还剩44页未读，
继续阅读
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 光的偏振 激光课文ppt课件
展开
这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 光的偏振 激光课文ppt课件，共52页。PPT课件主要包含了知识点一偏振，知识点二光的偏振，各个方向，偏振方向，相干性，激光有哪些应用，探究一偏振，答案B，探究二光的偏振，答案BD等内容，欢迎下载使用。
6 光的偏振 激光
1.机械横波与纵波有何区别?什么是偏振现象?什么是偏振方向?
答案:横波的振动方向总是垂直于波的传播方向,但不同的横波,振动方向可以不同;纵波的振动方向总是跟波的传播方向在同一直线上.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”.横波的振动方向称为“偏振方向”.
2.空气中的声波是否有偏振现象?
答案:空气中的声波是纵波,而纵波没有偏振现象,所以声波不会发生偏振现象.
1.阅读教材第103页,偏振片有何特点?光的干涉和衍射现象说明光具有波动性,如何判断光是横波还是纵波呢?
答案:偏振片由特定的材料制成,每个偏振片都有一个特定的方向,只有沿这个方向振动的光波才能通过偏振片,这个方向叫作透振方向.偏振片对光波的作用就像狭缝对机械波的作用一样.利用偏振片代替带有狭缝的木板来做光学实验,就可以判断光是横波还是纵波.
2.自然光:太阳以及日光灯、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沿一切方向振动的光,而且沿着 振动的光波的强度都 .这种光是“自然光”.
3.偏振光:通过偏振片的光波,在垂直于传播方向的平面上,沿着某个 的方向振动,这种光叫作偏振光.
4.阅读教材第104页,了解自然光除了通过偏振片变为偏振光,还可以用什么方式产生偏振光?
答案:自然光并不是只有通过偏振片后才会变为偏振光,生活中除太阳、白炽灯等光源直接发出的光外,我们看到的绝大部分光都是不同程度的偏振光.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.如自然光射到水面时的反射光和折射光,尤其是二者相互垂直时,就是典型的偏振光,并且是完全偏振光,振动方向相互垂直.
知识点三 偏振现象的应用
根据光的偏振现象,查阅资料,了解其在生活中有哪些应用?
答案:拍摄玻璃橱窗内的物品时,可在镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光.液晶显示器是应用光的偏振制成的.立体电影也利用了光的偏振原理.
知识点四 激光的特点及其应用
1.1960年,美国物理学家 率先在实验室中制造出了激光.激光是原子受激辐射产生的光,激光光束中所有光子都是相互关联的,它们的频率一致、相位一致、 一致、传播方向一致.2.激光的特性体现在以下几个方面: 好、方向性好、亮度高、覆盖波段宽而且可调制.
答案:光纤通信、激光测距、激光医学、激光加工等.
1.凡是波都有偏振现象.( )2.自然光通过偏振片后成为偏振光.( )3.自然光只有透过偏振片才能变成偏振光.( )4.反射可以引起自然光的偏振.( )5.拍摄水中游鱼时,在镜前装一偏振片是利用光的偏振现象.( )6.激光可以进行光纤通信,这利用了其相干性好的特点.( )7.激光可做“光刀”来切开皮肤利用的是激光的相干性好.( )
取一根软绳,一端固定在墙上,手持另一端上下抖动,软绳上形成一列横波.现在,让软绳穿过一块带有狭缝的木板.1.若狭缝与波的振动方向平行,如图所示,则振动能否通过狭缝传到木板的另一侧?
答案:若狭缝与波的振动方向平行,则振动能通过狭缝传到木板的另一侧.
2.如果狭缝与波的振动方向垂直,如图所示,则振动能否通过狭缝传到木板的另一侧?
答案:若狭缝与波的振动方向垂直,则振动不能通过狭缝传到木板的另一侧.
3.若将这根绳换成细软的弹簧,前后推动弹簧形成纵波,两狭缝分别竖直、水平放置,如图所示,则振动能否通过狭缝传到木板的另一侧?
答案: 无论狭缝怎样放置,弹簧上的纵波都可以通过狭缝传到木板的另一侧.
4.只有什么波才能发生偏振现象?受上面实验的启发,我们可以利用类似的实验来判断什么?
