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6光的偏振
[学****目标],,,,能运用偏振知识来解释生活中的一些常见光学现象.
一、光的衍射
,当缝很窄时,光没有沿直线传播,它绕过了缝的边缘,.
,致使影的轮廓模糊不清,出现明暗相间的条纹.
:在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比,甚至比光的波长还小的时候,衍射现象十分明显.
(1)构成:由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件.
(2)增加狭缝的个数,衍射条纹的宽度变窄,亮度增加.
(3)种类:透射光栅和反射光栅.
二、光的偏振
由特定的材料制成,每个偏振片都有一个特定的方向,只有沿着这个方向振动的光波才能顺利通过偏振片,这个方向叫做“透振方向”.
(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
上沿一切方向振动的光,“自然光”.
(2)偏振光:在垂直于传播方向的平面上,沿着某个特定的方向振动,这种光叫做偏振光.
.
照相机镜头前的偏振滤光片、电子表的液晶显示、立体电影、车灯眩光的消除等.
[即学即用]
.
(1)衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间的,所以二者是一样的.(×)
(2)只有波长长的光才发生明显的衍射现象.(×)
(3)横波和纵波都能产生偏振现象.(×)
(4)自然光通过偏振片可以获得偏振光.(√)
,属于光的的衍射的是________.
答案ab、d
一、光的衍射
[导学探究](1)让一束激光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上,逐渐减小两个卡脚之间的距离,使缝越来越小,?缝间距变小时,条纹有什么变化?
(2)用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔,用眼睛通过小孔观察太阳光,会观察到什么现象?
答案(1)大约mm时会出现条纹,当缝间距变小时,屏幕上条纹间距逐渐变宽,但亮度逐渐减弱.
(2)会观察到中央为亮圆,周围为彩色的圆环.
[知识深化]三种衍射图样的特点
(1)单色光通过狭缝时,在屏幕上出现明暗相间的条纹,,两侧的亮条纹逐渐变暗变窄;白光通过狭缝时,在屏上出现彩色条纹,中央为白色条纹.
(2)波长一定时,单缝窄的中央条纹宽,各条纹间距大;单缝不变时,光波波长大的中央条纹宽,条纹间距大.
:光通过小孔(孔很小)时,.
图1图2
(泊松亮斑)
(1)若在单色光(如激光)传播途中放一个较小的圆形障碍物,会发现在影的中心有一个亮斑,.
(2)中央是亮斑,圆板阴影的边缘是模糊的,在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环.
例1(多选)关于光的衍射现象,下面说法正确的是()
,说明发生了衍射
,说明光沿着直线传播,不存在光的衍射
答案AC
解析红光照到狭缝上产生的衍射图样是红暗相间的直条纹,白光的衍射图样是彩色条纹,光照到不透明小圆盘上,在其阴影中心处出现亮点,是衍射现象,光的衍射现象只有明显与不明显之分,
D项屏中大光斑的边缘模糊,正是光的衍射造成的,不能认为不存在衍射现象.
二、单缝衍射与双缝干涉的比较
(1)产生条件
(2)图样
(1)都有明暗相间的条纹,条纹都是光波叠加时加强或减弱的结果.
(2)都是波特有的现象,表明光是一种波.
例2如图3所示的四幅明暗相间的条纹,分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹).则在下面的四幅图中从左到右排列,亮条纹的颜色依次是()
图3
答案B
解析双缝干涉条纹平行等距,且波长越长,条纹间距越大,而红光波长比蓝光波长长,故第一幅图为红光,第三幅图为蓝光;又由于黄光波长比紫光波长长,故第四幅图为黄光的衍射图样,第二幅图为紫光的衍射图样.
区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法
: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,两侧的条纹变窄.
:双缝干涉条纹,从中央亮条纹往两侧亮度变化很小;而单缝衍射条纹中央亮条纹最亮,两侧的亮条纹逐渐变暗.
针对训练(多选)如图4(a):用两块不同颜色的滤光片分别挡住双缝屏上下两半部分Ⅰ和Ⅱ;接着再做操作2:,一块是蓝色,则()
图4
,光屏上出现的是图(b)图案,且甲是红色条纹,乙是蓝色条纹
,光屏上出现的是图(c)图案,且丙是蓝色条纹,丁是红色条纹
,光屏上出现的是图(b)图案,且甲是蓝色条纹,乙是红色条纹
,光屏上出现的是图(c)图案,且丙是红色条纹,丁是蓝色条纹
答案AD
解析(b)图中的条纹为等间距明暗相间条纹,是干涉图样,再根据条纹宽度的有关因素分析即可.(c)图为中间最宽且不等间距明暗相间条纹,是衍射条纹,,故条纹间距相等,光屏上出现(b)图案,由图案知甲的波长大于乙的波长,故甲为红色条纹,乙为蓝色条纹,A正确;操作2是单缝衍射,条纹间距不相等,光屏上为(c)图案,再结合波长关系可知D正确.
三、光的偏振
[导学探究]如图5所示,取一个偏振片P,让阳光通过偏振片P,在P的另一侧观察,可以看到偏振片是透明的;在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q,以光的传播方向为轴旋转偏振片Q,会看到什么现象?这说明什么?
