光的衍射、偏振、色散、激光
编稿：张金虎审稿：XXX
【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．
(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．
4．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
．
5．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
同
点
产生条件只要狭缝足够小，任何光都能发生频率相同的两列光波相遇叠加
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
6．三种衍射图样的比较
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．
要点二、光的偏振
1．光是横波
光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，但不能由此确定光究竟是横波还是纵波．
要点诠释：电磁波是横波，电磁波中的电场强度E和磁感应强度B都与波的传播方向垂直．既然光是电磁波，也应该是横波，光的作用主要是由其电场强度E引起的．
2．偏振现象
(1)狭缝对横波、纵波的影响：
如果在波的传播方向上放一带狭缝的木板，不管狭缝方向如何，纵波都能自由通过狭缝；对横波，只有狭缝的方向与横波质点的振动方向相同时，横波才能毫无阻碍地通过狭缝；当狭缝的方向与质点的振动方向垂直时，横波就不能通过狭缝，这种现象叫做横波的偏振．如图所示．
(2)横波独有的特征：
偏振现象是横波所特有的，故利用偏振现象可判断一列波是横波或是纵波．
(3)光的偏振现象说明光波是横波．
3．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．
4．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．
要点三、光的颜色、色散
1．色散与光谱
含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫色散．
含有多种频率的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列就是光谱．
2．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．
3．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．
4．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 v n
=，故折射率大的光速小，各种色光在介质中的光速依次为：v v v <<<靛红紫，即红光的速度最大，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．
5．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．
6．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．
7．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)．
8．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．
9．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)
10．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
4
，这样反射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．
要点四、激光
1．激光和激光的产生
(1)激光．
激光是原子受激辐射产生的光．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．激光是相干光，激光是人工产生的光．
(2)激光的产生．
在现代科学技术中用激光器产生激光．
要点诠释：激光是一种特殊的光，自然界中的发光体不能发出激光1958年，人类在实验室里首次获得了激光．
2．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．
3．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)
【典型例题】
类型一、衍射现象
例1．下列哪些属于光的衍射现象()．
A．雨后美丽的彩虹
B．对着日光灯从两铅笔的缝中看到的彩色条纹
C．阳光下肥皂膜上的彩色条纹
D．光通过三棱镜产生的彩色条纹
【思路点拨】利用光的衍射现象及干涉、折射现象的区别解题。
【答案】B
【解析】本题考查干涉、衍射、折射产生色散的现象．雨后的彩虹和光通过三棱镜产生的彩色条
纹都是光的折射现象，阳光下肥皂膜上的彩色条纹是光的薄膜干涉现象，对着日光灯从两铅笔的缝中看到的彩色条纹是单缝衍射现象，故本题应选B项．
【总结升华】出现彩色现象的原因有三种：(1)光的干涉；(2)光的折射，即光的色散；(3)光的衍射．
举一反三:【高清课堂：光的衍射、偏振、色散、激光例1】
【变式】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．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
【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．
【变式】在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是()．
A．将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄
B．使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽
【答案】A、C、D
【解析】该题考查决定衍射条纹宽度的物理量．当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即偏离直线传播的路径越远，条纹间距也越大；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大；光的波长一定、单缝宽度也一定时，若增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，故A、C、D三项正确．
【总结升华】衍射条纹的间距与λ、d、l有关．λ、l增大，则间距增大；缝宽d变小，则间距增大．
例3．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，试分析在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)．
【思路点拨】随着三角形孔的缩小，光分别呈现出在不同条件下的传播特点。
【答案】见解析
【解析】当三角形孔较大时，屏上出现一个三角形光斑，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的像，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．
【总结升华】随着三角形孔的缩小，光分别呈现出在不同条件下的传播特点：直线传播和发生衍射，如果有可能的话，最好自己动手做一下，在不透明的纸板上分别用刀刻出大小不同的三角形，观察一下屏上呈现不同图样的现象时所用三角形孔的尺寸是多大．
举一反三:【高清课堂：光的衍射、偏振、色散、激光例2】
【变式】A 、B 两幅图是由单色光分别射到圆孔而形成的图象，其中图A 是光的________（填干涉或衍射）图象。由此可以判断出图A 所对应的圆孔的孔径________（填大于或小于）图B 所对应的圆孔的孔径。
【答案】衍射 小于
【解析】据题意知A 图为小孔衍射图，而B 图表明未发生衍射，故A 对应孔小于B 对应孔直径．[点拨]由题意知是一个圆孔，而且条纹是不等间距的，所以A 是衍射而不是干涉。
例4．如图所示，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()．
A ．a b 、是光的干涉图样
B ．c d 、是光的干涉图样
C ．形成a 图样的光的波长比形成b 图样光的波长短
D ．形成c 图样的光的波长比形成d 图样光的波长短
【答案】A
【解析】干涉条纹是等距离的条纹，因此，a b 、图是干涉图样，c d 、图是衍射图样，故A 项正
确，B 项错误；由公式L x d
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． 【总结升华】①双缝是干涉条纹，间距相等；②单缝是衍射条纹，间距不等，中央亮条纹最亮，两侧为间距不等的明暗相间的条纹．
举一反三:【高清课堂：光的衍射、偏振、色散、激光例3】
【变式1】下图所示的4种明暗相间的条纹，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（灰黑色部分表示亮纹）。则在下面的四个图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是（）
