光的衍射PPT课件免费下载

人教版 (2019)高中物理选择性必修 第一册课文《光的衍射》,完整版PPT课件免费下载，优秀PPT背景图搭配，精美的免费ppt模板。轻松备课，欢迎免费下载使用。
一、【课程的主要内容】一、光的衍射1.衍射现象光通过很窄的缝和很小的孔时,光没有沿直线传播,它绕过了缝或孔的边缘,传播到了障碍物后面的相当宽的地方。2.衍射条纹的特点一些明暗相间的条纹,中央条纹最宽、最亮,离中央条纹越远,亮条纹的宽度越窄,亮度越小。3.发生明显衍射的条件障碍物或孔的尺寸与光的波长相差不大,甚至比光的波长还小。二、衍射光栅1.结构由许多等宽的狭缝等距离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,衍射条纹的宽度变窄,亮度增加。
三、偏振现象1.偏振现象与偏振方向:不同的横波即使传播方向相同,________ 也可能不同的现象,称为偏振现象。横波的 称为偏振方向。 
2.光的偏振(1)自然光:太阳、日光灯、发光二极管等普通光源发出的光,包含着在垂直于传播方向上 振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都 ,这种光就是自然光。 (2)偏振片:由特定的材料制成的光学仪器。(3)偏振片的透振方向: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通过偏振片,偏振方向与这个方向 的光不能通过,这个方向叫作 。 (4)偏振光:①自然光在通过偏振片后,在垂直于传播方向的平面上,沿着某个 振动的光。②自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时,反射光和折射光都是偏振光。 (5)偏振现象证明光是 波。 
四、偏振现象的应用为了消除物体表面反射光的影响,在相机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垂直,减弱了反射光进入镜头,使像更清晰。
五、激光的特点及其应用1.激光:1960年,美国物理学家梅曼率先通过人工方法获得的一种 、 、 一致的光波,这就是激光。 2.激光的特点及应用(1)相干性:激光是相干光,所以它能像无线电波那样被调制,用来传递信息。(2)平行度:激光的平行度好,能传播相当远的距离,可以用于精确的测距。(3)高亮度:激光的亮度很高,可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量,可以用于切割、焊接以及在很硬材料上打孔、医学上做“光刀”等。二、【课堂练习】
正误判断1.光的偏振现象说明光是横波。( )2.光的衍射说明光不能沿直线传播。( )3.反射可以引起自然光的偏振。( )4.激光可以进行光纤通信是利用了相干性好的特点。( )5.激光可用做“光刀”来切开皮肤是利用激光的相干性好。 ( )
解析:光的衍射与直线传播是在不同条件下的表现,都是正确的。
三种衍射图样的比较情境探究一单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上,可观察到的图像是下图中的哪一个?为什么?
要点提示:A。因为单缝衍射时,中央亮条纹最宽、最亮,两侧依次变窄、变暗,这是单缝衍射条纹的特征。
知识归纳1.单缝衍射图样的特点(1)中央条纹最亮、越向两边越暗;中央条纹最宽,越靠外,条纹间距越窄。(2)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。(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度有关。入射光波长越长,单缝越窄,中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。(4)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(1)圆孔衍射如图所示,当挡板AB上的圆孔较大时,光屏上出现图甲所示的情形,无明显的衍射现象发生;当挡板AB上的圆孔很小时,光屏上出现图乙所示的衍射图样,出现明暗相间的圆环。
(2)圆孔衍射的图样特征①单色光的圆孔衍射图样:中央亮圆的亮度大,外面是明暗相间的不等距的圆环。越向外,圆(亮)环亮度越低。②白光的圆孔衍射图样:中央亮圆为白色,周围是彩色圆环。
3.圆板衍射(1)各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射,致使影的轮廓的边缘模糊不清,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,这就是著名的泊松亮斑,如图丙所示。(2)形成泊松亮斑时,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。
典例剖析例题1对于单缝衍射现象,下列说法正确的是 ( )A.缝的宽度d越小,衍射条纹越亮B.缝的宽度d越小,衍射现象越明显C.缝的宽度d越小,光的传播路线越接近直线D.入射光的波长越短,衍射现象越明显
答案:B 解析:单缝宽度越小,衍射条纹的亮度越小,选项A错;入射光的波长越长,单缝宽度越小,衍射现象越明显,选项B对,选项C、D错。
规律方法 对衍射现象的理解(1)衍射现象是否明显方面:入射光波长越大,障碍物、小孔和狭缝的尺寸越小,衍射现象越明显。(2)衍射条纹的亮度方面:小孔和狭缝的尺寸越小,衍射条纹的亮度越小。
单缝衍射和双缝干涉的比较情境探究在光的干涉和衍射实验中均可观察到明、暗相间的条纹,下列四幅图样中哪幅为双缝干涉图样,哪幅为单缝衍射图样?