图5
答案会看到在旋转Q时光的亮度发生变化.
偏振片的作用类似于狭缝的作用,,穿过Q的光最强;当Q与P的透振方向垂直时,光不能透过Q.
[知识深化]对偏振方向与透振方向的理解
透振方向: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,只有沿着这个方向振动的光波才能顺利通过偏振片,这个方向叫做“透振方向”.
(1)当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向平行时,透射的光最强;当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向垂直时,光不能穿过偏振片.
(2)当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向既不平行也不垂直时,则仍会有部分光透过偏振片,只是透过的光的强度介于平行和垂直两种情况之间.
例3(多选)如图6所示,电灯S发出的光先后经过偏振片A和B,人眼在P处迎着入射光方向看不到光亮,则()
图6
°后,在P处将看到光亮
°后,在P处将看到光亮
答案BD
解析自然光在垂直于传播方向的平面内,沿各个方向的振动是均匀分布的,通过偏振片后,,故A错;它通过偏振片A后,即变为偏振光,故B对;
设通过A的光沿竖直方向振动,而偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光,则P点无光亮,以SP为轴将B转过180°后,P处仍无光亮,故C错;以SP为轴将B转过90°后,则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片,则偏振光能通过B,即在P处有光亮,故D对.
1.(光的衍射)(多选)对光的衍射现象的定性分析,正确的是()
答案ABC
解析根据光的衍射现象的定义可知选项A正确;衍射图样中有亮、暗条纹,这是光波相互叠加的结果,加强区为亮条纹,减弱区为暗条纹,选项B正确;因为衍射也是波特有的现象,所以光的衍射现象的发现为光的波动说提供了有力证据,选项C正确;当障碍物较大时,光的衍射很弱,光几乎沿直线传播,即光的直线传播只是特殊情况下的近似,二者是统一的,选项D错误.
2.(单缝衍射与双缝干涉的比较)如图7所示,a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样,分析各图样的特点可以得出的正确结论是()
图7
、b是光的干涉图样
、d是光的干涉图样
答案A
解析干涉条纹是等间距的条纹,因此a、b是干涉图样,c、d是衍射图样,故A项正确,B项错误;由公式Δx=λ可知,条纹宽的入射光的波长长,所以a图样的光的波长比b图样的光的波长长,故C项错误;c图样的光的波长比d图样的光的波长长,故D项错误.
3.(光的衍射)让烛光照射到一块遮光板上,板上有一个可自由收缩的三角形孔,当此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时,则在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)()
答案A
解析当三角形孔较大时,屏上出现一个三角形光斑,如图甲所示,随着三角形缓慢地收缩,光斑逐渐变小;当三角形孔小到一定程度时,屏上会出现倒立的烛焰,如图乙所示;继续使三角形孔缓慢收缩,可以观察到小孔衍射图样;当孔闭合时,屏上就会一片黑暗.
4.(光的偏振的应用)(多选)下面关于光的偏振现象的应用正确的是()
,利用检偏振器可以检验出偏振光的振动方向
,在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响
答案ABD
5.(光的偏振的应用)(多选)鉴别奶粉的质量,奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标
,可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度,,偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α,这一角度α称为“旋光度”,α的值只与糖溶液的浓度有关,将α的测量值与标准值相比较,,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()
图8
,使得O处光的强度仍为最大,偏振片B转过的角度等于α
,使得O处光的强度仍为最大,偏振片A转过的角度等于α
答案ACD
解析自然光通过偏振片后得到振动方向与偏振片的透振方向平行的偏振光,该偏振光经被测样品后,其偏振方向发生了偏转,即相对于光的传播方向向左或向右旋转一个角度α,到达B的光的偏振方向与B的透振方向不完全一致,故O处光的强度会明显减弱,故A正确,B错误;若将A或B转动一个角度,使得O处光的强度仍为最大,说明它们转过的角度等于α,故C、D都正确.
一、选择题
考点一光的衍射
1.(多选)用游标卡尺观察光的衍射现象时,下列说法中正确的是()
,且狭缝远离日光灯,人眼也远离狭缝进行观察
,可观察到中央为白色条纹,两侧为彩色条纹,且彩色条纹平行于日光灯
,条纹间距变宽,亮度变暗
,条纹间距变宽,亮度变暗
答案BC
解析当游标卡尺狭缝平行于日光灯,狭缝远离日光灯时,眼睛应靠近狭缝进行观察,观察到平行于日光灯的彩色条纹,且中央为白色条纹,A错误,B正确;狭缝越小,衍射现象越明显,即条纹间距变宽,但亮度变暗,C正确,D错误.
2.(多选)在单缝衍射实验中,下列说法正确的是()
,将入射光由黄色换成绿色,衍射条纹间距变窄
,使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄
,换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽
,增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽
答案ACD
解析当单缝宽度一定时,波长越长,衍射现象越明显,条纹间距也越宽,黄光波长大于绿光波长,所以A、C正确;当光的波长一定时,单缝宽度越小,衍射现象越明显,衍射条纹间距会变宽,B错误;当光的波长一定,单缝宽度也一定时,增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距会变宽,D正确.
3.(多选)沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象,发生沙尘暴时能见度只有几十米,天空变黄发暗,这是由于在这种情况下()