光的衍射、偏振、色散、激光

光的衍射、偏振、色散、激光

条纹，即发生衍射现象．

要点诠释：衍射是波特有的一种现象，只是有的明显，有的不明显而已．

②图样特征．

单缝衍射条纹分布是不均匀的，中央亮条纹与邻边的亮条纹相比有明显的不同：用单色光照射单缝时，光屏上出现亮、暗相间的衍射条纹，中央条纹宽度大，亮度也大，如图所示，与干涉条纹有区别．用白光照射单缝时，中间是白色亮条纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，最远离中央的是红光．

(2)圆孔衍射．

①圆孔衍射的现象．

如图甲所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光屏上出现图乙中所示的情形，无衍射现象发生；当挡板AB上的圆孔很小时，光屏上出现图丙中所示的衍射图样，出现亮、暗相间的圆环．

②图样特征．

衍射图样中，中央亮圆的亮度大，外面是亮、暗相间的圆环，但外围亮环的亮度小，用不同的光照射时所得图样也有所不同，如果用单色光照射时，中央为亮圆，外面是亮度越来越暗的亮环．如果用白光照射时，中央亮圆为白色，周围是彩色圆环．

(3)圆板衍射．

在1818年，法国物理学家菲涅耳提出波动理论时，著名的数学家泊松根据菲涅耳的波动理论推算出圆板后面的中央应出现一个亮斑，这看起来是一个荒谬的结论，于是在同年，泊松在巴黎科学院宣称他推翻了菲涅耳的波动理论，并把这一结果当作菲涅耳的谬误提了出来但有人做了相应的实验，发现在圆板阴影的中央确实出现了一个亮斑，这充分证明了菲涅耳理论的正确性，后人把这个亮斑就叫泊松亮斑．小圆板衍射图样的中央有个亮斑——泊松亮斑，图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而减小．2．衍射光栅

(1)构成：由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器．

(2)特点：它产生的条纹分辨程度高，便于测量．

(3)种类：⎧⎨

⎩透射光栅

反射光栅

．

3．衍射现象与干涉现象的比较

种

类

项目

单缝衍射双缝干涉

不产生只要狭缝足够小，任何频率相同的两列光

同点条件光都能发生波相遇叠加

条纹

宽度

条纹宽度不等，中央最

宽

条纹宽度相等

条纹

间距

各相邻条纹间不等各相邻条纹等间距亮度

中央条纹最亮，两边变

暗

清晰条纹，亮度基本

相等

相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹

4．三种衍射图样的比较

如图所示是光经狭缝、小孔、小圆屏产生的衍射图样的照片．由图可见：

(1)光经不同形状的障碍物产生的衍射图样的形状是不同的．

(2)衍射条纹的间距不等．

(3)仔细比较乙图和丙图可以发现小孔衍射图样和小圆屏衍射图样的区别：①小圆屏衍射图样的中央有个亮斑——著名的“泊松亮斑”；②小圆屏衍射图样中亮环或暗环间距随着半径的增大而减小，而圆孔衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而增大；③乙图背景是黑暗的，丙图背景是明亮的．

5．光的直线传播是一种近似的规律

光的直线传播是一种近似的规律，具体从以下两个方面去理解：

(1)多数情况下，光照到较大的障碍物或小孔上时是按沿直线传播的规律传播的，在它们的后面留下阴影或光斑．如果障碍物、缝或小孔都小到与照射光的波长差不多(或更小)，光就表现出明显的衍射现象，在它们的后面形成泊松亮斑、明暗相间的条纹或圆环．

(2)光是一种波，衍射是它基本的传播方式，但在一般情况下，由于障碍物都比较大(比起光的波长来说)，衍射现象很不明显．光的传播可近似地看做是沿直线传播．所以，光的直线传播只是近似规律．

要点二、光的偏振

1．自然光和偏振光

(1)自然光：

从普通光源直接发出的自然光是无数偏振光的无规则集合，所以直接观察时不能发现光强偏向哪一个方向．这种沿着各个方向振动的光波强度都相同的光叫自然光．

自然光介绍：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着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。如图所示。

要点诠释：偏振片是由特殊材料制成的，其“狭缝”

用肉眼不能看见，它只允许振动方向与“狭缝”平行的光波通过．通过偏振片后，自然光就变成了偏振光．如图所示，普通光源S发出的光经过偏振片时，后面的光屏是明亮的，说明光透过了偏振片，若转动偏振片，光屏上亮度不变，说明透过光的强度不变，由此可知，自然光沿着各个方向振动的光波的强度都相同．

(2)偏振光：

只沿着一个特定的方向振动的光叫偏振光．如经过偏振片后的自然光．若偏振光再经过一个偏振片后，情况会怎样呢？如图1所示，当两偏振片的“狭缝”平行时，光屏上仍有亮光．当两偏振片的“狭缝”相互垂直时，透射光的强度几乎为零，光屏上是暗的．如图2所示．

结论：光是一种横波．

上面第l块偏振片叫起偏器；

第2块偏振片叫检偏器．

2．偏振光的两种产生方式

(1)让自然光通过偏振片；(2)自然光射到两种介质的交界面上，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90 ，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直．要点诠释：平时我们所看到的光，除直接从光源射来的以外都是偏振光．

3．偏振光的应用：

(1)摄影技术中的应用：

光的偏振现象有很多应用．如在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常使景象不清楚，如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可使反射来的偏振光不能进入照相机内，从而可拍出清晰的照片．故人们把偏振滤光片叫做摄像机的“门卫”．

(2)偏振片在汽车挡风玻璃上的应用：

偏振片——汽车司机的福音．在夜间行车时，迎面开来的车灯眩光常常使司机看不清路面，容易发生事故．如果在每辆车灯玻璃上和司机坐席前面的挡风玻璃上安装一块偏振片，并使它们的透振方向跟水平方向成45 角，就可以解决这一问题．这时，从对面车灯射来的偏振光，由于振动方向跟司机座前挡风玻璃偏振片的透振方向垂直，所以不会射进司机眼里．而从自己的车灯射出去的偏振光，由于振动方向跟自己的挡风玻璃上的偏振片的透振方向相同，所以司机仍能看清自己的灯照亮的路面和物体．

(3)立体电影：

立体电影也是利用光的偏振原理

4．光波中的电场强度E

光是电磁波，且电磁波中电场强度E和磁感应强度的振动方向都与电磁波的传播方向垂直．实验指出，光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强度E引起的．因此常将E的振动称为光振动．在与光波传播方向垂直的平面内，光振动的方向可以沿任意的方向．光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光．光振动沿着特定方向的光就是偏振光．

要点三、光的颜色、色散

1．双缝干涉中的色散

用不同的单色光作双缝干涉实验，得到的条纹之间的距离不一样，但都是明暗相间的单色条纹，由

L x

d λ

=

△知，不同颜色的光，波长不同．红光x∆最大，波长最长，紫光x∆最小，波长最短．

白光干涉时的条纹是彩色的，可见白光是由多种色光组成的，发生干涉时，白光发生了色散现象．2．薄膜干涉中的色散

用单色光照射薄膜时，两个表面反射的光是相干的，形成明暗相间的条纹．

用不同的单色光照射，看到亮纹的位置不同．

用白光照射时，不同颜色的光在不同位置形成不

同的条纹，看起来就是彩色的．

3．折射时的色散

如图所示，一束白光通过三棱镜后会扩展成由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色组成的光谱．注意：

(1)我们把射出棱镜的光线与入射光线方向的夹角叫光通过棱镜的偏向角．实验表明，白光色散时，红光的偏向角最小，紫光的偏向角最大．这说明玻璃对不同色光的折射率不同．紫光的折射率最大，红光