答案:偏振现象是横波所特有的.可以利用偏振现象来判断一列波是横波还是纵波.
1.偏振现象中不同的横波,即使传播方向相同,振动方向也可能是不同的.2.只有横波才存在偏振现象,纵波不存在偏振现象.3.只有当振动方向与狭缝平行时,横波才能通过狭缝传到另一侧.而无论狭缝怎样放置,纵波都可以通过狭缝传到另一侧.
【典例1】关于偏振现象,下列说法正确的是( )A.只要是机械波就能发生偏振现象B.只有横波才能发生偏振现象,纵波不能发生偏振现象C.只要机械波遇到狭缝,就一定无法传到另一侧D.在某机械波的传播方向上垂直放一狭缝,若波能通过狭缝传到另一侧,则说明该波为纵波
解析:只有横波才存在偏振现象,选项A错误,选项B正确.若狭缝与横波的振动方向平行,则振动能通过狭缝传到另一侧,选项C、D错误.
(1)让一束自然光照射到一块偏振片上,如图甲所示,后面的屏是明亮的,以光的传播方向为轴旋转偏振片,偏振光的振动方向随之变化,但屏的亮度不变.
(2)让一束自然光先后照射到两块偏振片上,如图乙所示,当两块偏振片的透振方向平行时,屏是亮的,但是比光只通过一块偏振片时要稍暗一些.
(3)当两块偏振片的透振方向垂直时,如图丙所示,屏是暗的.
(4)若两偏振片的透振方向既不平行也不垂直,屏的亮度介于乙、丙二者之间,随着振动方向与透振方向的夹角变大,亮度逐渐变暗.
1.如果光波是纵波,上面演示的现象是否会发生?光的偏振现象说明自然光是什么样的波?
答案:如果光波是纵波,则(3)(4)所对应的现象不会发生.光的偏振现象说明自然光是横波.
2.自然光通过一个偏振片后的光和之前比有什么变化?
答案:自然光通过偏振片时,只有振动方向和偏振片的透振方向一致的那些光波才能完全通过,而振动方向和偏振片的透振方向垂直的光波就完全不能通过.所以通过偏振片后,自然光就变成了偏振光,转动偏振片,偏振光的亮度不变,但透过的光的偏振方向不同.
3.如何解释现象(3)?
答案:如果两个偏振片的透振方向垂直,那么自然光经过第一个偏振片后变为偏振光,偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂直,偏振光不能通过第二个偏振片,透射光的强度为0,所以屏是暗的.
4.自然光和偏振光有什么不同?
答案:在垂直于传播方向的平面内,自然光包含着沿所有方向振动的光,且沿着各个方向振动的光波的强度都相同.而偏振光只在垂直于传播方向的平面上沿着某个特定的方向振动.
1.起偏器和检偏器(1)起偏器:用于获得偏振光的偏振片.(2)检偏器:为了检查通过起偏器的光是不是偏振光,在起偏器后面再放置一个偏振片.2.偏振光的两种产生方式(1)让自然光通过偏振片.(2)自然光经过反射或折射后会变成偏振光.如自然光射到两种介质的交界面上,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.
3.对光的偏振的理解(1)偏振片上的“狭缝”表示透振方向,而不是真实的狭缝.(2)只要光的振动方向不与透振方向垂直,都可以不同程度地通过偏振片,不过强度要比振动方向与透振方向平行的光弱一些.(3)光的偏振现象证明光是横波.
【典例2】(多选)在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q,在Q的后边放上光屏,如图所示,则下列说法正确的是( )
A.Q不动,旋转偏振片P,屏上光的亮度不变B.Q不动,旋转偏振片P,屏上光的亮度时强时弱C.P不动,旋转偏振片Q,屏上光的亮度不变D.P不动,旋转偏振片Q,屏上光的亮度时强时弱
解析: P是起偏器,它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光,该偏振光的振动方向与P的透振方向一致,所以当Q与P的透振方向平行时,通过Q的光强最大;当Q与P的透振方向垂直时通过Q的光强最小.无论旋转P还是Q,屏上的光强都是时强时弱的.
【变式】若A点位于偏振片P、Q之间,B点位于Q右侧.旋转偏振片P,A、B两点光的强度有变化吗?
