与绳的振动方向当狭缝的方向与绳的振动方向_时时,绳上横波不能通过。绳上横波不能通过。2.2.偏振片偏振片:用特定材料制成用特定材料制成,它有一个特殊的方向叫透它有一个特殊的方向叫透光方向光方向,只有光振动方向与透光方向只有光振动方向与透光方向_的光波才能的光波才能通过偏振片
5、。通过偏振片。相同相同垂垂直直平行平行3.3.光的分类光的分类:(1)(1)偏振光偏振光:理论证明电磁波是理论证明电磁波是_,_,光是光是_,_,光振光振动的方向与传播方向动的方向与传播方向_,_,如果光振动的方向限在一如果光振动的方向限在一个平面个平面,这种光叫这种光叫_。(2)(2)自然光自然光:太阳、电灯等普通光源发出的光太阳、电灯等普通光源发出的光,是由大是由大量的、振动方向不同而量的、振动方向不同而_的线偏振光组成的。的线偏振光组成的。(3)(3)光的偏振现象证明光是光的偏振现象证明光是_。横波横波电磁波电磁波垂直垂直线偏振光线偏振光互不相干互不相干横波横波【判一判】【判一判】(1)
6、(1)自然光与偏振光之间可以相互转化。自然光与偏振光之间可以相互转化。()(2)(2)偏振现象说明光波属于横波。偏振现象说明光波属于横波。()(3)(3)只有利用偏振片才能获得偏振光。只有利用偏振片才能获得偏振光。()提示提示:(1)(1)。自然光经过偏振片后可以变成偏振光。自然光经过偏振片后可以变成偏振光,但但偏振光无法重新变成自然光。偏振光无法重新变成自然光。(2)(2)。光波能够发生偏振现象。光波能够发生偏振现象,只有横波才有偏振现只有横波才有偏振现象。象。(3)(3)。光源发出的光线经过介质反射和折射后也可变。光源发出的光线经过介质反射和折射后也可变为偏振光。为偏振光。三、激光三、激光
7、1.1.激光的特性激光的特性:激光具有激光具有_大、大、_性好、单色性性好、单色性好、好、_好、覆盖波段宽而且可调谐的特点。好、覆盖波段宽而且可调谐的特点。2.2.激光的应用激光的应用:激光加工、激光全息照相、激光加工、激光全息照相、_、_、激光医学、激光照排、光盘等。、激光医学、激光照排、光盘等。强度强度方向方向相干性相干性激光检测激光检测激光通信激光通信【想一想】【想一想】激光由于方向性强激光由于方向性强,所以能发生干涉现象所以能发生干涉现象,这种说法正确吗这种说法正确吗?提示提示:不正确。激光由于单色性好不正确。激光由于单色性好,所以才能发生干涉所以才能发生干涉现象。现象。知识点一知识点
8、一衍射图样的特点比较衍射图样的特点比较思考探究思考探究:如图所示是几种常见的光的衍射现象如图所示是几种常见的光的衍射现象,请问请问:单色光的单色光的衍射图样与单色光的双缝干涉图样有何不同衍射图样与单色光的双缝干涉图样有何不同?提示提示:单色光的双缝干涉图样条纹间距和条纹宽度均相单色光的双缝干涉图样条纹间距和条纹宽度均相等等,而单色光的衍射图样条纹间距和条纹宽度均不相等。而单色光的衍射图样条纹间距和条纹宽度均不相等。【归纳总结】【归纳总结】1.1.三种衍射图样比较三种衍射图样比较:(1)(1)单缝衍射图样单缝衍射图样:中央条纹最亮中央条纹最亮,越向两边越暗越向两边越暗;条纹间距不等条纹间距不等,
9、越靠外越靠外,条纹间距越小条纹间距越小,中央条纹最宽中央条纹最宽,两边条纹宽度变窄。两边条纹宽度变窄。缝变窄通过的光变少缝变窄通过的光变少,而光分布的范围更宽而光分布的范围更宽,所以亮所以亮条纹的亮度降低。条纹的亮度降低。中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单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缝宽度有关,入射光波长越大入射光波长越大,单缝越窄单缝越窄,中央亮条纹的中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。宽度及条纹间距就越大。用白光做单缝衍射实验时用白光做单缝衍射实验时,中央亮条纹是白色的中央亮条纹是白色的,两两边是彩色条纹边是彩色条纹,中央亮条纹仍然最宽最亮。中央亮条纹仍然