．

的折射率最小，依次为n n

>>

红

紫

由于介质中的光速c

=，故折射率大的光速小，各

v

n

，即红光的种色光在介质中的光速依次为：v v v

<<<

靛红

紫

速度最大，紫光速度最小．

如图所示，白光经三棱镜后，在光屏上呈现七色光带(光谱)；若从棱镜的顶角向底边看，由红到紫依次排列，紫光最靠近底边．光的色散实质上是光的折射现象．

(2)色散现象的产生表明，白光是由各种单色光组成的复色光．由于各种单色光通过棱镜时因折射率不同使光线偏折的角度不同，所以产生了色散现象．单色光通过棱镜不能再分，所以不能发生色散现象．4．薄膜干涉

竖直放置的肥皂膜受到重力的作用，形成上薄下厚的楔形薄膜，在薄膜上不同的地方，来自前后两个面的反射光所走的路程差不同，在一些地方，这两列波叠加后互相加强，于是出现了亮纹；在另一些地方，叠加后互相削弱，于是出现了暗纹．

要点诠释：用单色光照射薄膜，看到的是明暗相间的条纹．用白光照射时，某一厚度的地方，是这一种色光被加强，另一厚度的地方则是另一种色光被加强，因此看到的是彩色条纹．水面上的油膜，马路上的油膜和肥皂泡上的彩色条纹都是薄膜干涉形成的．5．分光镜

用来观察光谱，分析光谱的仪器叫分光镜，分光镜构造原理如图所示．

A为平行光管，由两部分组成，一端有狭缝，另一端有凸透镜，狭缝到凸透镜的距离等于一倍焦距，狭缝入射的光经凸透镜后变成平行光线，射到三棱镜上．

三棱镜P通过色散将不同颜色的光分开．

通过望远镜筒B可以观察光谱，在MN上放上底片还可以拍摄光谱．

管C在目镜中形成一个标尺，以便对光谱进行定量研究．

6．薄膜干涉现象的观察方法

用酒精灯火焰和肥皂薄膜观察光的薄膜干涉现象时，观察者眼睛、酒精灯、薄膜位置应如图所示，注意：观察的是火焰经薄膜反射的像，像上会出现明暗相间的水平条纹．本实验成功的关键是膜一定要薄，但又要有足够的韧性，不致很快破掉，以便有足够长的时间可以观察(可在清水中加一些洗洁精)．7．各种色散现象的规律

(1)光的颜色取决于频率，从红光到紫光，频率逐渐增大，波长逐渐减小，色光由真空进入介质，频率不变，波长减小．

(2)色光从真空进入介质速度都要减小，在同一种介质中，从红光到紫光，速度逐渐减小．

(3)在同一种介质中，从红光到紫光，折射率逐渐增大．

8．用干涉法检查平面

如图（a）所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，入射光从空气膜的上下表面反射出两列光波，形成干涉条纹．如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是等间距的．如果某处凹下，则对应明纹(或暗纹)提前出现，如图(b)所示；如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图(c)所示．(注：

“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左向右的顺序位置上)

9．增透膜的应用

在光学仪器中，为了减少光在光学元件(透镜、棱镜)表面的反射损失，可用薄膜干涉相消来减少反射光．像照相机、测距仪、潜望镜上用的光学元件表面为了减少光的反射损失都镀上了介质薄膜(氟化镁)，使薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的1

，这样反射

4

回来的两列光波经过路程差恰好等于半个波长，它们干涉后就相互抵消．

要点诠释：这种薄膜减少光学表面反射造成的光能损失，增强了透镜透光的能量，故称之为增透膜．而入射光一般是白光，增透膜不可能使所有的单色光干涉相消．由于人眼对绿光最敏感，一般增透膜的厚度做到使绿光垂直入射时完全抵消，这时红光和紫光没有显著削弱，所以有增透膜的光学镜头显淡紫色．

10．雨后天空中的彩虹产生的原因和条件

(1)彩虹是由于日光经过球状小水滴时，从空气射入球内要发生折射，从球内射向空气可能要发生全反射形成的．当阳光进入水滴后就被分解为七色光，这

七色光再经过内表面反射进入我们的视角，我们就看见了七彩的虹．

如图甲所示是由于太阳光经过小水滴时，受到两次折射，一次反射，产生第一次彩虹，偏向程度与日光进行方向差138︒，因此我们看到第一道彩虹呈现42︒方位角，如图乙所示．

如图丙、丁所示，若目光受到两次折射、两次反射，则产生第二道彩虹(50︒)．由于红光受折射偏向最小，蓝光最大．第一道彩虹的颜色排列由内向外是：蓝→红，第二道则是红→蓝．

彩虹多发生在大雨过后，需背对阳光才看得到，每个人看到的彩虹都以观察者为中心形成42︒或50︒的光环．

其实，彩虹不仅仅来自天空，在有水雾和阳光的地方，都有可能看见彩虹，因为彩虹实际上是白光通过水滴折射、反射后产生的．

(2)大城市由于环境污染严重，空气中漂浮大量的粉尘等颗粒杂质，也使得空中的小水珠不再纯净，难以形成日光的折射和全反射，所以很难看到彩虹．

(3)要爱护环境，保护大气层，减小有害气体的排放，植树造林．

要点四、激光

1．激光具有的特点

(1)相干性好．所谓相干性好，是指容易产生干涉现象．普通光源发出的光(即使是所谓的单色光)频率是不一样的，而激光器发出的激光的频率几乎是单一的，并且满足其他的相干条件．所以，现在我们做双缝干涉实验时，无需在双缝前放一个单缝，而是用激光直接照射双缝，就能得到既明亮又清晰的干涉条纹．利用相干光易于调制的特点，传输信息，所能传递的信息密度极高，一条细细的激光束通过光缆可以同时传送一百亿路电话和一千万套电视，全国人民同时通话还用不完它的通讯容量，而光纤通信就必须借助激光技术才能发展．

(2)平行度非常好．与普通光相比，传播相同距离的激光束的扩散程度小，光线仍能保持很大的强度，保持它的高能量，利用这一点可以精确测距．现在利用激光测量地月距离精确度已达到1 m．

(3)激光的亮度非常高．它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量．如果把强大的激光束会聚起来，可使物体被照部分在千分之一秒的时间内产生几千万度的高温不能直接照射眼睛，否则会伤害眼睛．

(4)激光单色性很好．激光的频率范围极窄，颜色

几乎是完全一致的．

2．激光的应用举例与对应的特性

(1)激光雷达．对准目标发出一个极短的激光脉冲，测量发射脉冲和收到反射回波的时间间隔，结合发射的方向，就可探知目标的方位和距离，结合多普勒效应，还可以求出目标的运动速度．(利用激光的平行度好)

(2)读盘．激光的平行度很好，可以会聚到很小的一点，让会聚点照射DVD碟机、CD唱机、计算机的光盘上，就可读出光盘上记录的信息．(利用激光的平行度好)

(3)医用激光刀．可以用于医疗的某些手术上，具有手术时间短、损伤小、不会引起细菌感染、止血快等优点．(利用激光的亮度高)

(4)切割金属等难熔物质．用激光可以产生几千万度的高温，使最难熔的物质也可在瞬间汽化．(利用激光的亮度高)

(5)激光育种．用激光照射植物的种子，会使植物产生有益的变异，用于培育新晶种．(利用激光的亮度高)

(6)引起核聚变．使聚变能在控制前提下进行．(利用激光亮度高)