解析: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;自然光经偏振片P后变为偏振光,此时只有偏振片Q与P的透振方向一致时偏振光才能全部透过Q,因此在旋转P时B点光的强度有变化.
答案:A点光的强度不变;B点光的强度有变化.
偏振光强度变化的特点(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透振方向无关.(2)偏振光通过偏振片时,透射光的强度与偏振方向和透振方向的夹角大小有关.
探究三 偏振现象的应用
不加偏振滤光片拍摄的照片
加偏振滤光片拍摄的照片
1.为什么要在照相机镜头前装一片偏振滤光片?
答案:摄影师拍摄时,由于水面的反射光的干扰,景像不清楚.因为反射光是偏振光,照相机镜头前装一片偏振滤光片后,让它的透振方向与反射光的振动方向垂直,就可以减弱反射光而使景像清晰.
2.在夜间行车时,迎面开来的车灯眩光容易使司机看不清路面,发生事故.思考:在汽车上如何利用偏振片来减少夜间迎面开来的汽车车灯的眩光?
答案:如果在车灯玻璃上和司机座席前面的挡风玻璃上各安装一块偏振片,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.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.
偏振现象的应用(1)在摄影中的应用:在镜头前安装一片偏振滤光片,可以阻挡反射光进入镜头.(2)电子表的液晶显示屏:在两块透振方向垂直的偏振片当中插进一个液晶盒,可以控制光显示数字.(3)夜晚行车时,车灯眩光的消除用的就是光的偏振原理.(4)立体电影也利用了光的偏振原理.放立体电影时,有左右两架放映机同时工作,在每架放映机前装有一块偏振镜片,其透振方向互相垂直,因此从放映机前的偏振镜射出的
两束偏振光的偏振方向互相垂直,这两束偏振光经屏幕反射其偏振方向不改变,观众所戴的偏振眼镜的两片镜片透振方向互相垂直,且左眼镜片的透振方向跟左边放映机前的偏振镜的透振方向一致,右眼镜片的透振方向跟右边放映机前的偏振镜的透振方向一致.这样,左眼只看到左边的放映机映出的画面,右眼只看到右边的放映机映出的画面,两眼看到的画面略有差别,从而产生立体感.
【典例3】奶粉中碳水化合物(糖)的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,就能确定被测样品的含糖量了.如图所示,S是自然光源,A、B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之间.
(1)偏振片A的作用是 . (2)偏振现象证明了光是一种 . (3)下列说法正确的是 . 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处光强度最强,偏振片B转过的角度等于αD.将偏振片A转动一个角度,使得O处光强度最强,偏振片A转过的角度等于α
解析:(1)自然光源发出的光不是偏振光,但自然光经过偏振片后就变成了偏振光,因此偏振片A的作用是把自然光变成偏振光.(2)偏振现象证明了光是一种横波.(3)因为A、B的透振方向一致,所以A、B间不放糖溶液时,自然光通过偏振片A后变成偏振光,通过B后到O.当在A、B间加上糖溶液时,由于糖溶液的旋光作用,通过A的偏振光的振动方向转动了一定角度,再通过B到达O的光的强度不是最大,但当B转过一个角度,恰好使其透振方向与经过糖溶液后的偏振光的振动方向一致时,O处光强又为最强,
故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度.若偏振片B不动而将A旋转一个角度,再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与B的透振方向一致,则A转过的角度也为α.选项A、C、D正确.
答案:(1)把自然光变成偏振光(2)横波(3)ACD
探究四 激光的特点及其应用
激光具有以下特性:强度大、方向性好、平行度高、相干性好、覆盖波段宽而且可调制.1.激光的单色性很好.激光频率范围极窄,颜色几乎是完全一致的.我们可以在什么实验中用激光代替单色光呢?
答案:在做双缝干涉实验时,可以用激光代替单色光做光源.并且,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.
2.激光具有很好的相干性.相干性好是指容易产生干涉现象.激光干涉易于调制,传输信息,所能传递的信息密度极高,所以激光可以应用于哪方面呢?
答案:光纤通信、全息照相、干涉与衍射的光源等.
3.激光的方向性好、平行度高.激光与普通光相比,传播相同距离的激光束的扩散程度小,光仍能保持很大的强度,保持高能量,这一点可以应用于哪方面呢?