10、最宽最亮。(2)(2)圆孔衍射图样圆孔衍射图样:中央是大且亮的圆形亮斑中央是大且亮的圆形亮斑,周围分布着明暗相间的同周围分布着明暗相间的同心圆环心圆环,且越靠外且越靠外,圆形亮条纹的亮度越弱圆形亮条纹的亮度越弱,宽度越小宽度越小,如图所示。如图所示。圆孔越小圆孔越小,中央亮斑的直径越大中央亮斑的直径越大,同时亮度越弱。同时亮度越弱。用不同色光照射圆孔时用不同色光照射圆孔时,得到的衍射图样的大小和位得到的衍射图样的大小和位置不同置不同,波长越大波长越大,中央圆形亮斑的直径越大。中央圆形亮斑的直径越大。白光的圆孔衍射图样中白光的圆孔衍射图样中,中央是大且亮的白色光斑中央是大且亮的白色光斑,周围是彩
11、色同心圆环。周围是彩色同心圆环。只有圆孔足够小时才能得到明显的衍射图样。在圆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孔由较大直径逐渐减小的过程中,光屏上依次得到几种光屏上依次得到几种不同的现象不同的现象圆形亮斑圆形亮斑(光的直线传播光的直线传播)、光源的像、光源的像(小孔成像小孔成像)、明暗相间的圆环、明暗相间的圆环(衍射图样衍射图样)。(3)(3)不透明的小圆板衍射图样不透明的小圆板衍射图样(泊松亮斑泊松亮斑):):中央是亮斑。中央是亮斑。形成泊松亮斑时形成泊松亮斑时,圆板阴影的边缘是模糊的圆板阴影的边缘是模糊的,在阴影在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。外
12、还有不等间距的明暗相间的圆环。周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。2.2.单缝衍射与双缝干涉的比较单缝衍射与双缝干涉的比较:名称名称项目项目单缝衍射单缝衍射双缝干涉双缝干涉不不同同点点产生产生条件条件只要狭缝足够小只要狭缝足够小,任何光都能发生任何光都能发生频率相同的两列光频率相同的两列光波相遇叠加波相遇叠加条纹条纹宽度宽度条纹宽度不等条纹宽度不等,中中央最宽央最宽条纹宽度相等条纹宽度相等条纹条纹间距间距各相邻条纹间距各相邻条纹间距不等不等各相邻条纹等间距各相邻条纹等间距亮度亮度中央条纹最亮中央条纹最亮,两两边变暗边变暗条纹清晰条纹清晰,亮度基亮度基本相
13、等本相等名称名称项目项目单缝衍射单缝衍射双缝干涉双缝干涉相相同同点点成因成因都有明暗相间的条纹都有明暗相间的条纹,条纹都是光波叠条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果加时加强或削弱的结果意义意义都是波特有的现象都是波特有的现象,表明光是一种波表明光是一种波【特别提醒】【特别提醒】(1)(1)衍射现象是否明显方面衍射现象是否明显方面:入射光波长越大入射光波长越大,障碍物、障碍物、小孔和狭缝的尺寸越小小孔和狭缝的尺寸越小,衍射现象越明显。衍射现象越明显。(2)(2)衍射条纹的亮度方面衍射条纹的亮度方面:小孔和狭缝的尺寸越小小孔和狭缝的尺寸越小,衍射衍射条纹的亮度越小。条纹的亮度越小。【典例示范】【典例
14、示范】(多选多选)在单缝衍射实验中在单缝衍射实验中,下列说法正确下列说法正确的是的是()A.A.将入射光由黄光换成绿光将入射光由黄光换成绿光,衍射条纹变窄衍射条纹变窄B.B.使单缝宽度变小使单缝宽度变小,衍射条纹变窄衍射条纹变窄C.C.衍射现象中的明暗条纹是光叠加的结果衍射现象中的明暗条纹是光叠加的结果D.D.增大单缝到屏的距离增大单缝到屏的距离,衍射条纹变宽衍射条纹变宽【解题探究】【解题探究】(1)(1)在单缝衍射实验中在单缝衍射实验中,发生明显衍射现象的条件是什发生明显衍射现象的条件是什么么?提示提示:在单缝衍射实验中在单缝衍射实验中,单缝越窄单缝越窄,入射光的波长越长入射光的波长越长,衍