(7)激光可以作为武器使用，用以击毁侦察卫星，飞行的导弹、飞机、装甲车等．(利用激光的亮度高)

(8)作为干涉、衍射的光源．干涉、衍射现象明显．(利用其单色性好)

3．光源发射光子数的计算

从能量转化的角度思考，设光源的功率为P，经过时间t，则光源发射的光子数N由E Nhv

＝，可知

＝和E Pt

Pt

．

N

hv

4．激光武器

激光武器分为激光制导炸弹和激光热武器两种．激光制导炸弹在攻击目标时，由目标指示飞机发射激光，照射目标，由运载机投弹，制导炸弹则根据从目标反射回来的激光飞向目标．这种炸弹偏离目标不大于10m．而普通炸弹则通常平均偏离目标在100 m左右．激光热武器是利用激光的热效应来破坏目标的．轻型的激光热武器可称为激光枪，可用来杀伤人员，重型的称为激光炮，可烧毁装甲车、飞机、导弹和卫星等．激光热武器的优点是速度快，命中率高．缺点是不能大面积的摧毁目标．制造激光热武器要求有大功率的激光器，目前有一些技术难题尚未完全解决，还处于研制阶段．

5．医疗

用激光可以治疗眼疾，如视网膜“焊接”、虹膜切除、角膜移植、治疗青光眼等．激光在皮肤科、五官科、妇科、肿瘤科、外科等方面也得到了应用．可治疗黑色素皮肤癌、血管肿瘤、“焊接”骨骼．外科用激光作为手术刀来切割组织，其优点是可以自动止血、伤口基本无菌、伤口愈合快．利用光导纤维传输激光，制成激光内窥镜来检查肠胃的病变．

【典型例题】

类型一、衍射现象

例1．关于光的衍射现象，下面说法正确的是( )．

A．红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹

B．白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹

C．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射

D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射现象

【思路点拨】根据光波发生明显衍射的条件进行判断。

【答案】A、C

【解析】该题考查衍射图样和对衍射现象的理

解．单色光照到狭缝上产生的衍射图样是亮暗相间的直条纹，白光的衍射图样是彩色条纹．光照到不透明圆盘上，在其阴影处出现光点，是衍射现象光的衍射现象只有明显与不明显之分。D项中屏上大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象．

【总结升华】本题考查了光发生明显衍射的条件．同时强调了衍射是光的一种本性，它的存在不取决于我们是否能看见．

举一反三:

【变式1】在观察光的衍射现象的实验中，通过紧靠眼睛的卡尺测量爪形成的狭缝，观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝（灯管或灯丝都要平行于狭缝），可以看到( )．

A．黑白相间的

直条纹B．黑

白相间的弧形条纹

C．彩色的直条

纹D．彩

色的弧形条纹

【答案】C

例2．如图所示，a b c d

、、、四个图是不同的单色光

光的折射、全反射、干涉、衍射、偏振

光的折射 一、知识点梳理 1． 光的反射定律：光从一种介质射到另一种介质的分界面时发生反射。反射光线与入 射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光分别位于法线的两侧。 2． 光的折射现象，光的折射定律：折射光线与入射光线、法线处于同一平面内，折射 光线与入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。 注意两角三线的含义 折射率 （光线从介质Ⅰ——介质Ⅱ） 1 2 sin sin v v r i n ＝＝ 折射现象的光路可逆性 3．折射率：入射角的正弦与折射角的正弦的比。 （1）折射率的物理意义：表示介质折射光的本领大小的物理量 （2）折射率大小的决定因素——介质、光源(频率) 在其它介质中的速度v c n ，式中n 为介质的折射率，n >1，故v

光的衍射、偏振、色散、激光

光的衍射、偏振、色散、激光

条纹，即发生衍射现象． 要点诠释：衍射是波特有的一种现象，只是有的明显，有的不明显而已． ②图样特征． 单缝衍射条纹分布是不均匀的，中央亮条纹与邻边的亮条纹相比有明显的不同：用单色光照射单缝时，光屏上出现亮、暗相间的衍射条纹，中央条纹宽度大，亮度也大，如图所示，与干涉条纹有区别．用白光照射单缝时，中间是白色亮条纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，最远离中央的是红光． (2)圆孔衍射． ①圆孔衍射的现象． 如图甲所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光屏上出现图乙中所示的情形，无衍射现象发生；当挡板AB上的圆孔很小时，光屏上出现图丙中所示的衍射图样，出现亮、暗相间的圆环． ②图样特征． 衍射图样中，中央亮圆的亮度大，外面是亮、暗相间的圆环，但外围亮环的亮度小，用不同的光照射时所得图样也有所不同，如果用单色光照射时，中央为亮圆，外面是亮度越来越暗的亮环．如果用白光照射时，中央亮圆为白色，周围是彩色圆环．

(3)圆板衍射． 在1818年，法国物理学家菲涅耳提出波动理论时，著名的数学家泊松根据菲涅耳的波动理论推算出圆板后面的中央应出现一个亮斑，这看起来是一个荒谬的结论，于是在同年，泊松在巴黎科学院宣称他推翻了菲涅耳的波动理论，并把这一结果当作菲涅耳的谬误提了出来但有人做了相应的实验，发现在圆板阴影的中央确实出现了一个亮斑，这充分证明了菲涅耳理论的正确性，后人把这个亮斑就叫泊松亮斑．小圆板衍射图样的中央有个亮斑——泊松亮斑，图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而减小．2．衍射光栅 (1)构成：由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器． (2)特点：它产生的条纹分辨程度高，便于测量． (3)种类：⎧⎨ ⎩透射光栅 反射光栅 ． 3．衍射现象与干涉现象的比较 种 类 项目 单缝衍射双缝干涉 不产生只要狭缝足够小，任何频率相同的两列光

(复习指导)第11章第2讲 光的干涉、衍射、光的偏振、激光Word版含解析

第2讲光的干涉、衍射、光的偏振、激光 一、光的干涉 1．定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象。 2．条件：两束光的频率相同、相位差恒定。 3．双缝干涉图样的特点 (1)单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为白色亮条纹，其余为彩色条纹。 (2)通过亮条纹中心的位置y＝±k l dλ(k＝0,1，2，…)，得相邻亮条纹(或暗条纹) 之间的距离Δy与波长λ、双缝间距d及屏到双缝间距离l的关系为Δy＝l dλ。 4．薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后表面反射的光相遇而形成的。图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应的薄膜厚度相同。 思考辨析 1．用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。(√) 2．若用白光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。(×) 3．水面上的油膜呈现彩色条纹，是油膜表面反射光与入射光叠加的结果。(×) 4．为什么一般情况下很难观察到光的干涉现象？ 提示：由于不同光源发出的光的频率一般不同，即使是同一光源，它的不同

部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相位差。而且在一般情况下，也很难找到那么小的缝和那些特殊的装置。 二、光的衍射 1．发生明显衍射现象的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。 2．几种常见的衍射图样 3．双缝干涉与单缝衍射图样对比 单色光的双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹宽度不均匀，中央条纹最宽最亮，两边依次变窄变暗。 思考辨析 1．衍射和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的。(×) 2．只有波长长的光才能发生明显的衍射现象。(×) 3．在用单色平行光照射单缝观察衍射现象的实验中，缝越宽，衍射现象越显著。(×) 4．衍射现象明显就是衍射条纹更亮吗？ 提示：不是，衍射现象明显是指光绕到阴影区域的范围更大，随着孔的减小，条纹亮度减弱。 1．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。 2．偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。 3．偏振光的形成