A．红黄蓝紫B．红紫蓝黄
C．蓝紫红黄D．蓝黄红紫
【答案】B
【解析】题图中第1、3为干涉图样，第2、4为衍射图样。1的波长较长，为红光，3为蓝光。2的波长短，为紫光，4为黄光。所以颜色顺序依次是红紫蓝黄。
类型二、偏振光
例5．如图所示，P是偏振片，P的透振方向(用带箭头的实线表示)为竖直方向．下列四种入射光束中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光？()
A．太阳光
B．沿竖直方向振动的光
C．沿水平方向振动的光
D．沿与竖直方向成45?角振动的光
【思路点拨】只要光的振动方向不与偏振片的狭缝垂直，光都能通过偏振片．
【答案】A、B、D
【解析】根据光的现象，只要光的振动方向不与偏振片的狭缝垂直，光都能通过偏振片．太阳光、沿竖直方向振动的光、沿与竖直方向成45?角振动的光均能通过偏振片．故A、B、D正确．
【总结升华】当光的振动方向不与偏振片透射方向垂直时，一定有光透射出去．
举一反三:【高清课堂：光的衍射、偏振、色散、激光例5】
【变式1】如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P 或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象，这个实验表明（）
A．光是电磁波B．光是一种横波
C．光是一种纵波D．光是概率波
【答案】B
【变式2】两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯的前面以至没有光通过．如果将其中的一片旋转180?，在旋转过程中，将会产生下述的哪一种现象()．
A．透过偏振片的光强先增强，然后又减少到零
B．透过偏振片的光强先增强，然后减少到非零的最小值
C．透过偏振片的光强在整个过程中都增强
D．透过偏振片的光强先增强，再减弱，然后又增强
【答案】A
【解析】该题考查起偏器和检偏器的作用．起偏器和检偏器的偏振方向垂直时，没有光通过；偏振方向平行时，光强度达到最大．当其中一个偏振片振动180?的过程中，两偏振片的方向由垂直到平行再到垂直，所以通过的光强先增强，后减小到零，所以答案为A．
【总结升华】充分认识和理解自然光的起偏方式和起偏与检偏的实验．
例6．一段时间以来，“假奶粉事件”闹得沸沸扬扬，奶粉的碳水化合物(糖)含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量，偏振光通过糖的水溶液后，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，就能确定被测样品中的含糖量．如图所示，S是自然光源，A B
、之间，则下列说法中正确的是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A B
是()．
A．到达O处光的强度会明显减弱
B．到达O处光的强度不会明显减弱
C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度等于α
D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于α
【答案】A、C、D
【解析】自然光通过偏振片后得到垂直于光的传播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，其偏转方向发生了偏转，即相对于光的传播方向向左或向右旋转了一个角度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项正确，B项错误；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两项都正确．
【总结升华】解决光的偏振问题，关键是判断偏振光的振动方向与偏振片的透振方向的关系，若它们平行，则光强最强，若它们垂直，则光强最弱．
类型三、光的颜色、色散
例7．如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带．下面的说法中正确的是()．
A．a侧是红色光，b侧是紫色光
B．在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长
C．三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率
D．在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率
【思路点拨】根据光的色散解题，注意折射方向。
【答案】B、C
【解析】由图可以看出，a侧光偏折得较厉害，三棱镜对a侧光的折射率较大，所以b侧是紫色光，波长较小，b侧是红色光，波长较大，因此A项错误，B、C两项正确；又v＝c／n，所以三棱镜中a侧光的传播速率小于b侧光的传播速率，D项错误．
【总结升华】本题很容易错选A、D，原因是没有光线入射的方向或者说没有认真分析光线与三棱镜的对应关系，如果将三棱镜绕上底转180?，就变为我们熟知的光的色散问题了．
【变式2】白光通过三棱镜发生色散，这说明()．
A．不同颜色的光在真空中的光速不同
B．对同一介质中红光的折射率比紫光大
C．在同一介质中红光的光速比紫光大
D．每种颜色的光通过三棱镜都会分成几种颜色的光
【答案】C
【解析】色散现象表明，棱镜对红光的折射率最小，由
c
n
v
=可知，红光在棱镜中的速度最大，C
正确．
例8．用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图甲是点燃酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是()．
A．当金属丝圈旋转30?时干涉条纹同方向旋转30?
B．当金属丝圈旋转45?时干涉条纹同方向旋转90?
C．当金属丝圈旋转60?时干涉条纹同方向旋转30?
D．干涉条纹保持原来状态不变
【答案】D
【解析】金属丝圈在竖直平面内缓慢旋转时，楔形形状薄膜各处厚度形状几乎不变．因此，形成的干涉条纹保持原状态不变，D正确，A、B、C错误．
【总结升华】肥皂膜在重力作用下，形成劈形膜在同一水平线上、厚度相同，干涉出现直线条纹．
【变式2】如图所示，把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖．让单色光从上方射入，这时可以看到亮暗相间的条纹．下面关于条纹的说法中正确的是()．
A．干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C．将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧
【答案】A、C
【解析】根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气膜前后表面反射的两列光叠加而成的，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以A项对B项错；因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故D项错误；根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的．当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C项正确．【总结升华】薄膜干涉常用在科学技术上检查表面平整情况．
、．已知a光的频例9．一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a b
率小于b光的频率．图中哪个光路图可能是正确的?()
【思路点拨】频率越高的光，在玻璃中的折射率越大，其偏折程度也越大，且每种光通过平行玻璃砖出射光一定跟入射光平行．
【答案】B
【解析】由于a 光的频率小于b 光的频率，a 光在玻璃中的折射率小于b 光在玻璃中的折射率，由两种单色光进行玻璃后偏折程度不同，且出射光均应平行于入射光，可判定B 正确．
【总结升华】求解本题的关键是知道频率越高的光，在玻璃中的折射率越大，其偏折程度也越大，且每种光通过平行玻璃砖出射光一定跟入射光平行．
类型四、激光
例10．纳米科技是跨世纪新科技，将激光束宽度聚焦到纳米范围，可修复人体已损坏的器官，对DNA 分子进行超微型基因修复，把令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除．
(1)这是利用了激光的()．
A ．单色性
B ．方向性
C ．高能量
D ．粒子性
(2)纳米科技是人类认识自然的一个新层次，1nm 等于()．
A ．610m －
B ．910m －
C ．1010m －
D ．1210m －
【答案】(1)C (2)B
【解析】(1)激光由于能把巨大能量高度集中地辐射出来，所以在医学上作“光刀”切开皮肤、切除肿瘤或做其他外科手术．
(2)纳米是长度单位，波长经常用纳米作单位，91 nm=10m -．
【总结升华】激光因为相干性好、平行性好、能量高而被广泛应用，由于激光亮度高的特点，可以用来切割各种物质，焊接金属以及在硬质难熔材料上打孔．利用相干性进行信息的传递，例如光导纤维利用平行性好，进行精确的测量．
【变式1】1969年7月，美国“阿波罗号”宇宙飞船的登月舱在登上月球的科学考察活动中，在月球上安放了一台激光反射器，成功地解决了用激光测量月地间距离问题．据你所知用激光测量月地距离的原理是什么?