15、射现象越明显。衍射现象越明显。(2)(2)衍射条纹的宽度跟什么有关系衍射条纹的宽度跟什么有关系?提示提示:单缝越窄单缝越窄,入射光的波长越长入射光的波长越长,衍射条纹越宽衍射条纹越宽;单单缝到屏的距离越大缝到屏的距离越大,衍射条纹也越宽。衍射条纹也越宽。【正确解答】【正确解答】选选A A、C C、D D。在单缝衍射实验中。在单缝衍射实验中,单缝越单缝越窄窄,入射光的波长越长入射光的波长越长,衍射现象越明显衍射现象越明显,表现为衍射条表现为衍射条纹越宽纹越宽,B,B错误错误;因黄光的波长比绿光长因黄光的波长比绿光长,A,A正确正确;可将单可将单缝视为几组双缝的组合缝视为几组双缝的组合,所以衍射现
16、象中的明暗条纹同所以衍射现象中的明暗条纹同样是光相遇叠加的结果样是光相遇叠加的结果,C,C正确正确;与双缝干涉相似与双缝干涉相似,增大增大单缝到屏的距离单缝到屏的距离,衍射条纹变宽衍射条纹变宽,D,D正确。故选正确。故选A A、C C、D D。【过关训练】【过关训练】1.(20161.(2016乐山高二检测乐山高二检测)在光的单缝衍射实验中可观在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样察到清晰的亮暗相间的图样,下列四幅图片中属于光的下列四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是单缝衍射图样的是()A.aA.a、c cB.bB.b、c cC.aC.a、d dD.bD.b、d d【解析】【解析】选选
17、D D。由题图可知。由题图可知a a为双缝干涉图样为双缝干涉图样,b,b、d d为单为单缝衍射图样缝衍射图样,c,c为小孔衍射图样为小孔衍射图样,故选项故选项D D正确。正确。2.(2.(多选多选)(2016)(2016巴中高二检测巴中高二检测)关于衍射关于衍射,下列说法正下列说法正确的是确的是()A.A.衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果B.B.双缝干涉中也存在衍射现象双缝干涉中也存在衍射现象C.C.一切波都很容易发生明显的衍射现象一切波都很容易发生明显的衍射现象D.D.影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观
18、事实【解析】【解析】选选A A、B B。衍射图样是复杂的光波的叠加现象。衍射图样是复杂的光波的叠加现象,双缝干涉中光通过三个狭缝时均发生衍射现象双缝干涉中光通过三个狭缝时均发生衍射现象,一般现一般现象中既有干涉又有衍射。一切波都能发生衍射象中既有干涉又有衍射。一切波都能发生衍射,但要发但要发生明显的衍射生明显的衍射,需要满足障碍物的尺寸小于或相当于波需要满足障碍物的尺寸小于或相当于波长的条件。长的条件。【补偿训练】【补偿训练】1.(1.(多选多选)用卡尺观察光的衍射现象时用卡尺观察光的衍射现象时,下列说法中正确下列说法中正确的是的是()A.A.卡尺形成的狭缝应平行于日光灯卡尺形成的狭缝应平行于
19、日光灯,且狭缝远离日光灯且狭缝远离日光灯,人眼也远离狭缝进行观察人眼也远离狭缝进行观察B.B.卡尺狭缝平行于日光灯观察时卡尺狭缝平行于日光灯观察时,可观察到中央为白色可观察到中央为白色光带光带,两侧为彩色光带两侧为彩色光带,且彩带平行于日光灯且彩带平行于日光灯C.C.狭缝由狭缝由0.5 mm0.5 mm宽度缩小到宽度缩小到0.2 mm,0.2 mm,条纹间距变宽条纹间距变宽,亮亮度变暗度变暗D.D.狭缝由狭缝由0.5 mm0.5 mm宽度扩展到宽度扩展到0.8 mm,0.8 mm,条纹间距变宽条纹间距变宽,亮亮度变暗度变暗【解析】【解析】选选B B、C C。用卡尺狭缝平行于日光灯。用卡尺狭缝平
20、行于日光灯,狭缝远离狭缝远离日光灯日光灯,眼睛应靠近狭缝进行观察眼睛应靠近狭缝进行观察,观察到平行于日光观察到平行于日光灯的彩色条纹灯的彩色条纹,且中央为白色条纹且中央为白色条纹,A,A错误、错误、B B正确正确;狭缝狭缝越小越小,衍射现象越明显衍射现象越明显,即条纹间距变宽即条纹间距变宽,但亮度变暗但亮度变暗,C,C正确、正确、D D错误。错误。2.(2.(多选多选)对衍射现象的定性分析对衍射现象的定性分析,正确的是正确的是()A.A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生传播的光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生传播的现象现象B.B.衍射条纹图样是光波相互叠加的结果衍射条纹图样是光波相互
