第4章 第6节 光的衍射和偏振

第六节光的衍射和偏

振

1．(3分)用红光做双缝干涉实验时，在屏上观察到干涉条纹．在其他条件不变的情况下，改用紫光做实验，则干涉条纹间距将变________；如果改用白光做实验，在屏上将出现________色条纹．

【解析】在双缝干涉实验中，在其他条件不变的情况下，干涉条纹的间距与入射光的波长成正比，紫光波长小于红光波长，所以改用紫光做实验，干涉条纹间距将变小；若改用白光做实验，由于七色光的波长不同，各自干涉条纹的间距不同，在光屏上单色光加强的位置不同，于是出现彩色条纹，即发生了色散现象．

【答案】小彩

2．(3分)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，为使光屏上单色光的干涉条纹间距增大些，可采取的措施是()

A．换用缝距大些的双缝片

B．换用缝距小些的双缝片

C．适当调大双缝片与屏的距离

D．适当调小双缝片与屏的距离

【解析】 根据公式Δx ＝L d λ知B 、C 两项正确．

【答案】 BC

3．(4分)两列光干涉时，光屏上的亮条纹和暗条纹到两个光源的距离与波长有什么关系？声的干涉也遵从类似的规律。设想在空旷的地方相隔一定位置有两个振动完全一样的声源，发出的声波波长是0.6 m ，观察者A 离两声源的距离分别是4.5 m 和 5.4 m ．观察者B 离两声源的距离分别是4.3 m 和5.5 m 这两个观察者听到声音的大小有什么区别？

【解析】 观察者A 距两声源的路程差Δs A ＝(5.4－4.5) m ＝0.9 m ，Δs A λ2

＝0.90.3

＝3，Δs A 为半波长的奇数倍，声音在A 处减弱；观察者B 距两声源的路程差Δs B

＝(5.5－4.3) m ＝1.2 m ，Δs B λ2

＝1.20.3＝4，Δs B 为半波长的偶数倍，声音在B 处加强，

所以B 听到的声音比A 听到的大．

【答案】 见解析

学生P55

一、光的衍射

1．衍射现象和衍射条纹

(1)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)条纹：衍射条纹是一些明暗相间的条纹，中央最宽、最亮，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越小，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差不多．

二、光的偏振

1．横波与纵波的特点

横波中各点的振动方向总与波的传播方向垂直．纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上．横波有偏振现象．

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．

3．光的偏振

学生P55

一、衍射条纹产生的实质

衍射条纹的产生实质上是光波发生干涉的结果，即相干波叠加的结果．当光源发出的光照射到小孔或障碍物时，小孔处或障碍物的边缘可看成许多点光源(这一点来自“惠更斯原理”，有兴趣的同学可以查阅相关资料或网站)，这些点光源是相干光源，发出的光相干涉，形成明暗相间的条纹．

二、三种衍射图样的特点比较

1．单缝衍射图样

(1)缝变窄，通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮纹的亮度降低．

(2)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．

(3)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．圆孔衍射图样

(1)中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小．如图4－6－1所示．

图4－6－1

(2)只有圆孔足够小时，才能得到明显的衍射图样．在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏上依次得到几种不同现象——圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)、完全黑暗．

(3)用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越长，中央圆形亮斑的直径越大．

(4)白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环．

(5)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱．

3．不透明的小圆板衍射图样

(1)泊松亮斑图样中的亮环或暗环间距随半径增大而减小．

(2)与圆孔衍射图样比较

①均是明暗相间的图形条纹，中心均有亮斑．

②圆孔衍射图样中心亮斑较大，而泊松亮斑较小．

③圆孔衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而增大，圆板衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而减小．

④圆孔衍射图样的背景是黑暗的，而小圆板衍射图样中的背景是明亮的．

1．横波、纵波的判定方法

(1)直接看质点的振动方向与波传播方向的关系．若互相垂直，为横波；若在同一直线上，为纵波，这种方法适用于可看得见质点振动方向的机械波．

(2)看波能否通过两个互相垂直且共线的“狭缝”，能通过两个“狭缝”的为纵波，不能通过的为横波．

2．自然光和偏振光

关于光现象的叙述，以下说法正确的是()

A．太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色属于光的干涉

B．雨后天空中出现的彩虹属于光的衍射

C．通过捏紧的两只铅笔间的狭缝观看工作着的日光灯管，看到的彩色条纹，属于光的色散

D．阳光照射下，树影中呈现的一个个小圆形光斑，属于光的衍射现象

【导析】正确理解干涉、衍射、色散及小孔成像等光现象的不同成因，是正确做出判断的关键，否则易被这些“彩色”现象所迷惑．

【解析】太阳光照射下肥皂膜呈现彩色，属于薄膜干涉，A正确；雨后天空中出现的彩虹，是天空中小水滴对阳光色散形成的；通过笔间狭缝观看日光灯管出现彩色，属于单缝衍射；而阳光下树影中呈出的小圆斑，则属于树叶间形成的小孔成像，故B、C、D均错误．故选A.

【答案】 A

A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象