【答案】见解析
【解析】激光反射器由三块相互垂直的平面镜组成，能把射来的激光按原方向反射回去．由于激光的方向性好，因而可从地球上向月球上的激光反射器发射激光脉冲，只需测量发射脉冲和收到回波的时间间隔t ?，则可根据2
c t s ?=算出月地间距离． 【总结升华】该题考查了激光具有平行性好的特点．对于激光的特点及对应的应用要注意区分．
【变式2】利用卫星可以将地面状况看得一清二楚．试问：在战争爆发时，欲用激光器击毁位于地平线上方的空间站，则应将激光器()．
A．瞄高些
B．瞄低些
C．沿视线直接瞄准
D．若激光束是红色，而空间站是蓝色的，则应瞄高些
【答案】C
【解析】空间站反射太阳的光射向地球，通过地球大气层要发生折射，而激光器发出的光通过大气层射向空间站也要发生折射，根据光路可逆，两者的光路相同．因此，A、B两项错误，C项正确．D 项中空间站是蓝色的，反射光也是蓝色的，比红色激光束的折射率大，由折射定律知应瞄低些方能射中，故D项错误．
【总结升华】解答此类信息材料题的核心是提取有用的信息，利用已掌握的相关知识解答．
光的色散1．色散：白光分解成多种色光的现象。 2．光的色散现象：一束太阳光通过三棱镜，被分解成七种色光的现象叫光的色散，这七种色光从上至下依次排列为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫(如图甲所示)。同理，被分解后的色光也可以混合在一起成为白光(如图乙所示)。 光的三原色及色光的混合 1．色光的三原色：红、绿、蓝三种色光是光的三原色。 2．色光的混合：红、绿、蓝三种色光中，任何一种色光都不能由另外两种色光合成。但红、绿、蓝三种色光却能够合成出自然界绝大多数色光来，只要适当调配它们之间的比例即可。色光的合成在科学技术中普遍应用，彩色电视机就是一例。它的荧光屏上出现的彩色画面，是由红、绿、蓝三原色色点组成的。显像管内电子枪射出的三个电子束，它们分别射到屏上显不出红、绿、蓝色的荧光点上，通过分别控制三个电子束的强度，可以改变三色荧光点的亮度。由于这些色点很小又靠得很近，人眼无法分辨开来，看到的是三个色点的复合．即合成的颜色。 如图所示，适当的红光和绿光能合成黄光；适当的绿光和蓝光能合成青光；适当的蓝光和红光能合成品红色的光；而适当的红、绿、蓝三色光能合成白光。因此红、绿、蓝三种色光被称为色光的“三原色。”
物体的颜色：在光照到物体上时，一部分光被物体反射，一部分光被物体吸收，不同物体，对不同颜色的光反射、吸收和透过的情况不同，因此呈现不同的色彩。 光的色散现象得出的两个结论： 第一，白光不是单色的，而是由各种单色光组成的复色光；第二，不同的单色光通过棱镜时偏折的程度是不同的，红光的偏折程度最小，紫光的偏折程度最大。 色光的混合：不能简单地认为色光的混合是光的色散的逆过程。例如：红光和绿光能混合成黄光，但黄光仍为单色光，它通过三棱镜时并不能分散成红光和绿光。 物体的颜色： 由它所反射或透射的光的颜色所决定。 1．透明物体的颜色由通过它的色光决定在光的色散实验中，如果在白屏前放置一块红色玻璃，则白屏上的其他颜色的光消失，只能留下红色，说明其他色光都被红玻璃吸收了，只能让红光通过，如图所示。如果放置一块蓝玻璃，则白屏上呈现蓝色。 2．不透明物体的颜色由它反射的色光决定在光的色散实验中，如果把一张红纸贴在白屏上，则在红纸上看不到彩色光带，只有被红光照射的地方是亮的，其他地方是暗的；如果把绿纸
光的衍射、偏振、色散、激光 一、选择题 1．如图所示，a 、b 两束光以不同的入射角由介质射向空气，结果有相同的折射角，下列说法正确的是( )． A ．b 在介质中的折射率比a 大 B ．若用b 光做单缝衍射实验，要比用a 时中央条纹更宽 C ．用a 更易观察到泊松亮斑 D ．做双缝干涉实验时，用a 光比用b 光条纹间距更大 2．如图所示的四个图形中哪个是著名的泊松亮斑的衍射图样( )． 3．如图所示的四种明暗相间的条纹，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(黑色部分表示亮纹)．则在下面的四个图中从左往右排列，亮条纹的颜 色依次是( )． A ．红黄蓝紫 B ．红紫蓝黄 C ．蓝紫红黄 D ．蓝黄红紫 4．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相同 B ．偏振光是在垂直于传播方向上，只沿着某一特定方向振动的光 C ．自然光透过一块偏振片后就成为偏振光，偏振光透过一块偏振片后又还原为自然光 D ．太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光 5．如图所示，让自然光照射到P 、Q 两偏振片上，当P 、Q 两偏振片的透振方向夹角为以下哪些度数时，透射光的强度最弱？( )． A ．0° B ．30° C ．60° D ．90° 6．水中同一深度排列着四个不同颜色的球．如果从水面上方垂直俯视各球，感觉最浅的是( )． A ．红球 B ．黄球 C ．绿球 D ．紫球 7．如图所示，一束红光和一束蓝光平行入射到三棱镜上，经三棱镜折射后会聚于光屏M 上的一点N ，这两束单色光分别用a 、b 表示．对于这两束光的颜色以及在玻璃中的传播速度，下列说法中正确的是( )． A ．a 为红光，在玻璃中的传播速度小于b 光 B ．a 为蓝光，在玻璃中的传播速度小于b 光 C ．b 为红光，在玻璃中的传播速度小于a 光 D ．b 为蓝光，在玻璃中的传播整小于于a 光 8．如图所示，在水中有一厚度不计的薄玻璃片制成的中空三棱镜，里面是空气，一束白光A 从棱镜的左边射入，从棱镜的右边射出了发生了色散，射出的可见光分布在a 点和b 点之间，则( )． A ．从a 点射出的是红光，从b 点射出的是紫光 B ．从a 点射出的是紫光，从b 点射出的是红光 C ．从a 点和b 点射出的都是红光，从ab 中点射出的是紫光 D ．从a 点和b 点射出的都是紫光，从ab 中点射出的是红光 9．如图所示，一细束复色光从空气中射到半球形玻璃体球心O 点，经折射分为a 、b 两束光，分别由P 、Q 两点射出玻璃体．PP′、QQ′均与过O 点的界面法线垂直．设光线a 、b 在玻璃体内穿行所用的时间分别为a t 、b t ，则:a b t t 等于( )． A ．QQ′: PP′ B ．PP′: QQ′ C ．OP′: OQ′ D ．OQ′: OP′ 16．如图所示，a 和b 都是厚度均匀的平玻璃板，它们之间的夹角为 ，一细光束以入射角α从
4.5 光的色散 1.白光可以分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光;红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光可以复合成白光。 2.光的三原色:红、绿、蓝三种颜色的光。 3.光谱:太阳光通过三棱镜可以分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫几种颜色的光,它们按一定顺序排列,叫做太阳的可见光谱。 4.红外线 (1)光谱上红光以外的部分有一种看不见的能量辐射叫红外线。 (2)任何物体都可辐射红外线。 (3)热作用强是红外线的主要特征。此外,红外线还可用于红外遥感等。 5.紫外线 (1)在光谱上紫光以外的部分存在一种看不见的能量辐射叫紫外线。 (2)紫外线有较强的生理作用,此外,紫外线还有荧光效应等。 知识点1:光的色散 17世纪,英国物理学家牛顿使太阳光发生色散,才揭示了光的秘密。如图所示,让一束太阳光(白光)照射到三棱镜上,通过三棱镜偏折后照到白屏上,在白屏上形成一条彩色的光带,颜色依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,这就是光的色散。