要点提示:a为双缝干涉图样;b、d为单缝衍射图样。
知识归纳单缝衍射与双缝干涉的比较
光波的波长越长,干涉条纹、衍射条纹的宽度都变大。
典例剖析例题2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.白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
答案:D 解析:光的干涉现象和光的衍射现象都是波特有的现象,都是光波叠加的结果,白光的干涉条纹是彩色的,白光的衍射条纹也是彩色的,只是条纹间距特点及亮度特点不同而已。
规律方法 区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法(1)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;而单缝衍射的条纹,中央亮条纹最宽,两侧的条纹变窄。(2)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;而单缝衍射条纹中央亮纹最亮,两侧的亮纹逐渐变暗。
变式训练1(多选)用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验,比普通光源效果更好,图像更清晰。如果将感光元件置于光屏上,则不仅能在光屏上看到彩色条纹,还能通过感光元件中
的信号转换,在电脑上看到光强的分布情况。下列说法正确的是( )A.当做单缝实验时,光强分布图如乙所示B.当做单缝实验时,光强分布图如丙所示C.当做双缝实验时,光强分布图如乙所示D.当做双缝实验时,光强分布图如丙所示
答案:A D 解析:当做单缝实验时,中间亮条纹最亮,两侧亮条纹亮度逐渐降低,且亮条纹的宽度不等,所以其光强分布如题图乙所示,A项正确,B项错误;当做双缝实验时,在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹,所以其光强分布如题图丙所示,C项错误,D项正确。
自然光和偏振光的比较情境探究在观看立体电影时,观众要戴上特制的眼镜,这副眼镜就是一对透振方向相互垂直的偏振片。如果不戴这副眼镜,银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么?
要点提示:立体电影的光是偏振光。因为光是横波,只有与偏振片透振方向一致的光才能通过。三、【归纳总结】
知识归纳1.振动方向比较自然光在垂直于光的传播方向的平面内,沿所有方向振动;偏振光在垂直于光的传播方向的平面内,沿某一特定的方向振动。2.经过偏振片时现象比较如图甲,自然光通过偏振片后变成偏振光,后面的屏是明亮的,转动偏振片时,偏振光的振动方向随之变化,但屏上亮度不变。
如图乙、丙,偏振光经过偏振片时,若光的振动方向与偏振片的透振方向平行,屏是亮的;若光的振动方向与偏振片的透振方向垂直,屏是暗的;若既不平行也不垂直,屏的亮度介于两者之间,随着振动方向与透振方向的夹角变大,亮度逐渐变暗。
3.自然光、偏振光产生方式的比较太阳、电灯等直接发出的光是自然光;自然光经偏振片后都是偏振光。不论是自然光还是偏振光,传播方向与振动方向一定垂直。
典例剖析例题3(多选)如图所示,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( )A.图中a光为偏振光B.图中b光为偏振光C.以SP为轴将B转过180°后,在P处将看到光亮D.以SP为轴将B转过90°后,在P处将看到光亮
答案:B D 解析:自然光沿各个方向振动是均匀分布的,通过偏振片后,透射光是只有沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光,则选项A错误;它通过偏振片A后,即变为偏振光,则选项B正确;设通过A的光沿竖直方向振动,则偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光,则P点无光亮,将B转过180°后,在P处看不到光亮,即选项C错误;若将B转过90°,则该偏振片将变为能通过竖直方向振动的光的偏振片,则偏振光能通过B,即在P处可看到光亮,选项D正确。
规律方法 对偏振光的理解(1)自然光通过一个偏振片成为偏振光,透射光的偏振方向与偏振片的放置有关,但光的强度与偏振片的方向无关。(2)偏振光通过偏振片时,透光的强度与偏振方向和偏振片方向的夹角大小有关。
变式训练2如图所示,白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q,A点位于P、Q之间,B点位于Q右侧。旋转偏振片P,A、B两点光的强度变化情况是( )A.A、B均不变B.A、B均有变化C.A不变,B有变化D.A有变化,B不变
答案:C 解析:白炽灯光是自然光,包含各个方向的光,且各个方向的光强度相等,所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相同,故A点光的强度不变;白炽灯光经偏振片P后为偏振光,此时只有偏振片Q与P的偏振方向一致时偏振光才能完全透过Q,因此在旋转P时B点的光强有变化,选项C正确。
激光及应用情境探究激光切割技术已广泛应用于金属和非金属材料的加工中,可大大减少加工时间,降低加工成本,提高加工质量。现代的激光成了人们所幻想追求的削铁如泥的“宝剑”,那么,激光切割是利用了激光的什么特点来完成的?
