高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册光的衍射与偏振教课内容ppt课件

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1.偏振现象:不同的横波,即使传播方向相同,振动方向也可能是不同的,这个现象称为偏振现象。2.自然光和偏振光(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,沿着各个方向振动的光波的强度都相同。(2)偏振光:在垂直于传播方向的平面上,只沿着某个特定的方向振动的光。
知识辨析1.光的衍射与光沿直线传播矛盾吗?2.阳光下茂密的树林中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的吗?3.隔着帐幔看远处的灯,看到灯周围辐射彩色的光芒,这是光的干涉现象吗?4.自然光是在垂直于传播方向的平面上只沿着某个特定的方向振动吗?5.自然光源能发出激光吗?6.激光能像无线电波那样用来传递信息吗?
一语破的1.不矛盾。光沿直线传播是障碍物或狭缝的尺寸很大时的一种特例。2.不是。这属于小孔成像,是由光沿直线传播形成的。3.不是。这属于光的衍射现象。4.不是。自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。在垂直于传播方向的平面上只沿着某个特定的方向振动的光是偏振光。5.不能。激光是原子受激后发生跃迁产生的。6.能。激光具有电磁波的一切性质,可以用来传递信息。
典例　如图所示的四种明暗相间的条纹分别是红光、黄光各自通过同一个双缝干涉仪器【1】形成的干涉图样以及绿光、紫光各自通过同一个单缝【2】形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)。四幅图中,从左往右亮条纹的颜色依次是 (　    ) A.黄、绿、红、紫B.黄、紫、红、绿C.红、紫、黄、绿D.红、绿、黄、紫
信息提取    【1】条纹间距取决于光的波长(波长越长条纹间距越大);【2】中央亮条纹宽度取决于光的波长(波长越长中央亮条纹越宽)。
思路点拨    解题必备知识:(1)单缝衍射条纹中间宽两边窄且不等间距【3】;(2)双缝干涉条纹等宽等间距【4】;(3)波长大小关系:λ红光>λ黄光>λ绿光>λ紫光【5】;(4)双缝干涉条纹间距公式Δx= λ。
解析    a、c是双缝干涉图样(由【4】得到),a图中条纹间距比c图中的大,则a对应红光,c对应黄光(由【1】、【5】得到);b、d是单缝衍射图样(由【3】得到),d图中中央亮条纹的宽度比b图中的大,则d对应绿光,b对应紫光(由【2】、【5】得到)。故选C。
讲解分析　　光从一种介质斜射向另一种介质时,会发生折射或全反射现象。光的折射、全反射问题,部分题目会涉及干涉、衍射的综合分析,尽管题目综合性很强,但是抓住一个关键点——光的频率,就能解决问题。关于光的折射、全反射以及求光的传播时间问题,解题思路如下:1.解决光的折射问题的思路(1)根据题意画出正确的光路图。(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系,要注意入射角、折射角均以法线为标准。(3)利用折射定律求解相关问题。解题时要充分利用光路的可逆性原理。
2.解决全反射问题的思路(1)确定光是从光密介质射向光疏介质。(2)应用sin C= 确定临界角。(3)根据题设条件,判定光在传播时是否发生全反射。(4)如发生全反射,画出入射角等于临界角时的临界光路图。(5)运用几何关系、三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算,解决问题。3.求光的传播时间的一般思路(1)确定光在介质中的传播速度。全反射现象中,光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化,即v= 。(2)确定光的传播路程l,一般需结合光路图与几何关系进行确定。(3)利用t= 求解光的传播时间。
4.色光的全反射问题 当多种色光从光密介质射向光疏介质时,关于出射光中哪种色光最先消失的问题,其实就是分析色光的全反射问题。频率大的光发生全反射的临界角较小,更容易发生全反射,所以入射角增大时,出射光中频率大的光先消失;同理,如果多种色光的入射角相同,且都发生了全反射,入射角减小时频率小的光先折射出来。如图中的一束光经半圆形玻璃砖折射后射出a、b两束光线,可知玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率,即a光的频率大于b光的频率;改变光束的入射方向使θ增大,大到一定程度时折射光消失,由于a光的频率较大,最先消失的是a光。
例题    直角棱镜的折射率n=1.5【1】,其横截面如图所示,图中∠P=90°,∠M=30°。截面内一细束与NP边平行的光线,从棱镜MN边上的O点射入,经折射后射到NP边上【2】。(1)光线在NP边上是否会发生全反射?说明理由。(2)不考虑多次反射,求从MP边射出的光线与最初的入射光线夹角【3】的正弦值。
信息提取    【1】sin C= 。【2】画出大致光路如图所示,入射角i=30°。【3】最初的入射光线与NP边平行,与MP边的出射光线对应的法线平行。
思路点拨    (1)由几何关系得出光线在NP边的入射角,根据sin C= 判断光线能否在NP边发生全反射;(2)由几何关系得出i、r、i'、r'间的大小关系,再由折射定律n= 【4】,得出光线在MN边折射角的正弦sin r和光线在MP边折射角的正弦sin r',进而得出从MP边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。
解析    (1)由sin C= =