高中物理 第四章 光 5、6 光的衍射 光的偏振 激光教案选择性高中第一册物理教案

5 光的衍射 6 光的偏振激光 知识结构图解重点问题聚焦 1.发生明显衍射现象的条件是什么？ 2．单缝衍射条纹的特点是什么？条纹宽度与 波长是什么关系？ 3．圆孔衍射与圆板衍射图样有什么不同？ 1.什么叫自然光？什么叫偏振光？ 2．获得偏振光的方式有哪些？ 3．偏振现象有哪些方面的应用？ 1.激光有哪些特性？ 2．激光有哪些应用？ 1．衍射现象和衍射条纹 (1)衍射现象：光通过很窄的缝或很小的孔时，光没有沿直线传播，而是绕过缝或孔的边缘传播到相当宽的地方的现象． (2)衍射条纹特点：衍射条纹是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，亮度越低． 2．光产生明显衍射现象的条件 障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长相差不多． 二、衍射光栅 1．衍射光栅的结构：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学仪器． 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． 3．衍射光栅的种类：反射光栅、透射光栅． 三、光的偏振 1．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． (3)光的偏振现象，表明光是一种横波． 2．光的偏振 眼镜，从银幕上看到的景象才有立体感．如果不戴这副眼镜看，银幕上的图像就模糊不清了．你知道这是为什么吗？ 提示：立体电影是应用光的偏振现象的一个例子．观众所戴的眼镜是一对透振方向互相垂直的偏振片．人的两只眼睛同时观察物体，不但能扩大视野，而且能判断物体的远近，产生立体感．这是由于人的两只眼睛同时观察物体时，在视网膜上形成的像并不完全相同，左眼看到物体的左侧面较多，右眼看到物体的右侧面较多，这两个像经过大脑综合以后就能区分物体的前后、远近，从而产生立体视觉． 立体电影是用两个镜头如人眼那样从两个不同方向同时拍摄下景物的像，制成电影胶片．在放映时，通过两个放映机，把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映，使这略有差别的两幅图像重叠在银幕上．这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的，要看到立体电影，就要在每架放映机前装一块偏振片，它的作用相当于起偏器．从两架放映机射出的光，通过偏振片后，就成了偏振光． 左右两架放映机前的偏振片的偏振方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直．这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众处，偏振光方向不改变．观众用上述的偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图像，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这样就会像直接观看那样产生立体感觉． 四、激光 激光的特点和应用 (1)纯净的特性与应用

高中物理选修3-4知识点总结：第十三章 光(人教版)

高中物理选修3-4知识点总结：第十三章光（人教版） 这一章内容比较多，重要的是光的几种特性，包括：折射、干涉、衍射、偏振和光的全反射。本章的难点在于光的折射中有关折射率的问题，用双缝干涉测量光波的波长，以及光的全反射的有关计算问题。 理解性的内容主要有：光的色散，光的偏振等知识点。 考试的要求： Ⅰ、对所学知识要知道其含义，并能在有关的问题中识别并直接运用，相当于课程标准中的“了解”和“认识”。 Ⅱ、能够理解所学知识的确切含义以及和其他知识的联系，能够解释，在实际问题的分析、综合、推理、和判断等过程中加以运用，相当于课程标准的“理解”，“应用”。 要求Ⅰ：折射率、全反射、光导纤维、光的干涉、光的衍射、光的偏振以及色散等内容。要求Ⅱ：光的折射定律、折射定律的运用、折射率的有关计算等有关的知识内容。 知识网络： 内容详解：一、光的折射： 反射定律：反射光线和入射光线以及法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。

折射定律：折射光线和入射光线以及法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。 在光的折射中光路是可逆的。 折射率：光从真空射入某介质时，入射角的正弦和折射角的正弦之比，称为折射率,用字母n 表示。 测定玻璃的折射率： 如图所示为两面平行的玻璃砖对光路的侧移，用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O′B,确定出O′点，画出O′O，量出入射角和折射角的度数。 根据公式：n=sinθ sinφ计算出玻璃的折射率。 对折射率的理解：介质折射率的大小取决于介质本身及入射光的频率，不同介质的折射率不同，与入射角、折射角的大小无关。 当光从真空射入介质中时，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但是正弦值之比是一个常数。 不同的介质，入射角的正弦跟折射角的正弦之比也是一个常数，但不同的介质具有不同的常数，说明常数反映着介质的光学特性。 介质的折射率跟光的传播速度有关，由于光在真空中的传播速度大于光在其他任何介质中的传播速度，所以任何介质的折射率都大于光从真空射入任何介质。 二、光的干涉： 重要试验：杨氏干涉实验。

高中物理光的衍射

高中物理光的衍射 一. 产生 (明显 )衍射的条件 . 缝, 孔 (或障碍物 )的尺寸比波长小 ,或与波长相差不大 . 缝, 孔 (或障碍物 )的尺寸越小越好 . 入射光波长越大越好 . 二.单缝衍射条纹的特征 . 1.中央条纹亮而宽 . 2.两侧条纹具有对称性 ,但宽度和亮度均减小 . 3.缝宽一定时 ,入射光波长越大 ,条纹间距越大 .入射光波长一定时 ,缝越窄 ,条纹间距越大 . 4.入射光为复色光 (白光 )时,中央是亮 (白色 )条纹 ,两侧对称的分布彩色条纹 ,从中央到两边依此是紫 -------- 红. 三.单孔衍射 . 1.入射光为单色光时 , 衍射条纹是明暗相间的圆环 . 2.入射光为复色光 (白光 )时, 衍射条纹是彩色的圆环 . 四.泊松亮斑 . 五.干涉和衍射的区别和联系 . 1.光的干涉和衍射现象都能证明光具有波动性 .光的干涉和衍射现象都是波的特有现象 .

2.双缝干涉条纹和单缝衍射条纹都是波叠加的结果 .干涉是有限的几束光的叠加 , 衍射是极多且极 复杂的相干光的叠加 .一般现象中既有干涉又有衍射 ,只是侧重点不同 . 3.双缝干涉和单缝衍射图样类似 ,都是明暗相间的条纹 . 双缝干涉中明纹或暗纹的宽度及间距相同 , 各明纹亮度也相同 .单缝衍射中是中央条纹最宽最亮 ,越往两边越窄越暗 . 六．白光在发生光的色散，干涉，衍射时都可以看到彩色图样，但它们产生的原因不同。 光的色散光的干涉光的衍射 产生 原因 折射，复色光通过 透明介质由于折射 而分解为单色光 光波的叠加光波的叠加 产生 条件 介质变化，

必须是复色光才能 产生色散 相干光源， 可在真空中 产生 满足产生明显衍射 的条件才能观察到 可在真空中产生 例子太阳光通过三棱镜漂浮在液面上夜景下，远处的灯70 在适当的角度可以 看到彩色光。虹， 霓是天然的色散现象 的油膜，禽类 羽毛煤块表面 呈现的颜色 光周围的光芒中展

