1、5、6 光的衍射 光的偏振一、光的衍射一、光的衍射1.1.光的衍射现象光的衍射现象（1 1）单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现）单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现_相间相间的条纹，中央为的条纹，中央为_条纹，中央条纹最宽最亮，其余条纹变窄变条纹，中央条纹最宽最亮，其余条纹变窄变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现暗；白光通过狭缝时，在屏上出现_条纹，中央为条纹，中央为_条纹条纹.（2 2）圆孔衍射：光通过小孔（孔很小）时在屏幕上会出现）圆孔衍射：光通过小孔（孔很小）时在屏幕上会出现_相间的圆环相间的圆环.明暗明暗亮亮彩色彩色白白明明暗暗（3 3）泊松亮斑：障碍）泊松亮斑：障碍物物的衍射现
2、象的衍射现象.各各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，使影的轮廓种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，使影的轮廓模模糊糊不不清清.若在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现若在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，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.2.2.产生明显衍射现象的条件产生明显衍射现象的条件障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长_，甚至比光的波长还，甚至比光的波长还要要_.相比相比小小亮斑亮斑3.3.光的衍射现象和光的直线传播的关系光的衍射现象和光的直线传播的关系光的直线传播只是一个近似的规律，当光的
3、波长比光的直线传播只是一个近似的规律，当光的波长比_或或_尺寸小的多时，光可以看成沿直线传播；在小孔或障碍物尺寸小的多时，光可以看成沿直线传播；在小孔或障碍物尺尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还要小时，寸可以跟波长相比，甚至比波长还要小时，_现象就十现象就十分明分明显显.障障碍物碍物小小孔孔衍衍射射【判一判【判一判】（1 1）白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，）白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现象是光的衍射现象.().()（2 2）菜汤上的油花呈现彩色，是光的折射现象）菜汤上的油花呈现彩色，是光的折射现象.().()（3 3）隔着帐幔看远处的灯，见到灯
4、周围辐射彩色的光芒，是）隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒，是光的干涉现象光的干涉现象.().()提提示示：（1 1）白光通过盛水的玻璃杯发生折射，在适当的角度，）白光通过盛水的玻璃杯发生折射，在适当的角度，各色光分离较大，可看到彩色光，故（各色光分离较大，可看到彩色光，故（1 1）错）错.（2 2）光经过菜汤上油膜的前后两个表面发生反射，两列反射）光经过菜汤上油膜的前后两个表面发生反射，两列反射光波相互叠加，产生干涉条纹，是薄膜干涉现象，故（光波相互叠加，产生干涉条纹，是薄膜干涉现象，故（2 2）错）错.（3 3）远处灯发出的光经过帐幔的缝隙，产生衍射，因此可见）远处灯发出的光经过
5、帐幔的缝隙，产生衍射，因此可见到灯周围辐射彩色的光芒，故（到灯周围辐射彩色的光芒，故（3 3）错）错.二、光的偏振二、光的偏振1.1.偏振现象偏振现象（1 1）自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着）自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向上沿在垂直于传播方向上沿_的光，而且沿各个方向振的光，而且沿各个方向振动的光波的动的光波的_都相同都相同.（2 2）偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后，在垂直于传播）偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，沿着某一特定方向振动的光方向的平面上，沿着某一特定方向振动的光.自然光在玻璃、自然光在玻璃、水面、
6、木质桌面等表面的反射光和折射光都是水面、木质桌面等表面的反射光和折射光都是_光，入射角光，入射角变化时偏振的程度也有所变化变化时偏振的程度也有所变化.（3 3）只有横波才有偏振现象）只有横波才有偏振现象.一切方向振动一切方向振动强度强度偏振偏振2.2.偏振现象在生产生活中的应用偏振现象在生产生活中的应用（1 1）摄影中应用偏振光：为了消除反射光的影响，在镜头前）摄影中应用偏振光：为了消除反射光的影响，在镜头前安装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向安装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向_，阻挡了反射光进入镜头，阻挡了反射光进入镜头.（2 2）电子表的液晶显示屏：在两块