太阳光通过三棱镜后,分解成七色光带 这个现象的产生表明:第一,白光不是单色光,而是由各种单色光组成的复色光;第二, 不同的单色光通过棱镜时偏折的程度是不同的。实验中红光偏折的程度最小,紫光偏折的程度最大。各单色光偏折的程度从小到大按照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列。 【例】一束白光经过三棱镜后,不但改变了光的,而且可分解成七种单色光,这种现象称为光的。 知识点2:色光的三原色 人们发现,红、绿、蓝三种色光混合能产生各种不同颜色的光,如图所示。因此把红、绿、蓝三种色光叫做色光的三原色。 【例】彩色电视机荧光屏上呈现出的各种颜色,都是由三种基本色光混合而成的,这三种基本色光是( ) 知识点3:看不见的光 如图所示,太阳光经过三棱镜被分解成按顺序排列的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种不同颜色的光,叫做太阳的可见光谱。在红光和紫光之外的部分都存在一种人们看不见的光,红光之外的部分称为红外线,紫光之外的部分称为紫外线。红外线和紫外线都属于不可见光,而且红外线能辐射热量,说明红外线具有热作用;紫外线能使荧光物质发光。
激光基础知识 1．目的 了解激光的发展简史，清楚激光的产生原理及特性，熟知激光的危害等级及激光发振器的结构 2．激光的产生及发展史 2．1世界上第一台激光器是由美国科学家梅曼（T.H.Maiman）于1960年研究成功的，这台红宝石激光器作为发光物质（棒两头镀上银膜形成反射镜面），棒外面套上一支螺旋状的氪气灯，为了充分利用氪灯光，梅曼又在螺旋灯外套上一个反射率很高的圆柱，以便使更多的氪灯光照在红宝石上。 其实，早在1916年爱因斯坦就曾发表过一篇论文，提出了一种现在叫光学感应吸收和光学感应发射的观点（又叫受激吸收和发射），这一观点后来竟成为激光器的主要理论基础，1952年，美国马里阑大学的韦伯开始运用上述概念去放大电磁波，但工作没能往前发展，只有激光的发明人汤期（C.TOWES）向韦伯索要了论文，继续这一工作，才打开了一个新的领域。 汤斯的最初设想：由四个反射镜围成一只玻璃盒，盒内充以铊，盒外放一个铊灯，用这一装置可产生激光，汤斯的合作者肖洛（A.schawlow）擅长于光譜学，对原子光譜及两平行反射镜的光学特性十分熟悉，便对汤斯的设想提出两条修改意见，一是他证明铊原子不可能产生光放大，建议改用钾（其实钾也不易产生激光），二是建议只用两面反射镜便可形成光的振荡器，不必沿用微波放大器的封闭盒子作为谐振器。直到现在，汤斯和肖洛研制
出来的，但是他们提出的基本概念和构想却被公认是对激光领域划时代的贡献。 2．2激光的产生原理 由原子结构可知，电子绕核高速旋转，各自有不同轨迹道，这些轨迹道称为能级电子，处于不同的能级。原子系统的能量不同，由于粒子有趋于低能级的特性，平衡状态时，低能级粒子吸收能量，跃迁到高能级上，（分布规律符合玻而兹曼公式）。如果提供一个能源，使低能级粒子吸收能量，跃迁到高能级上，使高能级粒子数多于低能级粒子数，这就是所谓的“粒子聚集数反转”，高能级粒子有向低能级自发跃迁的趋势，一个电子自发跃迁时，一个能级差放出一个光子，称自发辐射，自发辐射放出光子的频率的跃迁的能差成正比，符合普朗克公式hr=E1-E2，式中H=6.626x10^-34(J.S)为普朗克常数；r为光子频率；E2，E1分别为高能级和低能级能量，此光子又激发E2能级的粒子，使E2能级的粒子受激放出频率，相位，方向完全一致的光子即受激发射，此时E2能级一个粒子，产生了二个完全相同的光子，这两个光子再出激发E2能级的粒子，就产生了四个相同光子，这种雪崩式的反应，使入射光得到放大，使光强迅速增强，如果在粒子受激辐射系统的两端设置二块相互平行的反射镜，构成光学谐振腔，那么平行于谐振腔轴线的光，在二个反射镜之间振荡放大，越来越强，直到E2能级的粒子都受激跃迁到E1能级时，“粒子聚集反转”现象消失，随时逸出谐振腔外而消失，最后得到的光束方向一致，亮度最高的单色光即激光（LASER-Light，Amplification by
初二物理光的色散知识点 物理的学习需要的不仅是大量的做题，更重要的是物理知识点的累积。下面就和丁博士一起来看看初二物理光的色散知识点,希望对广大考生有帮助! 1、光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折。 2、光在同种介质中传播，当介质不均匀时，光的传播方向亦会发生变化。 3、折射角：折射光线和法线间的夹角。 光的折射定律 1、在光的折射中，三线共面，法线居中。 2、光从空气斜射入水或其他介质时，折射光线向法线方向偏折;光从水或其它介质斜射入空气中时，折射光线远离法线(要求会画折射光线、入射光线的光路图) 3、斜射时，总是空气中的角大;垂直入射时，折射角和入射角都等于0°,光的传播方向不改变 4、折射角随入射角的增大而增大 5、当光射到两介质的分界面时，反射、折射同时发生 6、光的折射中光路可逆。 光的折射现象及其应用 1、生活中与光的折射有关的例子：水中的鱼的位置看起来比实际位置高一些(鱼实际在看到位置的后下方);由于光的折射，池水看起来比实际的浅一些; 水中的人看岸上的景物的位置比实际位置高些;夏天看到天上的星斗的位置比星斗实际位置高些;透过厚玻璃看钢笔，笔杆好像错位了;斜放在水中的筷子好像向上弯折了;(要求会作光路图) 2、人们利用光的折射看见水中物体的像是虚像(折射光线反向延长线的交点) 1、太阳光通过三棱镜后，依次被分解成红、橙、黄绿、蓝、靛、紫七种颜色，这种现象叫色散; 2、白光是由各种色光混合而成的复色光; 3、天边的彩虹是光的色散现象; 4、色光的三原色是：红、绿、蓝;其它色光可由这三种色光混合而成，白光是红、绿、蓝三种色光混合而成的;世界上没有黑光;颜料的三原色是品红、青、黄，三原色混合是黑色;
《多彩的光》知识点总结 总结人:汪老师 总结日期：2015年1月26日 1、光源： 光源：自身能发光的物体叫做光源。 分类：自然光源、人造光源 2、光的直线传播 （1）条件：光在同种均匀介质中是沿直线传播的。 （2）光线：在物理学中，用一条待箭头的直线表示光的传播路径和方向，（光线是人们为了研究方便假想的一种物理模型，不是实际存在的） （3）光沿直线传播形成的现象：影子的形成、日食、月食、小孔成像 小孔成像的特点：倒立的实像。 注：小孔所成的像的形状跟物体的形状一样，与小孔的形状五无关，可以有缩小的、放大的和等大的像。 （4）光速：光在真空中传播速度最快，在其他介质中的传播速度都比在真空的速度小。 光在真空或空气中的传播速度是3×108m/s, 3、光的反射： （1）定义：光从一种介质射到另一种介质表面时，有一部份光被反射回原来的介质。 所有物体的表面都可以反射光，我们能够看到本 身不发光的物体，就是因为物体表面反射的光进入了 我们的眼睛。 （2）光的反射光路图： 入射光线：AO 反射光线：OB 法线：NO 入射角：∠i 反射角：∠r （3）光的反射定律：共面，异侧，等角 光在反射时，反射光线、入射光线与法线在统一平面内；反射光线和入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角，在光的反射中光路可逆。 注：一条反射光线对应一条入射光线 （4）反射分类：