光的衍射与偏振

光的衍射与偏振 光是一种电磁波，具有波粒二象性。在传播的过程中，光会经历一 系列的现象和效应，其中包括衍射和偏振。 一、光的衍射 光的衍射是光波在通过狭缝或物体边缘时发生偏折的现象。衍射可 以解释许多日常观察到的现象，比如水波传播时通过狭缝后波纹的扩 散现象。光的衍射也是波动光学的基本现象之一。 衍射的程度受到波长和衍射物体尺寸的影响。当波长与物体尺寸相 当或物体尺寸较小时，衍射效应较明显。衍射现象的具体表现形式有： 1. 单缝衍射：当光波通过一个狭缝时，光波会在狭缝边缘发生衍射，形成一系列亮暗相间的衍射条纹。 2. 双缝干涉衍射：当光波通过两个狭缝时，光波会在两个狭缝间发 生干涉和衍射，产生一系列明暗相间、间隔均匀的干涉条纹。这是由 于两个狭缝形成的光波在空间中叠加干涉的结果。 3. 点源衍射：一个点光源通过狭缝后，光波会在狭缝边缘发生衍射，形成一个中央明亮的点，周围逐渐变暗的衍射图样。 衍射现象的研究不仅在光学领域中有重要应用，也在其他领域中有 广泛影响，比如衍射光栅在光谱分析中的应用。 二、光的偏振

光的偏振是光波的振动方向限制在一个平面上的现象。光的偏振可以通过一些材料或器件来实现，一般分为线偏振和圆偏振两种形式。 1. 线偏振：线偏振光的振动方向限制在一个平面上，可以通过偏振片或波片等器件来实现。线偏振光可以用于许多应用，比如液晶显示器中的偏振片，可以使特定方向的光线透过，从而显示出具体的图像和信息。 2. 圆偏振：圆偏振光的振动方向沿着一个圆弧运动，可以通过偏振片和波片的组合来实现。圆偏振光在光学显微镜和激光器等领域有着广泛的应用。 光的偏振现象在许多领域中起着重要的作用，例如光学通信中的光纤偏振特性的研究。 总结 光的衍射和偏振是光学中的重要现象。衍射是光波在通过狭缝或物体边缘时发生偏折的现象，可以解释波动现象，如光的干涉。偏振是光波的振动方向限制在一个特定平面上的现象，可以通过适当的器件来实现。光的衍射和偏振在许多应用中都起着关键的作用，对于深入理解光的性质和应用具有重要意义。 （字数：745字）

高中物理必修之知识讲解 光的衍射、偏振、色散、激光 基础

光的衍射、偏振、色散、激光 【学习目标】 1．了解光的衍射现象及观察方法． 2．理解光产生衍射的条件． 3．知道几种不同衍射现象的图样． 5．知道振动中的偏振现象，偏振是横波特有的性质． 6．明显偏振光和自然光的区别． 7．知道光的偏振现象及偏振光的应用． 8．知道光的色散、光的颜色及光谱的概念． 9．理解薄膜干涉的原理并能解释一些现象． 10．知道激光和自然光的区别． 11．了解激光的特点和应用． 【要点梳理】 要点一、光的衍射 1．光的衍射现象 当单色光通过很窄的缝或很小的孔时，光离开了直线路径，绕到障碍物的阴影里去，光所达到的范围会远远超过它沿直线传播所应照明的区域，形成明暗相间的条纹或光环． 2．产生明显衍射的条件 障碍物的尺寸可以跟光的波长相近或比光的波长还要小时能产生明显的衍射．对同样的障碍物，波长越长的光，衍射现象越明显；对某种波长的光，障碍物越小，衍射现象越明显．由于波长越长，衍射性越好，所以要观察到声波的衍射现象就比观察到光波的衍射现象容易得多． 3．三种衍射现象和图样特征 (1)单缝衍射． ①单缝衍射现象． 如图所示，点光源S 发出的光经过单缝后照射到光屏上，若缝较宽，则光沿着直线传播，传播到光屏上的AB 区域；若缝足够窄，则光的传播不再沿直线传播，而是传到几何阴影区，在AA BB ''、区还出现亮暗相间的条纹，即发生衍射现象． 要点诠释：衍射是波特有的一种现象，只是有的明显，有的不明显而已． ②图样特征． 单缝衍射条纹分布是不均匀的，中央亮条纹与邻边的亮条纹相比有明显的不同：用单色光照射单缝时，光屏上出现亮、暗相间的衍射条纹，中央条纹宽度大，亮度也大，如图所示，与干涉条纹有区别．用白光照射单缝时，中间是白色亮条纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，最远离中央的是红光．

光学中的光的偏振与衍射

光学中的光的偏振与衍射 光的偏振与衍射是光学领域中重要的概念。光的偏振指的是光的电 场振动方向，在不同的介质中传播时会发生变化。而光的衍射是指光 线经过一个绕射物体或者通过孔隙时产生的光的分散现象。本文将介 绍光的偏振和光的衍射的基本原理和应用。 一、光的偏振 光的偏振是指光波中电场振动方向的变化。一般来说，自然光是无 偏振的，它的电场振动方向在各个方向上都是不确定的。但是在某些 情况下，光的振动方向会被限制在一个平面上，这就是偏振光。 光的偏振可以通过偏振片来实现。偏振片是具有规则排列的分子链，当自然光通过偏振片时，只有与分子链排列方向相同的光能够透过， 而其他方向的光则被阻挡。因此，偏振片可以将自然光转化为偏振光。 光的偏振在许多领域中都有重要应用，例如显微镜、光学检测和光 通信等。通过控制光的振动方向，可以实现更精确的成像、检测和通信。 二、光的衍射 光的衍射是指光线通过一个绕射物体或者通过一个孔隙时产生的光 的分散现象。当光线遇到一个绕射物体时，它会发生弯曲并从不同的 方向分散出去。这种现象可以用傍晚夕阳下窗户的模样来形象地理解。

光的衍射现象在日常生活中也有很多应用。例如，CD、DVD等光盘的读取原理就是利用了光的衍射现象。当激光光束照射在光盘表面刻有微小螺纹的部分时，光线会发生衍射，通过检测衍射光的强度和相位变化，可以将光盘上的信息解码。 此外，光的衍射还广泛应用于干涉仪、衍射望远镜等光学设备中。通过精确地控制光的干涉和衍射现象，可以实现高分辨率的成像和测量。 三、光的偏振与衍射的关系 光的偏振和衍射是密切相关的。当偏振光通过一个孔隙或者绕射物体时，它的振动方向会发生变化，导致光的分散现象。同样，通过控制光的偏振状态，也可以改变光的衍射效果。 例如，在光学应用中常用的偏振衍射光栅就是通过通过光的偏振和衍射相结合的技术实现的。偏振衍射光栅可以将不同偏振方向的光分散到不同的位置，从而实现光的分光和调制。 此外，通过使用偏振光进行光的衍射实验，还可以研究物质的光学性质和结构。通过观察衍射光的强度和方向的变化，可以推断出物质的表面形态和电磁性质等信息。 总结： 在光学中，光的偏振和衍射是重要的概念。光的偏振是指光的电场振动方向的变化，可以通过偏振片实现。光的衍射是指光经过一个绕射物体或者通过一个孔隙时产生的光的分散现象。光的偏振和衍射密

光的干涉,衍射,偏振

一、光的干涉 1•光的干涉 （1）定义 两列频率相同、振动情况相同的光波相叠加, 某些区域振动加强，某些区域振动减弱，并 且加强区域和减弱区域总是相互间隔的现象叫光的干涉现象 （2）相干条件 只有相干光源发出的光叠加，才会发生干涉现象•相干光源是指频率相同、相位相同（振动 情况相同）的两列光波• 2•双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后，在屏上出现明暗相间的条纹•白光的双缝干涉的 条纹是中央为白色条纹，两边为彩色条纹，单色光的双缝干涉中相邻亮条纹间距离为A x 3•薄膜干涉：利用薄膜（如肥皂液薄膜）前后两面反射的光相遇而形成的 干涉图样中同一条亮（或暗）条纹上所对应的薄膜厚度相同• 4.薄膜干涉的应用 干涉法检查平面的平整程度如图3所示，两板之间形成一楔形空气膜, 用单色光从上向下照射，如果被检平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等 间距的明暗相间的条纹；若被检平面不平整，则干涉条纹发生弯曲• 1. 一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹，除中央白色亮条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是（A ） A. 各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同 B. 各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同 C. 各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同 D. 上述说法都不正确 2. 如图4所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察 到干涉条纹•要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以（C ） A. 增大Si与S2的间距 B.减小双缝屏到光屏的距离 C.将绿光换为红光 D.将绿光换为紫光 3. 把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈 V 1 尖，让单色光从上方射入，如图 5 所示•这时可以看到明暗相间的条纹•下 面关于条纹的说法中正确的是（AC ）「土=日二碎薄片A. 干涉条纹是光在空气尖劈膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果