7、透振方向互相）电子表的液晶显示屏：在两块透振方向互相_的偏振的偏振片当中插进一个液晶盒，液晶具有各向异性的属性，特别是当片当中插进一个液晶盒，液晶具有各向异性的属性，特别是当偏振光经过液晶时，其振动方向会旋转偏振光经过液晶时，其振动方向会旋转9090，利用这种特性控，利用这种特性控制光通过或不通过，从而显示数字的形状制光通过或不通过，从而显示数字的形状.垂垂直直垂直垂直【想一想【想一想】为什么戴上偏振片眼镜时，可以清楚地看到水中的为什么戴上偏振片眼镜时，可以清楚地看到水中的游鱼？游鱼？提示：提示：由于水面反射的光对人眼产生干扰，使人不能清楚地看由于水面反射的光对人眼产生干扰，使人不能清楚地看到
8、水下的物体，从水面反射的光中包含有很多偏振光，偏振片到水下的物体，从水面反射的光中包含有很多偏振光，偏振片眼镜可不让这些偏振光进入眼睛，则水中的物体，可以比较清眼镜可不让这些偏振光进入眼睛，则水中的物体，可以比较清楚地被看到楚地被看到.三种衍射图样的特点比较三种衍射图样的特点比较【探究导引【探究导引】这是用光射到一个不透光的小圆形障碍物上形成的影，影的中这是用光射到一个不透光的小圆形障碍物上形成的影，影的中心有一个圆形的亮斑，请思考以下几个问题：心有一个圆形的亮斑，请思考以下几个问题：对比对比分分析析(1)(1)单缝衍射条纹有什么特点？单缝衍射条纹有什么特点？(2)(2)圆孔衍射图样有什么特点
9、？圆孔衍射图样有什么特点？(3)(3)发生明显衍射现象的条件是什么？发生明显衍射现象的条件是什么？【要点整【要点整合合】1.1.单缝衍射图样单缝衍射图样（1 1）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,越靠外，中越靠外，中央条纹越宽，两边条纹宽度变窄央条纹越宽，两边条纹宽度变窄.（2 2）缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮条）缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮条纹的亮度降低纹的亮度降低.（3 3）中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽）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
10、亮条纹的宽度及条度有关，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纹间距就越大.（4 4）用白光做单缝衍射时，中央亮条纹是白色的，两边是彩）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色条纹，中央亮条纹仍然最宽最亮.2.2.圆孔衍射图样圆孔衍射图样（1 1）中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心）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，如图所圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小，如图所示示.（2 2）圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱）圆孔越小，中央亮斑的直径越
11、大，同时亮度越弱.（3 3）用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置）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不同，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大.（4 4）白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周）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围是彩色同心圆环.（5 5）只有圆孔足够小时才能得到明显的衍射图样）只有圆孔足够小时才能得到明显的衍射图样.在圆孔由较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的现大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同的现象象圆形亮斑（光的直线传播）、光源的像（小孔成像
12、）、明暗相圆形亮斑（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）间的圆环（衍射图样）.3.3.不透明的小圆板衍射图样（泊松亮斑）不透明的小圆板衍射图样（泊松亮斑）（1 1）中央是亮斑）中央是亮斑.（2 2）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.【特别提醒【特别提醒】(1)(1)衍射是波所特有的现象，一切波均能发生衍衍射是波所特有的现象，一切波均能发生衍射现象射现象.(2)(2)光遇小孔、单缝或障碍物时，衍射现象只有明显与不明显光遇小孔、单缝或障碍物时，衍射现象只有明显与不明显之分，无发生与不发生之别之分，无发生与不发生之别.(3)(3)
13、可见光的波长范围：可见光的波长范围：1010-6-6 m m1010-7-7 m m，因此光的衍射现象不，因此光的衍射现象不易观察到易观察到.【典例【典例1 1】观察单缝衍射现象时，把缝宽由】观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2 mm0.2 mm逐渐增大到逐渐增大到0.8 mm0.8 mm，看到的现象是，看到的现象是()()A.A.衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显B.B.衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显C.C.衍射条纹的间距不变，只是亮度增强衍射条纹的间距不变，只是亮度增强D.D.衍射条纹的间