镜面反射：平整光滑的物体表面能把平行的光线也沿平行的方向反射出去。 漫反射：一般物体的表面都很粗糙，存在许多微笑的凹凸不平，平行光线经反射后，反射光线不再平行，而是射向各个方向。 注：无论是镜面反射还是漫反射，每一条反射光线都遵守光的反射定律。 （5）平面镜成像： 成像原理：光的反射 成像特点：等大、对称的虚像 应用：1、改变光的传播方向（潜望镜）； 2、利用平面镜 成像。 4、光的折射 （1）折射现象：光从一种介质斜射如另一种介质时，传播方向发生改 变的现象。 （2）光的折射规律： 光折射时，折射光线、入射光线、法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。折射角随着入射角的改变而改变：空气中的角总是大角。 当光从一种介质垂直射入另一种介质时，传播方向不改变。光在折射时，光路是可逆的。（3）光的折射产生的现象：插入水中的筷子看起来便弯折了、海市蜃楼、在岸上看水中的鱼在水中的位置变浅了、游泳者从水中看岸上的树变高了。 5、光的色散：太阳光经过三棱镜折射后被分成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光的现象。 （1）光的色散说明：白光不是单色光，而是由各种色光混合而成的。 光的“三基色”：红、绿、蓝。 颜料的三原色：红、黄、蓝。 （2）物体的颜色： 透明物体的颜色：透明物体的颜色由它透过的色光决定的。无色的通明体能透过所有色光。 不透明物体的颜色：不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。白色物体反色各种色光，黑色物体吸收所有色光。 6、透镜
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 1．三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． (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 ． 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：
第五节光的色散 【基础知识】 1、色散 一束太阳光通过三棱镜，被分解成七种色光的现象叫光的色散，这七种色光从上至下依次排列为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。同理，被分解后的色光也可以混合在一起成为白光。 这个现象的产生表明：第一，白光不是单色的，而是由七种单色光组成的复合光；第二，不同的单色光通过三棱镜时偏折的程度是不同，红光的偏折程度最小，紫光的偏折程度最大。 【例1】自主探究 在深盘中盛上一些水，盘边斜放一个平面镜，使镜子的下部浸入水中。让一束阳光水面下的平面镜上，并反射到白墙或白纸上。观察白墙或白纸上的反射光的颜色。即可看到彩虹。 原因是：太阳光照射到斜放在水中的镜子时，斜放的镜子和水相当于一个三棱镜，将白光分解为七色光。 2、色光的混合 红、绿、蓝三色光中，任何一种色光都不能由另外两种色光合成。但红、绿、蓝三色光却可以合成自然界绝大多数色光来，只要适当调配它们之间的比例即可。色光的合成在科学技术中普遍应用，彩色电视机就是一例。它的荧光屏上出现的彩色画面，是由红、绿、蓝三原色色点组成的。显像管内电子枪射出的三个电子束，分别射到屏上显示出红、绿、蓝色的荧光点上，通过分别控制三个电子束的强度，可以改变三光荧光点的亮度。由于这些色点很小又靠得很近，人眼无法分辨开来，看到的是三个色点的复合，即合成的颜色。 适当的红光和绿光能合成黄色；适当的绿光和蓝光能合成青色；适当的蓝光和红光能合成品红色的光；而适当的红、绿、蓝三色光能合成白光。因此红、绿、蓝三种颜色被称为“三原色”。 【例2】如图为色光三原色的示意图，图中区域1应标色，区域2应标色。 3、物体的颜色 在光照射到物体上时，一部分光被物体反射，一部分光被物体吸收，不同物体对不同颜色的光反射、吸收和透过的情况不同，因此呈现不同的色彩。 在光的色散实验中，如果在白屏前放置一块红色玻璃，则白屏上的其他颜色的光都消失，只留下红色光。这表明，其他色光都被红色玻璃吸收了，只有红光能够透过。如果在白屏前放置一块蓝色玻璃，则白屏上只呈现蓝色光。 所以，透明物体的颜色是由通过它的色光决定的。 在光的色散实验中，如果把一张红纸贴在白屏上，则在红纸上看不到彩色光带，只有被红光照射的地方是亮的，其它地方是暗的；如果把绿纸贴在白屏上，在屏上只有绿光照射的地方是亮的 这表明，不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。 【例3】戴蓝色镜片的人看红色的纸，看到的颜色是（） Ａ、红色Ｂ、蓝色Ｃ、黑色Ｄ、白色 【例4】在无其它任何光源的情况下，如果舞台追光灯发出绿光照射到穿白上衣、红裙子的女演员身上，则观众看到她（） Ａ、全身呈绿色Ｂ、上衣呈绿色，裙子呈红色 Ｃ、上衣呈绿色，裙子呈紫色Ｄ、上衣呈绿色，裙子呈黑色 4、色光混合与颜料混合的不同 自然界的色彩种类繁多。人们可以用红、黄、蓝颜料调出其它色彩，而不能用其它颜料调出这三种色彩，因此，红、黄、蓝称为颜料的“三原色”。颜料的混合从体质上说是色光的相减。例如，黄色颜料是从白光中减去了蓝色而留下了红色、绿色成分；紫色颜料是从白光中减去了绿色而留下了红色和蓝色；当黄色和紫色颜料混合在一起时，就只剩下了一种都不吸收的光――红色，因此颜料的混合是运用了减色法。颜料的合成在日常生活和生产中有着广泛的
光学知识点知识点整理 一、光的直线传播 1、光现象：包括光的直线传播、光的反射和光的折射。 2、光源：能够发光的物体叫做光源。 ●光源按形成原因分，可以分为自然光源和人造光源。 例如，自然光源有太阳、萤火虫等，人造光源有如蜡烛、霓虹灯、白炽灯等。 ●月亮不是光源，月亮本身不发光，只是反射太阳的光。 3、光的直线传播：光在真空中或同一种均匀介质中是沿直线传播的，光的传播 不需要介质。 大气层是不均匀的，当光从大气层外射到地面时，光线发了了弯折（海市蜃楼、早晨看到太阳时，太阳还在地平线以下、星星的闪烁等） 光沿直线传播的现象：小孔成像、井底之蛙、影子、日食、月食、一叶障目。 ●光沿直线传播的应用： ①激光准直. 排直队要向前看齐. 打靶瞄准 ②影的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，由于光是沿直线传播的，所 以在不透光的物体后面，光照射不到，形成了黑暗的部分就是影。 ③日食月食的形成 日食的成因：当月球运行到太阳和地球中间时，并且三球在一条直线上，太阳光沿直线传播过程中，被不透明的月球挡住，月球的黑影落在地球上，就形成了日食. 月食的成因：当地球运行到太阳和月球中间时，太阳光被不透明的地球挡住，地球的影落在月球上，就形成了月食. 如图：在月球后 1的位置可看到日全食， 在2的位置看到日偏食， 在3的位置看到日环食。 1 3 2