21、叠加的结果C.C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D.D.光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论【解析】【解析】选选A A、B B、C C。衍射现象是波绕过障碍物发生传。衍射现象是波绕过障碍物发生传播的现象播的现象,衍射条纹是波的叠加的结果衍射条纹是波的叠加的结果,干涉、衍射是干涉、衍射是一切波所具有的特性一切波所具有的特性,所以选项所以选项A A、B B、C C正确。光的直正确。光的直线传播只是近似的线传播只是近似的,只有在光的波长比障碍物尺寸小得只有在光的波长比障碍物尺寸小得多的情况下多的情况下,光才被看
22、作是沿直线传播的光才被看作是沿直线传播的,所以光的衍所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的射现象和直线传播是不矛盾的,所以选项所以选项D D错误。错误。【规律方法】【规律方法】区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法法(1)(1)根据条纹的宽度区分根据条纹的宽度区分:双缝干涉的条纹是等宽的双缝干涉的条纹是等宽的,条条纹间的距离也是相等的纹间的距离也是相等的;而单缝衍射的条纹而单缝衍射的条纹,中央亮条中央亮条纹最宽纹最宽,两侧的条纹变窄。两侧的条纹变窄。(2)(2)根据亮条纹的亮度区分根据亮条纹的亮度区分:双缝干涉条纹双缝干涉条纹,从中央亮纹从中央亮纹往两侧亮度变化很
23、小往两侧亮度变化很小;而单缝衍射条纹中央亮纹最亮而单缝衍射条纹中央亮纹最亮,两侧的亮纹逐渐变暗。两侧的亮纹逐渐变暗。知识点二知识点二自然光和偏振光自然光和偏振光思考探究思考探究:如图所示分别为自然光和偏振如图所示分别为自然光和偏振光的传播方向与振动方向之间光的传播方向与振动方向之间关系的示意图关系的示意图,请问自然光与偏请问自然光与偏振光的主要区别是什么振光的主要区别是什么?提示提示:在垂直于传播方向的平面内在垂直于传播方向的平面内,自然光沿所有方向自然光沿所有方向振动振动,偏振光沿某一特定方向振动。偏振光沿某一特定方向振动。【归纳总结】【归纳总结】1.1.偏振片和透振方向偏振片和透振方向:偏
24、振片由特定的材料制成偏振片由特定的材料制成,每个偏振片都有一个特定的每个偏振片都有一个特定的方向方向,只有沿着某个特定方向振动的光波才能顺利通过只有沿着某个特定方向振动的光波才能顺利通过偏振片偏振片,这个方向叫作这个方向叫作“透振方向透振方向”。2.2.光的偏振现象表明光是一种横波。光的偏振现象表明光是一种横波。3.3.自然光与偏振光的比较自然光与偏振光的比较:自然光自然光(非偏振光非偏振光)偏振光偏振光不不同同点点光的来源光的来源 直接从光源发出的光直接从光源发出的光自然光通过起偏器后自然光通过起偏器后的光或由某种介质反的光或由某种介质反射或折射的光射或折射的光光的振光的振动方向动方向在垂直
25、于光的传播方向在垂直于光的传播方向的平面内的平面内,光振动沿所有光振动沿所有方向方向,且沿各个方向振动且沿各个方向振动的光波的强度都相同的光波的强度都相同在垂直于光的传播方在垂直于光的传播方向的平面内向的平面内,光振动光振动沿某个特定方向沿某个特定方向(与与起偏器透振方向一致起偏器透振方向一致)自然光自然光(非偏振光非偏振光)偏振光偏振光相同点相同点不管是自然光还是偏振光不管是自然光还是偏振光,传播方向与振传播方向与振动方向一定垂直动方向一定垂直【典例示范】【典例示范】(多选多选)如图所示如图所示,A,A、B B为两偏振片为两偏振片,一束一束自然光沿自然光沿OOOO方向射向方向射向A,A,此时