14、距不变，只是亮度减弱衍射条纹的间距不变，只是亮度减弱【思路点拨【思路点拨】清楚发生明显衍射的条件，衍射图样在单缝宽度清楚发生明显衍射的条件，衍射图样在单缝宽度变化时的变化规律变化时的变化规律.【规范解答【规范解答】选选A.A.由单缝衍射实验的调整与观察可知，狭缝宽由单缝衍射实验的调整与观察可知，狭缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽，条纹间距也越大度越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽，条纹间距也越大.将缝调宽，现象向相反方向变化，故选项将缝调宽，现象向相反方向变化，故选项A A正确正确.单缝衍射与双缝干涉的比较单缝衍射与双缝干涉的比较【探究导引【探究导引】观察单缝衍射和双缝干涉条纹，思考以
15、下问题：观察单缝衍射和双缝干涉条纹，思考以下问题：(1)(1)双缝干涉条纹的特点是什么？双缝干涉条纹的特点是什么？(2)(2)如何区别是单缝衍射条纹还是双缝干涉条纹？如何区别是单缝衍射条纹还是双缝干涉条纹？对比对比分析分析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条件产生条件条纹宽度条纹宽度只要狭缝足够只要狭缝足够小，任何光都能小，任何光都能发生发生频率相同的两列光波相遇频率相同的两列光波相遇叠加叠加条纹宽度不等，条纹宽度不等，中央最宽中央最宽条纹宽度相等条纹宽度相等不不同同点点条纹间距条纹间距亮亮度度相相同同点点成因成因意义意义各相邻条纹间距不等各相邻条纹间距不等各相邻
16、条纹等间距各相邻条纹等间距中央条纹最亮，两边中央条纹最亮，两边最暗最暗条纹清晰，亮度基本条纹清晰，亮度基本相等相等都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果时加强或削弱的结果都是波特有的现象，表明光是一种波都是波特有的现象，表明光是一种波【特别提醒【特别提醒】(1)(1)单缝衍射可以理解为若干个光源的干涉，从单缝衍射可以理解为若干个光源的干涉，从而理解条纹相间排列而理解条纹相间排列.(2)(2)光波的波长增大，衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大光波的波长增大，衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大.(3)(3)复色光的衍射或干涉图样，可认为各单色光单独衍射或
17、干复色光的衍射或干涉图样，可认为各单色光单独衍射或干涉所成图样的叠加涉所成图样的叠加.【典例【典例2 2】抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，激光】抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同，则下列描述正确的是窄缝规律相同，则下列描述正确的是()()A.A.这是利用光的干涉现象这是利用光的干涉现象 B.B.这是利用光的衍射现象这是利用光的衍射现象 C.C.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了 D.D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
18、了如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了【思路点拨【思路点拨】解此类题时要明确题中的解此类题时要明确题中的“激光束越过细丝时产激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同”，即为衍射现象，再从衍射角度上推断出其他选项的正确性即为衍射现象，再从衍射角度上推断出其他选项的正确性【规范解答【规范解答】选选B B、D.D.光束越过细丝与光通过单缝时产生的现光束越过细丝与光通过单缝时产生的现象相同，符合光的衍射产生的条件，故象相同，符合光的衍射产生的条件，故B B正确；由衍射产生的正确；由衍射产生的条件可知：丝越细衍射现象越明显
19、，故条件可知：丝越细衍射现象越明显，故D D正确正确 【总结提升【总结提升】区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法(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，条纹间的距离也是相等的，而单缝双缝干涉的条纹是等宽的，条纹间的距离也是相等的，而单缝衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹变窄衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹变窄.(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，从中央亮纹往两侧亮度变化很小，而单缝衍射双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮度变化很小，而单缝衍射条纹中央亮纹最亮，两侧的亮纹逐渐变暗条纹中央亮