光学中的光的色散与衍射

光学中的光的色散与衍射 光的色散和衍射是光学中的两个重要现象，它们对我们理解光的性质和应用都具有重要的意义。本文将以科普的方式介绍光的色散和衍射的基本概念、原理和应用。 一、光的色散 光的色散是指光在经过介质时，由于不同波长的光在该介质中传播速度不同而发生的偏折现象。光的色散可以细分为正常色散和反常色散。 1. 正常色散 正常色散是指介质的折射率随着波长的增加而减小的现象。当白光通过一个介质时，不同波长的光会以不同的角度折射，使得光的成分发生分离，形成一连串的彩色光谱。这种现象在折射率随波长增大而递减的介质中常见，如玻璃、水等。 2. 反常色散 反常色散是指介质的折射率随着波长的增加而增大的现象。与正常色散相反，当白光通过反常色散介质时，不同波长的光会以不同的角度折射，形成颜色上的倒置现象。反常色散在某些具有特殊结构的材料中出现，如某些矽基材料。 光的色散不仅仅是一种现象，还有广泛的应用价值。例如，在光纤通信中，光的色散会导致信号的失真和频率色散，因此需要采用补偿

技术来消除色散效应。此外，色散还被应用于分光仪、光谱仪等光学 设备中，用于测量光的波长和频谱分布。 二、光的衍射 光的衍射是指光在通过边缘或孔径后的传播方向发生偏折和扩散的 现象。光的衍射可以细分为菲涅尔衍射和费马衍射。 1. 菲涅尔衍射 菲涅尔衍射是指光在通过边缘时的衍射现象。当光通过一个具有孔 径或边缘的障碍物时，光波会绕过障碍物并在阴影区域产生衍射现象。这种衍射现象的程度与光的波长、障碍物的大小和形状等因素有关。 2. 费马衍射 费马衍射是指光通过孔径时的衍射现象。当光通过一个孔径时，光 波会在孔径的边缘产生衍射，形成一系列交替的明暗条纹。费马衍射 是圆形孔径和方形孔径等规则孔径中常见的衍射现象。 光的衍射在科学研究和工程应用中有重要的意义。例如，在显微镜中，衍射现象决定了图像的分辨率，科学家可以利用光的衍射现象来 观察微小物体。此外，衍射还广泛应用于激光技术、光栅和干涉仪等 光学设备中，用于光的分析和测量等领域。 总结 光学中的光的色散与衍射是两个重要的现象，对于我们理解光的性 质和应用具有重要的意义。色散是光在介质中由于不同波长光的速度

光的偏振与衍射知识点总结

光的偏振与衍射知识点总结 光的偏振和衍射是光学中的重要概念和现象，它们在许多领域中都 有广泛的应用。本文将对光的偏振和衍射的知识点进行总结和解析， 帮助读者更好地理解和掌握这些内容。 一、光的偏振 光的偏振是指光波振动方向的特性。在自然光中，光波的振动方向 是各向同性的，即在任意方向上都有振动。而经过某些介质的作用后，光可以变成具有特定振动方向的偏振光。光的偏振可以通过偏振镜或 偏振片实现。 在偏振光中，光波的电场振动方向垂直于光传播的方向。常见的偏 振光有线偏振光和圆偏振光。线偏振光的电场振动方向只在一个平面上，圆偏振光的电场振动方向则以圆轨迹旋转。 光的偏振在许多领域中都有应用，如光通信、偏振显微镜、液晶显 示等。它可以提供更好的光学性能和更高的图像分辨率。 二、光的衍射 光的衍射是指光波通过障碍物或孔径后产生的干涉现象。当光波通 过孔径时，会发生弯曲和弯折，使得光波以某种方式传播并形成干涉 图案。光的衍射是光的波动性质的重要体现。 根据衍射的不同形态，可以将其分为菲涅尔衍射和弗朗宁衍射。菲 涅尔衍射是指光波通过不同孔径大小的圆形孔产生的衍射现象；弗朗

宁衍射是指通过狭缝产生的衍射现象。此外，光的衍射还包括单缝衍射、双缝衍射和衍射光栅等形式。 光的衍射在光学中有广泛的应用。例如，通过光的衍射可以分析光波的频谱成分，用于光谱分析和光学检测。此外，利用衍射现象还可以实现激光的调制与控制，应用于激光工程和光通信等领域。 三、偏振与衍射的关系 光的偏振和衍射之间存在密切的关系。当偏振光通过衍射物体时，衍射现象会影响光的偏振性质。例如，当线偏振光通过狭缝时，由于衍射的作用，光的振动方向会发生变化。这种现象又称为Huygens-Fresnel原理。 此外，还可以利用偏振光的偏振特性来控制光的衍射。通过选择不同方向的偏振光，可以实现对衍射图案的调制和改变。这一技术在激光显示、光存储等领域具有重要应用价值。 总结： 光的偏振和衍射是光学中的重要知识点。光的偏振是指光波振动方向的特性，可以通过偏振片实现。光的衍射是指光波通过障碍物或孔径后发生的干涉现象，是光的波动性质的重要表现。偏振和衍射之间存在密切的关系，衍射现象会影响光的偏振性质，而偏振光的特性也可用于控制光的衍射。

光的色散与衍射

光的色散与衍射 光的色散和衍射是光学中非常重要的现象，它们在自然界中的各种现象和科学应用中起着重要的作用。本文将详细探讨光的色散和衍射的定义、原理和应用。 一、光的色散 光的色散是指当光通过介质时，不同波长的光线由于折射率的差异而发生偏折，使得光的成分分离成不同颜色的现象。这种现象使得我们能够看到七彩的光谱，并在很多实际应用中发挥作用。 光的色散可以通过折光率与波长的关系来描述，通常使用折射率指数来表示。不同介质对光的折射率指数会有不同的影响，从而导致光的色散效应。常见的示例是光在经过三棱镜时发生的色散现象，我们可以观察到光从白色经过三棱镜后分离成七种不同颜色的光线。 光的色散在光学仪器的设计和光通信中具有重要作用。通过对光的色散性质的研究，我们可以设计出具有特定波长范围的滤波器和光学元件，广泛应用于激光技术、光纤通信等领域。 二、光的衍射 光的衍射是指当光通过一个障碍物或通过物体的边缘时，光波会发生偏折和干涉现象，产生出具有特殊图样的光分布现象。衍射使得光线朝不同的方向传播，形成了一定的干涉图案，这对于我们研究光的传播和物体边缘的特性非常重要。