26、在光屏此时在光屏C C上上,透射光的强透射光的强度最大度最大,则下列说法中正确的是则下列说法中正确的是()A.A.此时此时A A、B B的透振方向平行的透振方向平行B.B.只有将只有将B B绕绕OOOO轴顺时针旋转轴顺时针旋转9090,屏上透射光的强度屏上透射光的强度才最弱才最弱,几乎为零几乎为零C.C.不论将不论将A A或或B B绕绕OOOO轴旋转轴旋转9090,屏上透射光的强度都屏上透射光的强度都最弱最弱,几乎为零几乎为零D.D.将将A A沿顺时针旋转沿顺时针旋转180180,屏上透射光的强度最弱屏上透射光的强度最弱,几乎几乎为零为零【解题探究】【解题探究】(1)(1)偏振片的作用是什么偏
27、振片的作用是什么?提示提示:只有与偏振片的透振方向一致的光波才能通过。只有与偏振片的透振方向一致的光波才能通过。(2)(2)光在什么情况下通过两偏振片的强度最强光在什么情况下通过两偏振片的强度最强?提示提示:当两偏振片的透振方向平行时当两偏振片的透振方向平行时,屏上透射光的强屏上透射光的强度最强。度最强。【正确解答】【正确解答】选选A A、C C。当。当A A、B B两偏振片的透振方向平两偏振片的透振方向平行时行时,光屏上的光强度最大光屏上的光强度最大;当二者透振方向垂直时当二者透振方向垂直时,光光屏上的光强度最小屏上的光强度最小,几乎为零几乎为零,A,A、C C正确。正确。【过关训练】【过关
28、训练】1.(1.(多选多选)鉴别奶粉的质量鉴别奶粉的质量,奶粉的碳水化合物奶粉的碳水化合物(糖糖)的含的含量是一个重要指标量是一个重要指标,可以用可以用“旋光法旋光法”来测量糖溶液的来测量糖溶液的浓度浓度,从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后,偏偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度,这一角度这一角度称为称为“旋光度旋光度”,的值只与糖溶液的浓度的值只与糖溶液的浓度有关有关,将将的测量值与标准值相比较的测量值与标准值相比较,就能确定被测样就能确定被测样品的含糖量了。如图所示品的含糖量了。如图所示,S,S
29、是自然光源是自然光源,A,A、B B是偏振片是偏振片,转动转动B,B,使到达使到达O O处的光最强处的光最强,然后将被测样品然后将被测样品P P置于置于A A、B B之间之间,则下列说法中正确的是则下列说法中正确的是()A.A.到达到达O O处光的强度会明显减弱处光的强度会明显减弱B.B.到达到达O O处光的强度不会明显减弱处光的强度不会明显减弱C.C.将偏振片将偏振片B B转动一个角度转动一个角度,使得使得O O处光的强度仍为最大处光的强度仍为最大,偏振片偏振片B B转过的角度等于转过的角度等于D.D.将偏振片将偏振片A A转动一个角度转动一个角度,使得使得O O处光的强度仍为最大处光的强度
30、仍为最大,偏振片偏振片A A转过的角度等于转过的角度等于【解析】【解析】选选A A、C C、D D。选自然光通过偏振片后得到垂直。选自然光通过偏振片后得到垂直于光的传播方向与偏振片的透振方向平行的偏振光于光的传播方向与偏振片的透振方向平行的偏振光,该该偏振光经被测样品后偏振光经被测样品后,其偏振方向发生了偏转其偏振方向发生了偏转,即相对即相对于光的传播方向向左或向右旋转一个角度于光的传播方向向左或向右旋转一个角度,到达到达B B的的光的偏振方向与光的偏振方向与B B的透振方向不完全一致的透振方向不完全一致,故故O O处光的强处光的强度会明显减弱度会明显减弱,故故A A正确正确,B,B错误错误;
31、若将若将A A或或B B转动一个角度转动一个角度,使得使得O O处光的强度仍为最大处光的强度仍为最大,说明它们转过的角度等于说明它们转过的角度等于,故故C C、D D都正确。都正确。2.(2.(多选多选)(2016)(2016达州高二检测达州高二检测)如图如图,P,P是一偏振片是一偏振片,P,P的透振方向的透振方向(用带箭头的实线表示用带箭头的实线表示)为竖直方向。下列为竖直方向。下列四种入射光束中哪几种照射四种入射光束中哪几种照射P P时能在时能在P P的另一侧观察到的另一侧观察到透射光透射光()A.A.太阳光太阳光B.B.沿竖直方向振动的光沿竖直方向振动的光C.C.沿水平方向振动的光沿水平