20、纹最亮，两侧的亮纹逐渐变暗.自然光和偏振光的比较自然光和偏振光的比较【探究导引【探究导引】你看过立体电影吗？当你戴上一副特制的眼镜，开始欣赏立体你看过立体电影吗？当你戴上一副特制的眼镜，开始欣赏立体电影时，经历过敌人的拳头向你袭来电影时，经历过敌人的拳头向你袭来(如图所示如图所示)的感受吗？思的感受吗？思考以下几个问题考以下几个问题:对比对比分析分析（1 1）什么是偏振光？）什么是偏振光？（2 2）偏振光与自然光有什么区别？）偏振光与自然光有什么区别？（3 3）偏振片在生活中有哪些应用？）偏振片在生活中有哪些应用？【要点整【要点整合合】自然光和偏振光的比较自然光和偏振光的比较自然光（非偏振光）
21、自然光（非偏振光）偏偏 振振 光光光的来源光的来源光的振光的振动方向动方向直接从光源直接从光源发出的光发出的光自然光通过起偏器后的自然光通过起偏器后的光或由某种介质反射或光或由某种介质反射或折射的光折射的光在垂直于光的传播方在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所向的平面内，光振动沿所有方向，且沿各个方向振有方向，且沿各个方向振动的光波的强度都相同动的光波的强度都相同在垂直于光的传播方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某的平面内，光振动沿某个特定方向（与起偏器个特定方向（与起偏器透振方向一致）透振方向一致）【特别提醒【特别提醒】(1)(1)生活中除光源直接发出的光外，我们看到的生活中除光
22、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，并且是完全线，尤其是二者互相垂直时，都是典型的偏振光，并且是完全偏振光，振动方向相互垂直偏振光，振动方向相互垂直.(2)(2)只有横波才能发生偏振现象，光是横波只有横波才能发生偏振现象，光是横波.【典例【典例3 3】关于自然光和偏振光，下列观点正确的是】关于自然光和偏振光，下列观点正确的是()()A A自然光能产生干涉和衍射现象，而偏振光却不能自然光能产生干涉和衍射现象，而偏振光却不能B B只有自然光透过偏振片才能获
23、得偏振光只有自然光透过偏振片才能获得偏振光C C自然光只能是白色光，而偏振光不能是白色光自然光只能是白色光，而偏振光不能是白色光D D自然光和偏振光都能使感光底片感光自然光和偏振光都能使感光底片感光【思路点拨【思路点拨】解答本题应把握以下两点：解答本题应把握以下两点：【关键点关键点】（1 1）自然光和偏振光在振动方向上有区别）自然光和偏振光在振动方向上有区别.（2 2）自然光和偏振光在其他现象中无法区别）自然光和偏振光在其他现象中无法区别.【规范解答【规范解答】选选D.D.光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光，光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光，而振动沿着特定方向的光就是偏振光，但自然光
24、和偏振光都能而振动沿着特定方向的光就是偏振光，但自然光和偏振光都能发生干涉、衍射，所以发生干涉、衍射，所以A A错光的偏振现象并不罕见，除了从错光的偏振现象并不罕见，除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光，所以振光，所以B B错光的颜色由光的频率决定，与光的振动方向错光的颜色由光的频率决定，与光的振动方向无关，所以无关，所以C C错自然光和偏振光都具有能量，都能使感光底错自然光和偏振光都具有能量，都能使感光底片感光片感光,D,D正确正确.圆板衍射与圆孔衍射的比较圆板衍射与圆孔衍射的比较1.1.圆板衍射与圆孔衍射的图
25、样均是明暗相间的圆形条纹，中心圆板衍射与圆孔衍射的图样均是明暗相间的圆形条纹，中心均有亮斑均有亮斑.2.2.圆孔衍射图样中心亮斑较大，而泊松亮斑较小圆孔衍射图样中心亮斑较大，而泊松亮斑较小.3.3.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射图样中亮环或暗环间距随半径增大而减小.4.4.圆孔衍射图样的外侧是黑暗的，而圆板衍射图样的外侧是明圆孔衍射图样的外侧是黑暗的，而圆板衍射图样的外侧是明亮的亮的.【案例展示【案例展示】平行光通过小孔得到的衍射图样和泊松亮斑比较，平行光通过小孔得到的衍射图样和泊
26、松亮斑比较，下列说法中正确的有下列说法中正确的有()()A.A.在衍射图样的中心都是亮斑在衍射图样的中心都是亮斑 B.B.泊松亮斑中心亮点周围的暗环较宽泊松亮斑中心亮点周围的暗环较宽C.C.小孔衍射的衍射图样的中心是暗斑，泊松亮斑图样的中心是小孔衍射的衍射图样的中心是暗斑，泊松亮斑图样的中心是亮斑亮斑D.D.小孔衍射的衍射图样中亮、暗条纹间的间距是均匀的，泊松小孔衍射的衍射图样中亮、暗条纹间的间距是均匀的，泊松亮斑图样中亮、暗条纹间的间距是不均匀的亮斑图样中亮、暗条纹间的间距是不均匀的 【规范解答【规范解答】选选A A、B.B.小孔衍射的图样是中心亮点，向外依次小孔衍射的图样是中心亮点，向外依次为明暗相间的环状条纹；泊松亮斑的图样是中心亮点，向外是为明暗相间的环状条纹；泊松亮斑的图样是中心亮点，向外是圆板的黑影，再向外是明暗相间的环状条纹，如图所示圆板的黑影，再向外是明暗相间的环状条纹，如图所示.【易错分析【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：本题易错选项及错误原因分析如下：易错选项易错选项错误原因错误原因C C混淆小孔的衍射图样和泊松亮斑的区别混淆小孔的衍射图样和泊松亮斑的区别D D弄不清小孔的衍射图样和泊松亮斑各自的特点弄不清小孔的衍射图样和泊松亮斑各自的特点