光的衍射可以由惠更斯-菲涅尔原理来解释，该原理认为每个点都可以看作是一个次级波源，并且将所有次级波源合成形成新的波前。这样，当光通过一个孔或边缘时，波前的形状会发生变化，导致光发生 偏折和干涉，最终形成衍射图样。 光的衍射在天文学、显微镜学、X射线衍射等领域中有重要应用。 例如，在天文学中，我们可以通过观察星系的光的衍射图案来了解宇 宙的结构；而在显微镜学中，衍射光学可以提供更高分辨率的图像。 三、光的色散与衍射的应用 光的色散和衍射在科学和技术领域有广泛的应用。以下是一些常见 的应用示例： 1. 光谱分析：通过光的色散将光分离成各个波长的组成部分，可以 用于分析物体的成分和性质。光谱分析在化学分析、材料科学等领域 扮演着重要角色。 2. 衍射光栅：光栅是一种具有规则周期结构的物体，通过光的衍射 可以实现不同波长的光分离。光栅广泛应用于光谱仪、激光器、光学 传感器等光学仪器中。 3. 激光技术：激光是一种非常强大的光源，它的理论基础是光的衍 射和放大效应。激光技术在医学、通信、制造业等领域具有广泛应用。 4. 光纤通信：光纤通信是一种基于光的传输技术，它利用光的色散 和衍射特性实现信息的传输。光纤通信具有高速、大容量和抗干扰等 优势，已经成为现代通信领域的重要技术。

光的色散与衍射：光的折射、色散与衍射

光是一种电磁波，它具有波动特性和粒子特性。光的波动特性使得它在传播过 程中会发生色散和衍射现象，而光的粒子特性则使光在媒介中传播时会发生折 射现象。这些现象都是光在不同介质中传播时的常见现象，对于理解光的性质 和应用具有重要意义。 光的折射是指光线在两种不同介质之间传播时方向的改变。当光从一种介质射 入另一种介质中时，由于两种介质光速的差异，光线会发生折射。这是因为光 在不同介质中具有不同的传播速度，根据光的粒子特性，光传播速度越慢则光 线就越容易被介质的原子或分子吸收和发射，从而导致光线方向的改变。 折射现象在实际生活中随处可见。例如，当我们把一根杆子插入水中，看起来 杆子在水中的部分偏离了实际位置，这是由于光在空气和水之间的折射造成的。又如在日常开车时，我们会发现水面上倒映着附近物体的景象，这是由于光在 空气和水面之间发生折射导致的。 除了折射，光还会在传播过程中发生色散和衍射现象。色散是指光波在通过介 质时，不同频率的光波传播速度不同而引起的颜色分散。这是因为光波在不同 介质中传播速度的差异，在介质中有偏振波的传播速度增大而色散引起，使得 不同频率的光波相位差逐渐增大，光波的波长因而被拉长，进而形成了色散现象。 衍射是指光波遇到一个障碍物或通过一个缝隙时发生的弯曲现象。当光通过一 个缝隙时，由于光的波动特性，光波在缝隙周围扩散，形成一系列干涉条纹。 这一现象被称为衍射，衍射的大小取决于光波和缝隙的相对大小。 色散和衍射都是光的波动特性的体现，它们在物理学和光学领域有着广泛的应用。例如，色散现象可以用于光谱分析，通过将光通过一个棱镜，不同频率的 光波会在棱镜中发生不同程度的偏折，从而可以得到光的频谱信息。而衍射现 象则被广泛应用于显微镜、激光等领域，它使我们能够看到微小的物体和进行 高精度的测量。 总之，光的色散和衍射现象是光的波动特性的重要表现形式。通过研究光的折射、色散和衍射，我们可以理解光的性质和行为，并且可以将光的特性应用于 科学研究和技术发展中。光的色散和衍射是一个令人着迷的领域，它们的深入 研究将推动光学领域的进一步发展和应用。

光学基础知识

光学基础知识 光学基础知识（上） 一、光的传播方式 光的传播方式主要有直线传播和弯曲传播两种。直线传 播是指光在同种介质中以直线方式传播，而弯曲传播是指光在介质之间传播时出现的折射和反射现象。 在光的直线传播中，光线是沿着一条直线以匀速行进的，且在同种介质中的传播速度是恒定的。但当光线进入另一种介质后，由于介质密度不同，其传播速度也不同，因此会出现折射现象。 在光的弯曲传播中，光线受到介质边界的影响，会发生 反射和折射现象。其中，反射是指光线在介质边界处发生反射，而不会进入新的介质；而折射是指光线在介质边界处发生折射，按照一定的规律进入新的介质。 二、光的波动性和粒子性 光既有波动性，又具有粒子性。波动性指的是光的传播 具有波动性质，可以表现出干涉、衍射等现象；而粒子性则是指光在某些情况下可以表现为粒子的性质，比如在光电效应中，光子被看作为粒子。 在物理学中，将光看作粒子的学说称为光的量子论，而 将光看作波动的学说则称为波动理论。这两种学说虽然表达方式不一样，但都能解释光的各种现象。 三、光的色散 光的色散是指由于折射率随波长的变化而导致不同波长

的光在介质中传播速度不同，从而产生出现颜色差别的现象。 光的色散可以分为正常色散和反常色散。正常色散是指 介质的折射率随着波长的增大而减小，比如水和玻璃就会出现正常色散现象；而反常色散则是指介质的折射率随着波长的增大而增大，比如钠的D光谱线就表现出反常色散现象。 四、光的干涉 光的干涉是指两束或更多的光线相遇时，它们的干涉效 果会影响彼此的强度和方向。根据干涉的类型，光的干涉可以分为杨氏干涉、菲涅尔双缝干涉、杰利-斯米斯干涉等类型。 其中，杨氏干涉是最基本的光干涉实验，通常使用单缝 或双缝装置进行。通过观察干涉条纹的分布情况，可以确定出光的波长、光源之间的相对位置和亮度等信息。在实际应用中，杨氏干涉常用于测量光学元件的表面质量，比如镜面的平整度和光学玻璃的薄度。 五、光的衍射 光的衍射是指光通过一道障碍物或者物体边缘时会发生 偏折，从而产生新的波面和波程，表现出条纹、斑点等形态多样的现象。衍射现象的强度与波长、光源间的距离和障碍物的大小和形状有关。 光的衍射在实际应用中常用于制作光栅和进行光学测量。比如在光栅制作中，通过调整刻槽形状和大小，可以实现对光的波长和波向的精确控制；在激光扫描显微术中，通过光的衍射，可以获得高分辨率的像素图像，用于显微组织结构研究和疾病诊断。 光学基础知识（下） 一、光的偏振 光的偏振是指光的振动方向具有确定性，而不是任意方

光的色散与衍射

光的色散与衍射 光是一种电磁波，在传播过程中会经历色散和衍射现象。色散是指 光在光密度不均匀介质中传播时，由于不同频率成分的光速不同，导 致光的折射角度和色散光谱的现象。而衍射是指光通过狭缝或物体边 缘时，由于光的波动特性，发生弯曲和扩散的现象。本文将详细介绍 光的色散和衍射以及其应用。 一、光的色散 光的色散是指光在不同介质中或同一介质中的不同频率光波传播时，由于介质的光密度不均匀性，导致不同频率光波的折射角度不同的现象。光的色散可以分为正常色散和反常色散两种情况。 1. 正常色散 正常色散是指光在光密度增大的介质中，折射角随着光频率增加而 减小的现象。这种现象主要出现在光通过玻璃、水等介质时。在可见 光谱中，蓝光的频率较高，所以在正常色散情况下，蓝光会比红光更 容易被折射偏离原来的传播方向。 2. 反常色散 反常色散是指光在光密度减小的介质中，折射角随着光频率增加而 增加的现象。这种现象主要出现在光通过玻璃棱镜等材料时。在可见 光谱中，红光的频率较低，所以在反常色散情况下，红光会比蓝光更 容易被折射偏离原来的传播方向。