要点提示:激光的亮度高,可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量,可以用于切割、焊接以及在坚硬材料上打孔等。
知识归纳1.激光的产生激光是实验室中制造出的光,发光的方向、频率、偏振方向均相同,两列相同激光相遇可以发生干涉。2.激光的特点(1)激光是人工产生的相干光,其单色性好,相干性好。(2)激光的平行度好。从激光器发出的激光具有极好的平行性,几乎是一束方向不变、发散角很小的平行光。传播几千米后,激光斑扩展范围不过几厘米,而探照灯的光束能扩展到几十米范围。(3)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。
典例剖析例题4让激光照射到VCD机、CD机、DVD机或计算机的光盘上,就可以读取光盘上记录的信息,经过处理后还原成声音和图像,这是利用了激光的( )A.平行度好,可以会聚到很小的一点上B.相干性好,可以很容易形成干涉图样C.亮度高,可以在很短的时间内集中很大的能量D.波长短,很容易发生明显的衍射现象
答案:A 解析:激光的平行度好,容易会聚成一个很小的光点,让激光照射到VCD机、CD机、DVD机或计算机的光盘上,传感器把光盘反射的光转化为电信号进行处理,还原出声音或图像,只有选项A正确。
变式训练3(多选)关于激光,下列说法正确的是 ( )A.激光是用人工方法激发出的一种特殊的光B.自然界中某些天然物体也可以发出激光C.激光可以像刀子一样切除肿瘤D.由于激光的方向性好,所以激光不能发生衍射现象
答案:A C 解析:激光是用人工方法激发的一种特殊的光,具有很强的相干性,故选项A正确;普通光源发出的光是自然光,故选项B错误;医用光刀利用激光方向性好、亮度高、能量强等特点切除肿瘤,故选项C正确;激光是一种特殊的光,光的一切规律都可以直接应用于激光,故选项D错误。四、【拓展练习】
1.观察单缝衍射现象时,把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm,看到的现象是( )A.衍射条纹的间距逐渐变小,衍射现象逐渐不明显B.衍射条纹的间距逐渐变大,衍射现象越来越明显C.衍射条纹的间距不变,只是亮度增强D.以上现象都不会发生
答案:A 解析:观察衍射图样发现:狭缝的宽度逐渐变小,衍射现象越来越明显,衍射条纹间距变大。本题是缝宽增大,所以选项A正确。
2.(多选)关于自然光和偏振光,以下说法正确的是( )A.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,但是沿各个方向振动的光波的强度可以不同B.偏振光是垂直于传播方向上,只沿着某一特定方向振动的光C.自然光透过两个偏振片后可还原为自然光D.太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光
答案:B D 解析:自然光沿各振动方向的光波的强度相同,选项A错误;偏振光在垂直于传播方向上,只沿某一特定方向振动,选项B正确;自然光透过偏振片后成为偏振光,偏振光透过偏振片后不能还原为自然光,选项C错误;太阳、电灯等普通光源发出的是自然光,选项D正确。
3.光的偏振现象说明光是横波,下列现象中不能反映光的偏振特性的是( )A.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变化B.一束自然光入射到两种介质的分界面上,当反射光与折射光之间的夹角恰好是90°时,反射光是偏振光C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振光片可以使景象更清晰D.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹
答案:D 解析:通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹,这是光的衍射现象,与偏振无关,故选项D不符合题目要求。
4.(多选)关于光栅,下列说法正确的是( )A.增加光栅的狭缝的个数,亮条纹变窄B.增加光栅的狭缝的个数,亮条纹变宽C.增加光栅的狭缝的个数,条纹亮度变暗D.增加光栅的狭缝的个数,条纹亮度变亮