32、方向振动的光D.D.沿与竖直方向成沿与竖直方向成4545角振动的光角振动的光【解析】【解析】选选A A、B B、D D。当光的振动方向与偏振片的透振。当光的振动方向与偏振片的透振方向平行时方向平行时,透光最强透光最强;垂直时垂直时,无光透过无光透过;若为某一角若为某一角度时度时,有部分光透过有部分光透过;太阳光是自然光太阳光是自然光,沿各个方向的振沿各个方向的振动都存在动都存在,因此选项因此选项A A、B B、D D正确。正确。【补偿训练】【补偿训练】1.1.如图所示如图所示,让太阳光或白炽灯光先后通过偏振片让太阳光或白炽灯光先后通过偏振片P P和和Q,Q,以光的传播方向为轴旋转偏振片以光的传
33、播方向为轴旋转偏振片P P或或Q Q可以看到透射光可以看到透射光的强度会发生变化的强度会发生变化,这是光的偏振现象。这个实验表明这是光的偏振现象。这个实验表明 ()A.A.光是电磁波光是电磁波B.B.光是一种横波光是一种横波C.C.光是一种纵波光是一种纵波D.D.光是概率波光是概率波【解析】【解析】选选B B。太阳光或白炽灯发出的光是自然光。太阳光或白炽灯发出的光是自然光,当当通过偏振片通过偏振片P P后变为偏振光后变为偏振光,旋转旋转P P或或Q Q时时,通过通过P P的偏振的偏振光的振动方向和通过光的振动方向和通过Q Q的偏振方向不平行时的偏振方向不平行时,光屏上透光屏上透射光的强度就会发
34、生变化射光的强度就会发生变化,该实验说明光是一种横波。该实验说明光是一种横波。2.(2.(多选多选)在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片振片P P和和Q,Q,在在Q Q的后边放上光屏的后边放上光屏,以下说法正确的是以下说法正确的是 ()A.QA.Q不动不动,旋转偏振片旋转偏振片P,P,屏上光的亮度不变屏上光的亮度不变B.QB.Q不动不动,旋转偏振片旋转偏振片P,P,屏上光的亮度时强时弱屏上光的亮度时强时弱C.PC.P不动不动,旋转偏振片旋转偏振片Q,Q,屏上光的亮度不变屏上光的亮度不变D.PD.P不动不动,旋转偏振片旋转偏振片Q,Q,屏上光的亮度时强
35、时弱屏上光的亮度时强时弱【解析】【解析】选选B B、D D。P P是起偏器是起偏器,它的作用是把太阳光它的作用是把太阳光(自自然光然光)转变为偏振光转变为偏振光,该偏振光的振动方向与该偏振光的振动方向与P P的透振方的透振方向一致向一致,所以当所以当Q Q与与P P的透振方向平行时的透振方向平行时,通过通过Q Q的光强最的光强最大大;当当Q Q与与P P的透振方向垂直时的透振方向垂直时,通过通过Q Q的光强最小的光强最小,即无即无论旋转论旋转P P或或Q,Q,屏上的光强都是时强时弱。屏上的光强都是时强时弱。知识点三知识点三激光及其应用激光及其应用思考探究思考探究:激光作为一种人造光源在科研、通
36、讯、工业生产、军激光作为一种人造光源在科研、通讯、工业生产、军事科技等领域都有着广泛应用事科技等领域都有着广泛应用,如激光干涉仪、激光切如激光干涉仪、激光切割机、激光炮等。激光的应用如此广泛割机、激光炮等。激光的应用如此广泛,激光到底具有激光到底具有哪些特性哪些特性?提示提示:激光具有单色性好、相干性好、方向性好、亮度激光具有单色性好、相干性好、方向性好、亮度高等特点。高等特点。【归纳总结】【归纳总结】1.1.激光的产生激光的产生:激光是原子受激辐射产生的光激光是原子受激辐射产生的光,发光的发光的方向、频率、偏振方向均相同方向、频率、偏振方向均相同,两列相同激光相遇可以两列相同激光相遇可以发生