④小孔成像：小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小孔成像成倒立的实像， 其像的形状与孔的形状无关。像可能放大，也可能宿小。 用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物之间，屏幕上就会形成物的倒像，我们把这样的现象叫小孔成像。前后移动中间的板，像的大小也会随之发生变化。 这种现象反映了光沿直线传播的性质。 小孔成像原理：光在同一均匀介质中，不受引力作用干扰的情况下沿直线传播根据光的直线传播规律证明像长和物长之比等于像和物分别距小孔屏的距离之比。 4、光线：用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向的直线。（光线是假想的， 实际并不存在） 光线是由一小束光抽象而建立的理想物理模型，建立理想物理模型是研究物理的常用方法之一。 5、光速：光在不同物质中传播的速度一般不同，真空中最快. (1)光在真空中速度C=3×108m/s=3×105km/s；光在空气中速度约为3×108m/s。 光在水中速度为真空中光速的3/4，在玻璃中速度为真空中速度的2/3 。 雷声和闪电在同时同地发生，但我们总是先看到闪电后听到雷声，这说明什么问题？ 这表明光的传播速度比声音快. (2)光年是长度的单位，1光年表示光在1年时间所走的路程，1光年＝3×108 米/秒×365×24×3600秒＝9.46×1015米 注意：光年不是时间的单位。 二、光的反射 1.反射：光在两种物质的交界面处会发生反射。 我们能够看见不发光的物体，是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。 定义：光从一种介质射向另一种介质表面时，一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。任何物体的表面都会发生反射。 2.探究实验：探究光的反射规律 【设计实验】把一个平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面，如图2-2所示。 一束光贴着纸板沿着某一个角度射到O点，经平面镜的反射，沿另一个方向
什么是色散呢？ 当光纤的输入端光脉冲信号经过长距离传输以后，在光纤输出端，光脉冲波形发生了时域上的展宽，这种现象即为色散。以单模光纤中的色散现象为例，如下图所示： 如何消除色度色散对DWDM系统的影响： 对于DWDM系统，由于系统主要应用于1550nm窗口，如果使用G.652光纤，需要利用具有负波长色散的色散补偿光纤（DCF），对色散进行补偿，降低整个传输线路的总色散。 光的衍射 光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的途径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射（Diffraction of light）。 光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性。
物理学中，干涉（interference）是两列或两列以上的波在空间中重叠时发生叠加从而形成新的波形的现象。 光的干涉 光的干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象。定义：两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象，证实了光具有波动性。 两束光发生干涉后，干涉条纹的光强分布与两束光的光程差/相位差有关：当相位差为周期的整数倍时光强最大；当相位差为半周期的奇数倍时光强最小。从光强最大值和最小值的和差值可以定义干涉可见度作为干涉条纹清晰度的量度。 只有两列光波的频率相同，相位差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉。由两个普通独立光源发出的光，不可能具有相同的频率，更不可能存在固定的相差，因此，不能产生干涉现象。 大气气溶胶 大气气溶胶是液态或固态微粒在空气中的悬浮体系。它们能作为水滴和冰晶的凝结核、太阳辐射的吸收体和散射体，并参与各种化学循环，是大气的重要组成部分。雾、烟、霾等都是天然或人为原因造成的大气气溶胶。 大气气溶胶是悬浮在大气中的固态和液态颗粒物的总称，粒子的空气动力学直径多在0.001～100μm之间,非常之轻,足以悬浮于空气之中，当前主要包括6 大类7种气溶胶粒子，即：沙尘气溶胶、碳气溶胶（黑碳和有机碳气溶胶）、硫酸盐气溶胶、硝酸盐气溶胶、铵盐气溶胶和海盐气溶胶。 散射特性：气溶胶质点能发生光的散射，这是使天空成为蓝色，太阳落山时成为红色的原因。 多普勒频移 当移动台以恒定的速率沿某一方向移动时，由于传播路程差的原因，会造成相位和频率的变化，通常将这种变化称为多普勒频移。 多普勒效应造成的发射和接收的频率之差称为多普勒频移。它揭示了波的属性在运动中发生变化的规律。 主要内容为：物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高（蓝移blue shift）。多普勒频移，当运动在波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低（红移red shift）。 多普勒频移及信号幅度的变化等如图所示。当火车迎面驶来时，鸣笛声的波长被压缩（如图2右侧波形变化所示），频率变高，因而声音听起来尖利刺耳。当火车远离时，声音波长就被拉长（如图2左侧波形变化所示），频率变低，从而使得声音听起来减缓且低沉。
光的色散 【教学目标】 1、知识与技能 ●初步了解太阳光的光谱。 ●了解色散现象，知道色光的三原色跟颜料的三原色。 ●探究色光的混合和颜料的混合，获得有关的知识体验探究的过程和方法。 2、过程与方法 ●探究色光的混合和颜料的混合，获得有关的知识，体验探究的过程和方法。 3、情感态度与价值观 ●通过观察、实验以及探究的学习活动，培养学生尊重客观事实，实事求是的科学态度。 ●通过亲身的感悟和体验，使学生获得感性认识，为后续学习打基础。 ●通过探究性物理学习活动，使学生获得成功的愉悦，乐于参与物理学习活动。 【教学重点】光的色散及色光的复合，物体的颜色。 【教学难点】色光的三原色跟颜料的三原色及其混合规律的不同。 【教具准备】教师：多媒体课件、三棱镜、档光板、白光屏。 学生：玻璃板、白纸板、盛水的碗、光碟、三棱镜、手电、各种颜色的颜料和透明光屏、调色碟。 【教学过程】 一引入新课 1.我们生活在五彩缤纷的世界，太阳光和我们息息相关。这节课我们就来研究与太阳光有关的光的色散。 2.将学生分成男、女两组，比较哪组表现的好（充分调动学生的积极、主动性，创造活跃的课堂气氛）。 二进行新课 1、光的色散 提出问题：太阳光经过三棱镜会发生什么现象呢？ 教师演示（或通过课件演示）光的色散。引导学生观察自屏及彩色光带上颜色的排列顺序。 光通过三棱镜会发生折射（或两次折射）；光的传播方向发生改变（可能向尖端也可能另一端；光经过三棱镜后，会出现彩色的光。太阳光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种颜色的光。 2、色光的混合 启发学生思考彩色光带再经过三棱镜后，又将怎样？ 教师演示（或通过课件演示）七色光的混合。引导学生分析两次实验现象，讨论归纳实验结论：太阳光（白光）不是单色光，而是由各种色光混合而成的。 演示实验：用手摇转台装上红、绿、蓝三色盘进行演示．调整三色比例，旋转时就看到三色盘呈灰白色．对于红、绿色光的混合，可调整三个色盘，使其只露出红色和绿色部分，改变各色比例，旋转时就会观察到随着红、绿比例不同，会依次出现橙红、橙、黄和绿黄几种颜色．各种色光的混合不必都给学生演示，只演示其中几个即可，其余可由学生在课下完成． 联系生活实际举例光的色散和光的混合。彩色电视机里的各种颜色是怎样产生的？ 指导学生利用实验探究三基色（课本图4—37）。认识红、绿、蓝被称为三基色。