二、光的衍射 光的衍射是指光波通过狭缝、边缘等物体时，由于光的波动特性，在光的传播方向上发生弯曲和扩散的现象。光的衍射可以分为单缝衍射和双缝衍射。 1. 单缝衍射 单缝衍射是指光波通过一个狭缝时，在狭缝边缘会发生弯曲和扩散的现象。当狭缝的宽度接近光波波长的数量级时，衍射效应显著。单缝衍射的实验可以通过在暗房中利用透光板和狭缝进行观察，并通过屏幕上出现的光斑来观察衍射现象。单缝衍射的结果会出现一系列明暗相间的光斑，称为夫琅禾费衍射图样。 2. 双缝衍射 双缝衍射是指光波通过两个狭缝时，在两个狭缝边缘会发生弯曲和扩散的现象。双缝衍射实验通常使用的是晶格、狭缝或者光栅等。在狭缝或光栅上，通过两个或多个狭缝等间距设置，观察光通过后在屏幕上出现的干涉条纹图案。双缝衍射的结果是在中央为明纹，两侧为暗纹，形成一系列明暗相间、分布呈周期性的条纹。 三、色散与衍射的应用 色散与衍射作为光的基本特性，在科学研究和实际应用中发挥着重要作用。 1. 光谱分析

考研光学知识点梳理

考研光学知识点梳理 光学是物理学的重要分支，研究光的传播规律和光与物质的相互作用。在考研中，光学是一个重要的考点，需要掌握的知识点非常多。本文将对考研光学知识进行梳理，帮助考生更好地准备考试。 1. 几何光学 1.1 光的直线传播 光在均匀介质中传播沿直线传播，光线的传播方向与光线的传播速度方向相同，光线的传播路径是直线。 1.2 光的反射定律 光线从一个介质到另一个介质的界面上发生反射时，入射光线、反射光线和法线都在同一平面上。 1.3 光的折射定律 光线从一个介质传播到另一个介质中发生折射时，入射光线、折射光线和法线都在同一平面上，入射角和折射角之间满足折射定律。 1.4 球面镜 球面镜是一种由曲面组成的镜子，根据曲面形状可以分为凸面镜和凹面镜。凸面镜和凹面镜分别具有不同的成像性质，需要掌握其成像规律。 1.5 透镜

透镜是一种能够使光经过折射聚焦的光学元件，根据透镜形状可以分为凸透镜和凹透镜。透镜也具有不同的成像性质，需要了解其成像规律。 2. 物理光学 2.1 光的干涉 光的干涉是指两束或多束光波相遇时相互作用的现象。干涉分为干涉条纹、杨氏双缝干涉和牛顿环干涉等。 2.2 光的衍射 光的衍射是指光通过有缝隙或物体边缘时发生偏斜并扩展的现象。衍射分为单缝衍射、双缝衍射、光栅衍射等。 2.3 光的偏振 光的偏振是指光中的电场矢量在空间中只沿一个方向振动的现象。根据偏振方向的不同，光的偏振可以分为线偏振、圆偏振和椭偏振。 2.4 光的色散 光的色散是指光在透明介质中传播时，不同波长的光产生不同的折射现象。根据色散的原因，色散可以分为色散棱镜和色散光纤等。 3. 光的量子性 3.1 光的波粒二象性

科普 物理光学知识点

科普物理光学知识点 光学是物理学的一个分支，研究光的产生、传播、反射、折射、干涉、衍射、偏振等现象。本文将对高中物理光学知识点进行全面整理。 一、光的本质 1. 光的波粒二象性：光既具有波动性，又具有粒子性。这一概念最早由爱因斯坦提出，被称为光的波粒二象性。 2. 光的电磁本质：光是一种电磁波，具有电场和磁场的交替变化。 3. 光速不变原理：光在真空中的速度是恒定不变的，即光速不变原理。 4. 光的能量：光的能量与其频率成正比，与其波长成反比。 二、光的传播 1. 光的直线传播：光在同一介质中沿直线传播，遇到界面时会发生反射、折射等现象。 2. 光的衍射：光通过狭缝或物体边缘时，会出现衍射现象，即光的

波前会扩散。 3. 光的干涉：两束相干光相遇时，会出现干涉现象，即光的波峰和波谷相遇时会相互加强或抵消。 三、光的反射 1. 光的反射定律：入射光线、反射光线和法线在同一平面内，入射角等于反射角。 2. 光的反射现象：光在界面上发生反射时，会产生镜面反射和漫反射两种现象。 3. 光的全反射：当光从光密介质射向光疏介质时，当入射角大于临界角时，光将全部反射回去，这种现象称为全反射。 四、光的折射 1. 光的折射定律：入射光线、折射光线和法线在同一平面内，入射角和折射角的正弦之比等于两介质的折射率之比。 2. 光的折射现象：光从一种介质射向另一种介质时，会发生折射现

象。 3. 光的色散：不同频率的光在介质中的折射率不同，导致光的色散现象。 五、光的透射 1. 光的透射现象：当光从一种介质射向另一种介质时，一部分光被反射，另一部分光被透射。 2. 光的透射定律：入射光线、透射光线和法线在同一平面内，入射角和透射角的正弦之比等于两介质的折射率之比。 3. 透明介质和不透明介质：透明介质能够让光通过，不透明介质则不能。 六、光的偏振 1. 光的偏振现象：光的电场矢量在某一方向上振动，称为光的偏振。 2. 偏振光的产生：偏振光可以通过偏振片、布儒斯特角、菲涅尔公式等方法产生。

专题79 光的干涉、衍射、偏振和散射(解析版)

2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训 专题79 光的干涉、衍射、偏振和散射 特训目标特训内容 目标1 光的干涉（1T—5T） 目标2光的衍射（6T—10T） 目标3光的偏振（11T—15T） 目标4光的散射（16T—20T） 一、光的干涉 1．利用光的干涉原理可以检测甲烷、二氧化碳、瓦斯等气体的浓度，具有精度高、操作简便的特点。如图为一甲烷检测仪的工作原理图，其中P点为双缝中垂线与光屏的交点。则（） A．空气室和甲烷室内的介质不同，不能在光屏上观察到干涉条纹 B．P点出现亮条纹，可知此时甲烷室中没有甲烷 C．随着甲烷室中甲烷浓度的变化，光屏上相邻两干涉条纹的间距也相应变化 D．通过测量干涉条纹在光屏上的位移量，可以知道甲烷在空气中的含量 【答案】D 【详解】A．通过空气和甲烷，光的频率不变，能在光屏上观察到干涉条纹，故A错误；

B ．只有满足光程差是波长的整数倍，就可以在P 点出现亮条纹，故B 错误； C ．由于光的频率未变，相邻两干涉条纹间距不变，故C 错误； D ．光通过的介质浓度改变，干涉条纹相对原位置会在光屏上有位移，通过测量位移量，可以知道甲烷在空气中的含量，故D 正确。 故选D 。 2．用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示的明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d 随坐标x 的变化图像，可能正确的是（ ） A ． B ． C ． D ． 【答案】D 【详解】由题意可知，从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为∆x =2d 即光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差x n λ∆=（n =1，2，3，⋯）时，此处表现为亮条纹，即当薄膜的厚度为2d n λ =（n =1，2，3，⋯）时，对应的条纹为亮条纹，相邻亮条纹之间的 薄膜厚度差为12 λ，从题图中可知，从左向右相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离逐渐变小，则薄膜层的厚度逐渐减小，由斜率知厚度减小越来越快，ABC 错误，D 可能正确。故选D 。