37、干涉。激光是人工产生的相干光。发生干涉。激光是人工产生的相干光。2.2.激光的特点激光的特点:(1)(1)激光是人工产生的相干光激光是人工产生的相干光,其单色性好其单色性好,相干性好。相干性好。激光的频率单一激光的频率单一,相干性非常好相干性非常好,颜色特别纯。用激光颜色特别纯。用激光做衍射、干涉实验做衍射、干涉实验,效果很好。效果很好。(2)(2)激光的平行度好。从激光器发出的激光具有极好的激光的平行度好。从激光器发出的激光具有极好的平行性平行性,几乎是一束方向不变、发散角很小的平行光。几乎是一束方向不变、发散角很小的平行光。传播几千米后传播几千米后,激光斑扩展范围不过几厘米激光斑扩展范围不
38、过几厘米,而探照灯而探照灯的光束能扩展到几十米范围。的光束能扩展到几十米范围。(3)(3)亮度高。激光可以在很小的空间和很短的时间内集亮度高。激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。中很大的能量。【典例示范】【典例示范】激光具有相干性好、平行度好、亮度高激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点等特点,在科学技术和日常生活中应用广泛在科学技术和日常生活中应用广泛,下面关于下面关于激光的叙述正确的是激光的叙述正确的是()A.A.激光是纵波激光是纵波B.B.频率相同的激光在不同介质中的波长相同频率相同的激光在不同介质中的波长相同C.C.两束频率不同的激光能产生干涉现象两束频率不同的激光能产
39、生干涉现象D.D.利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离离【解题探究】【解题探究】(1)(1)激光和普通光的共同点是什么激光和普通光的共同点是什么?提示提示:激光具有普通光的性质激光具有普通光的性质,是横波是横波,能发生光的反射、能发生光的反射、折射和偏振现象。折射和偏振现象。(2)(2)与普通光相比与普通光相比,激光还具有哪些特殊的性质激光还具有哪些特殊的性质?提示提示:具有强度大、方向性好、单色性好、相干性好等具有强度大、方向性好、单色性好、相干性好等特点。特点。【正确解答】【正确解答】选选D D。激光能发生偏振现象。激光能发生偏振现象,
40、激光是横激光是横波波,A,A错误错误;激光在介质中的波长为激光在介质中的波长为=,=,不同介质不同介质n n不同不同,所以波长不同所以波长不同,B,B错误错误;只有频率相同的两列波才只有频率相同的两列波才能产生干涉现象能产生干涉现象,C,C错误错误;利用激光平行度好的特点可以利用激光平行度好的特点可以测量月球和地球之间的距离测量月球和地球之间的距离,D,D正确。正确。cfn【过关训练】【过关训练】1.(1.(多选多选)下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.光纤通信利用了激光相干性好的特点光纤通信利用了激光相干性好的特点B.B.激光武器利用了激光强度大的特点激光武器利用了激光强度大的特点C
41、.C.激光写、读利用了激光强度大的特点激光写、读利用了激光强度大的特点D.D.激光加工、激光手术都利用了激光强度大的特点激光加工、激光手术都利用了激光强度大的特点【解析】【解析】选选A A、B B、D D。利用激光的相干性进行信息的传。利用激光的相干性进行信息的传递递,如利用激光相干性好进行光纤通信如利用激光相干性好进行光纤通信;利用激光的平利用激光的平行度好进行精确测量和数据采集行度好进行精确测量和数据采集,激光读、写等激光读、写等;利用利用激光的强度大进行激光切割和焊接以及激光手术激光的强度大进行激光切割和焊接以及激光手术,并应并应用于激光武器。用于激光武器。A A、B B、D D项正确项
42、正确,C,C项错误。项错误。2.2.让激光照到让激光照到VCDVCD机、机、CDCD机或计算机的光盘上机或计算机的光盘上,就可以就可以读出盘上记录的信息读出盘上记录的信息,经过处理后还原成声音或图像经过处理后还原成声音或图像,这是利用激光的这是利用激光的()A.A.方向性好方向性好,可以会聚到很小的一点上可以会聚到很小的一点上B.B.相干性好相干性好,可以很容易形成干涉图样可以很容易形成干涉图样C.C.强度大强度大,可以在很短时间内集中很大的能量可以在很短时间内集中很大的能量D.D.波长短波长短,很容易发生明显的衍射现象很容易发生明显的衍射现象【解析】【解析】选选A A。激光的特点之一是方向性