第二章光的传播 一、光的传播 1、光源：能发光的物体叫做光源。 光源可分为天然光源（水母、太阳），人造光源（灯泡、火把）; 月亮、钻石、镜子、影幕不是光源。 2、光在同种均匀介质中沿直线传播； 光的直线传播的应用： （1）小孔成像：像的形状与小孔的形状无关，像是倒立的实像（树阴下的光斑是太阳的像）。实像：由实际光线会聚而成的像。 ①小孔成像的条件：孔的大小必须远远小于孔到发光的距离及孔到光屏的距离。 ②像的大小与发光体到孔的距离和像到孔的距离有关，发光体到小孔的距离不变，光屏远离小孔，实像 增大；光凭靠近小孔，实像减小； 光屏到小孔的距离不变，发光体远离小孔，实像减小；发光体靠近小孔，实像增大。 （2）取得直线：激光准直（挖隧道定向）；整队集合；射击瞄准； （3）限制视线：坐井观天、一叶障目； （4）影的形成：影子；日食、月食 日食：太阳月球地球；月食：月球太阳地球 常见的现象： ①激光准直。 ②影子的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体的后面形成黑色区域即影子。 ③日食月食的形成：当地球在中间时可形成月食。 如图：在月球后1的位置可看到日全食，在2的位置看到 日偏食，在3的位置看到日环食。 ④小孔成像：小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小孔成像成 3、光线：常用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向；（是理想化物理模型，非真实存在） 4、所有的光路都是可逆的，包括直线传播、反射、折射等。 5、真空中光速是宇宙中最快的速度；c=3×108m/s=3×105 m/s; 6、光年：是光在一年中传播的距离，光年是长度单位；
声音在固体中传播得最快，液体中次之，气体中最慢，真空中不传播； 光在真空中传播的最快，空气中次之，透明液体、固体中最慢（二者刚好相反）。 光速远远大于声速（如先看见闪电再听见雷声；在跑100m时，声音传播时间不能忽略不计，但光传播时间可忽略不计）。 二、光的反射 1、当光射到物体表面时，被反射回来的现象叫做光的反射。 2、我们看见不发光的物体是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。 3、反射定律：（1）在反射现象中，反射光线、入射光线、法线都在同一个平面内； （2）反射光线、入射光线分居法线两侧； （3）反射角等于入射角。(说成入射角等于反射角是错误的) （1）法线：过光的入射点所作的与反射面垂直的直线；（虚线） （2）入射角：入射光线与法线的夹角；（实线） （3）反射角：反射光线与法线的夹角。（实线） （4）反射角总是随入射角的变化而变化，入射角增大反射角随之增大。 （5）垂直入射时，入射角、反射角相等都等于0度。 4、光路图（要求会作）： （1）、确定入（反）射点：入射光线和反射面或反射光线和反射面或入射光线和反射光线的交点即为入射（反射）点 （2）、根据法线和反射面垂直，作出法线。 （3）、根据反射角等于入射角，画出入射光线或反射光线 5、两种反射：镜面反射和漫反射。 （1）镜面反射：平行光射到光滑的反射面上时，反射光仍然被平行的反射出去； （2）漫反射：平行光射到粗糙的反射面上，光线向各个方向反射出去； （3）镜面反射和漫反射的相同点：都是反射现象，都遵守反射定律； 不同点是：反射面不同（一光滑，一粗糙），一个方向的入射光，镜面反射的反射光只射向一个方向（刺眼）；而漫反射射向四面八方；（下雨天向光走走暗处，背光走要走亮处，因为积水发生镜面反射，地面发生漫反射，电影屏幕粗糙、黑板要粗糙是利用漫反射把光射向四处，黑板上“反光”是发生了镜面反射，光污染也是镜面反射） 6、潜望镜的工作原理：光的反射。 三、平面镜成像 1、平面镜成像特点：①正立的虚像， ②像和物的大小相等， ③像和物关于镜面对称（轴对称图形） ④像和物对应点的连线和镜面垂直，到镜面距离相等； ⑤像和物上下相同，左右相反（镜中像的左手是人的右手，物体远离或靠近镜面像的大小
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 引言 (1) 1雷达与激光雷达系统 (2) 2激光雷达测距方程研究 (3) 2.1测距方程公式 (3) 2.2发射器特性 (4) 2.3大气传输 (5) 2.4激光目标截面 (5) 2.5接收器特性 (6) 2.6噪声中信号探测 (6) 3伪随机m序列在激光测距雷达中的应用 (7) 3.1测距原理 (7) 3.2 m序列相关积累增益 (8) 3.3 m序列测距精度 (8) 4脉冲激光测距机测距误差的理论分析 (9) 4.1脉冲激光测距机原理 (9) 4.2 测距误差简要分析 (10) 5激光雷达在移动机器人等其它方面中的应用 (10) 6结束语 (11) 致谢 (12) 参考文献 (12) -
激光雷达测距原理与其应用 摘要:本文简单介绍激光雷达系统组成，激光雷达系统与普通雷达系统性能的对比，着重阐述激光雷达测距方程的研究。针对激光远程测距中的微弱信号检测，介绍一种基于m序列的激光测距方法，给出了基于高速数字信号处理器的激光测距雷达数字信号处理系统的实现方案，并理论分析了脉冲激光测距机的测距误差。了解并学习激光雷达在移动机器人等其它方面中的应用。 关键词：激光雷达；发射器和接收器特性; 伪随机序列; 脉冲激光；测距误差 Applications and Principles of laser radar ranging Student majoring in Optical Information Science and Technology Ren xiaonan Tutor Shang lianju Abstract:This paper briefly describes the composition of laser radar systems, laser radar system and radar system performance comparison of normal, focusing on the laser radar range equation. Laser Ranging for remote signal detection, presents a introduction of a sequence based on laser ranging method m, gives the high-speed digital signal processor-based laser ranging radar digital signal processing system implementations, and theoretical analysis of the pulse Laser rangefinder range error.We understand and learn application of Laser radar in the mobile robot and other aspects. Key words：Laser radar; Transmitter and receiver characteristics；Pseudo-random sequence；Pulsed laser；Ranging error. 引言：激光雷达是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物，激光具有亮度 高、单色性好、射束窄等优点,成为光雷达的理想光源,因而它是目前激光应用主要的研究领域之一。激光雷达是一项正在迅速发展的高新技术，激光雷达技术从最简单的激光测距技术开始，逐步发展了激光跟踪、激光测速、激光扫描成像、激光多普勒成像等技术，使激光雷达成为一类具有多种功能的系统。利用激光作为遥感设备可追溯到30多年以前，从20世纪60年代到70年代，人们进行了多项试验，结果都显示了利用激光进行遥感的巨大潜力，其中包括激光测月和卫星激光测距。激光雷达测量技术是一门新兴技术，在地球科学和行星科学领域有着广泛的应用.LiDAR(LightLaser Detection and Ranging)是激光探测及测距系统的简称，通常指机载对地激光测距技术，对地激光测距的主要目标是获取地质、地形、地貌以及土地利用状况等地表信息。相对于其他遥感技术，LIDAR的相关研究是一个非常新的领域，不论是在提高LIDAR数据精度及质量方面还是在丰富LIDAR数据应用技术方面的研究都相当活跃。随着LIDAR传感器的不断进步，地表采点密度的逐步提高，单束激光可收回波数目的增多，LIDAR数据将提供更为丰富的地表和地物信息。激光测距可分为星载(卫星搭载)、机载(飞机搭载)、车载(汽车搭载)以及定位(定点测量)四大类，目前激光测距仪已投入使用,激光雷达正处在试验阶段,某些激光雷达已付诸实
光的色散（提高） 要点一、光的色散 色散：牛顿用三棱镜把太阳光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的现象。 要点诠释： 1、光的色散说明白光是由色光混合而成的。彩虹是太阳光传播过程中被空气中的水滴色散而产生的。 2、一束太阳光照到三棱镜上，然后从三棱镜射出的光分解为各种颜色的光，这一现象的产生是因为光线由空气进入三棱镜后，发生了光的折射，不同色光的偏折程度不同，红光偏折程度最小，紫光偏折程度最大。 要点二、光的三原色和颜料的三原色 1、色光的三原色：红、绿、蓝。三种色光按不同比例混合可以产生各种颜色的光，其中也包括白光。 2、颜料的三原色：品红、黄、青。三种颜色颜料按不同比例混合能产生各种颜色，其中也包括黑色。 3、光的三原色与颜料的三原色的混合规律： 要点诠释： 色光混合一般是由光源直接发出的。多一种颜色就使光线更加明亮，所以复色光的亮度要大于单色光的亮度。如彩色电视机画面上的丰富的色彩，就是由三原色光按照不同的亮度混合而成。 要点三、【高清课堂《光的折射、光的色散、看不见的光》】物体的颜色 1、透明物体的颜色：透明物体的颜色是由通过它的色光决定，通过什么色光，呈现什么颜色。
1、不透明物体的颜色：不透明物体只反射与此物体颜色相同的光，而吸收其他颜色的光。因此 不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。 要点诠释： 1、无色：如果透明物体通过各种色光，那么它就是无色的，如：空气、水等能通过各种色光，它们是无色的。 2、白色、黑色：如果不透明物体能反射各种色光，那么它是白色的，如：白纸、牛奶、白色光屏等反射各种色光，它们是白色的。如果不透明物体几乎吸收各种色光，那么它就是黑色的，如：黑板、黑色皮鞋等吸收各种色光，几乎没有反射光线进入眼睛，所以看起来是黑色的。 3、光是一种波，不同颜色的光的波长不同，依照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序，它们的波长依次变短。 4、大气对光的散射，波长较短的光容易被散射，波长较长的光不容易被散射。雾灯的光不应该被空气散射，这样才有较强的穿透作用，才能让更远处的人看到。雾灯选择不易被空气散射，人眼比较敏感的黄光。 5、天空是蓝色的是因为大气对太阳光中波长较短的蓝光散射的较多。 要点四、红外线紫外线 1、光谱：把光按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列起来，就是光谱，这是可见光谱。 2、红外线：在光谱上红光以外的部分，也有能量辐射，不过人眼看不到，这样的辐射叫红外线。 3、紫外线：在光谱的紫光以外，也有看不见的光，叫紫外线。 要点诠释： 1、红外线的特点及应用： （1）红外线的主要特征是热作用强，可以用来加热食品、浴室的暖灯、红外线理疗仪等。 （2）红外线穿透云雾的能力也比较强，使用对红外线敏感的底片可进行远距离高空摄影、也可以在没有光线的夜间摄影、红外线遥感仪等。 （3）红外线还可以用来遥控，电视机的遥控器。 2、紫外线的特点及应用：促进钙质吸收、杀死微生物（紫外线灯杀菌）、荧光物质发荧光。 【典型例题】 类型一、光的色散 1.太阳光通过三棱镜后，被分解成了各种颜色的光，这说明（） A．太阳光是由各种色光混合而成的 B．三棱镜中有各种颜色的小块 C．三棱镜具有变色功能 D．三棱镜可以使单色光变成多色光 【答案】A 【解析】太阳光通过三棱镜后分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光，这种现象是光的色散。这说明太阳光是由各种色光混合而成的。 【总结升华】题目考查了学生色散的理解和掌握，属于简单题目。 举一反三： 【变式】今年5月17日中午，我市部分市民看到了太阳周围出现-个七彩“光环”，如图所示，这就是“日晕”。这种天象形成的重要原因是阳光通过无数小冰晶后发生了色散，其中各色光按红、橙、黄、
高中物理选修3-4 光的偏振、色散、激光 题型1（光的偏振） 1、自然光 太阳、点灯等普通光源直接发出的光，包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光。 2、偏振光：自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，叫偏振光。图（b）中P 为起偏器，Q为检偏器自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向互相垂直。如图（a）。我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。 3、光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波。各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间，两两相互垂直。 4、光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，将E的振动称为光振动 5、应用：利用偏振滤光片摄影、观看立体电影等。 1、如图，P是偏振片，P的透振方向（用带的箭头的实线表示）为竖直方向。下列四种入射光束中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光？（ABD） A. 太阳光 B. 沿竖直方向振动的光 C. 沿水平方向振动的光 D. 沿与竖直方向成45°角振动的光 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。偏转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是（C） 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 3、如图所示，人眼隔着片着片B、A去看一只电灯泡S，一束透射光看不到，那么，以下说法中哪些是正确的（C） A. 使A和B同时转过90°，能够看到透射光 B. 单使B转过90°过程中，看到光先变亮再变暗