43、好。激光的特点之一是方向性好,它可以会它可以会聚到一个很小的点上聚到一个很小的点上,DVD,DVD、VCDVCD、CDCD唱机或电脑上的光唱机或电脑上的光驱及刻录设备就利用了激光的这一特点驱及刻录设备就利用了激光的这一特点,A,A正确正确,B,B、C C、D D错误。错误。【补偿训练】【补偿训练】1.1.下列应用激光的事例中错误的是下列应用激光的事例中错误的是()A.A.利用激光进行长距离精确测量利用激光进行长距离精确测量B.B.利用激光进行通信利用激光进行通信C.C.利用激光进行室内照明利用激光进行室内照明D.D.利用激光加工坚硬材料利用激光加工坚硬材料【解析】【解析】选选C C。利用激光可
44、以进行测量、通信、加工坚。利用激光可以进行测量、通信、加工坚硬材料等。激光单向性好硬材料等。激光单向性好,不利于室内照明不利于室内照明,并且大功并且大功率的激光要靠专门的激光器产生率的激光要靠专门的激光器产生,成本太高成本太高,且由于激且由于激光的能量集中光的能量集中,会对人体产生伤害。因此选项会对人体产生伤害。因此选项C C所述激所述激光的应用是错误的。光的应用是错误的。2.2.对于激光对于激光,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.激光是自然光被放大而产生的激光是自然光被放大而产生的B.B.激光的单色性好、相干性好激光的单色性好、相干性好C.C.激光的能量一定大于其他光的能量激光的能
45、量一定大于其他光的能量D.D.激光的传播速度比普通光大激光的传播速度比普通光大【解析】【解析】选选B B。激光是由人工产生的光。激光是由人工产生的光,它具有平行度它具有平行度好、相干性强和亮度高的特点好、相干性强和亮度高的特点,其传播速度仍然是光速。其传播速度仍然是光速。【规律方法】【规律方法】激光的应用举例与对应的特性激光的应用举例与对应的特性(1)(1)激光雷达激光雷达:对准目标发出一个极短的激光脉冲对准目标发出一个极短的激光脉冲,测量测量发射脉冲和收到回波的时间间隔发射脉冲和收到回波的时间间隔,结合发射的方向结合发射的方向,就就可探知目标的方位和距离可探知目标的方位和距离,结合多普勒效应
46、结合多普勒效应,还可以求还可以求出目标的运动速度。出目标的运动速度。(利用激光的平行度好利用激光的平行度好)(2)(2)读盘读盘:激光的平行度很好激光的平行度很好,可以会聚到很小的一点可以会聚到很小的一点,让会聚点照射到让会聚点照射到VCDVCD碟片、碟片、CDCD碟片、计算机的光盘上碟片、计算机的光盘上,就可读出光盘上记录的信息。就可读出光盘上记录的信息。(利用激光的平行度好利用激光的平行度好)(3)(3)医用激光刀医用激光刀:可以用于医疗的某些手术上可以用于医疗的某些手术上,具有手术具有手术时间短、损伤小、不会引起细菌感染、止血快等优点。时间短、损伤小、不会引起细菌感染、止血快等优点。(利
47、用激光的亮度高利用激光的亮度高)【拓展例题】【拓展例题】考查内容考查内容:光的偏振的应用光的偏振的应用【典例示范】【典例示范】在拍摄日落时水面下的景物时在拍摄日落时水面下的景物时,应在照相应在照相机镜头前装一个偏振片机镜头前装一个偏振片,其目的是其目的是()A.A.减弱反射光减弱反射光,从而使景物的像清晰从而使景物的像清晰B.B.增强反射光增强反射光,从而使景物的像清晰从而使景物的像清晰C.C.增强透射光增强透射光,从而使景物的像清晰从而使景物的像清晰D.D.减弱透射光减弱透射光,从而使景物的像清晰从而使景物的像清晰【正确解答】【正确解答】选选A A。由于反射光的干扰。由于反射光的干扰,景物的像常常景物的像常常比较模糊比较模糊,装上偏振片的目的是减弱反射光装上偏振片的目的是减弱反射光,且透振方且透振方向与反射光的振动方向垂直向与反射光的振动方向垂直,但不能增强透射光。但不能增强透射光。答案速填答案速填:振动方向振动方向 kk平整程度平整程度增透膜单缝衍射圆孔衍射增透膜单缝衍射圆孔衍射dl