答案:精确测距.现在利用激光测量地球到月球距离的精确度已达到厘米级别.
4.激光的强度大、亮度高.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不到千分之一秒的时间内产生几千万摄氏度的高温.所以,我们平时在使用激光时需要注意什么?
答案:不能直接照射眼睛,否则会伤害眼睛.
1.激光及其特性激光是原子受激辐射产生的光,激光光束中所有光子都是相互关联的,它们的频率一致、相位一致、偏振方向一致、传播方向一致,所以激光具有单色性好、方向性强、亮度高等特点.
2.激光的特性与对应的应用
【典例4】(多选)准分子激光器利用氩气和氟气的混合物产生激光刀,可用于进行近视眼的治疗.用这样的激光刀对近视眼进行手术,手术时间短、效果好、无痛苦.关于这个治疗,下列说法正确的是( )A.近视眼是物体成像在视网膜的前面,使人不能看清远处的物体B.激光具有很好的方向性,用激光刀可以在非常小的面积上对眼睛进行手术C.激光治疗近视眼手术是对视网膜进行修复D.激光治疗近视眼手术是利用激光的相干性好
解析:人的眼睛是一个光学成像系统,角膜和晶状体的共同作用相当于一个凸透镜,物体通过凸透镜成像在视网膜上,人就能看清楚物体.当角膜和晶状体组成的这个凸透镜的焦距比较小,远处的物体成像在视网膜的前面时,人就不能看清远处的物体,这就是近视眼,选项A正确.激光具有很好的方向性,用激光刀可以在非常小的面积上对眼睛进行手术,选项B正确,选项D错误.激光手术不是修复视网膜,而是对角膜进行切削,改变角膜的形状,使眼球中“凸透镜”的焦距适当变大,物体经过角膜和晶状体后成像在视网膜上,选项C错误.
1.(多选)关于自然光和偏振光,下列说法正确的是( )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.自然光透过一个偏振片后就成为偏振光,偏振光经过一个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
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光都是自然光,选项D正确.
2.(多选)如图所示,A、B为两偏振片,一束自然光沿OO'方向射向A,此时在光屏C上透射光的强度最大,则下列说法正确的是( )
A.此时A、B的透振方向平行B.只有将B绕OO'轴顺时针旋转90°时,屏上透射光的强度最弱,几乎为0C.只将A或B中的一个绕OO'轴旋转90°时,屏上透射光的强度最弱,几乎为0D.将A沿顺时针方向旋转180°时,屏上透射光的强度最弱,几乎为0
解析:当两偏振片的透振方向平行时,透射光强度最强,当两偏振片的透振方向垂直时,透射光强度最弱,几乎为0,故选项A、C正确.
3.(多选)对于激光的认识,下列说法正确的是( )A.普通光源发出的光都是激光B.激光是自然界普遍存在的一种光C.激光是一种人工产生的相干光D.激光具有单色性好、方向性好、亮度高的特点
解析:普通光源不能产生激光,选项A错误.激光要通过人工控制才能产生,选项B错误,选项C正确.激光具有单色性好、方向性好、亮度高的特点,已深入我们生活各个方面,选项D正确.
4.(多选)下列说法正确的是( )A.激光可用于测距B.激光能量十分集中,只可用于加工金属材料C.外科研制的“激光刀”可以有效地减少细菌的感染D.激光可用于全息照相,有独特的特点
解析:激光平行度好,即使在传播了很远的距离之后,它仍保持一定的强度,此特点可用于激光测距,选项A正确.激光的亮度高,能量十分集中,可用于金属加工、激光医疗、激光美容等,选项B错误.激光亮度高、能量大,在切割皮肤的同时,避免了皮肤与器械的接触,有效地减少了术后细菌的感染,而且它也能杀灭细菌,选项C正确.激光具有很高的相干性,可用于全息照相,因为它记录了光的相位信息,所以看起来跟真的一样,立体感较强,选项D正确.
6 光的偏振 激光
1.机械横波与纵波有何区别?什么是偏振现象?什么是偏振方向?
答案:横波的振动方向总是垂直于波的传播方向,但不同的横波,振动方向可以不同;纵波的振动方向总是跟波的传播方向在同一直线上.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”.横波的振动方向称为“偏振方向”.
2.空气中的声波是否有偏振现象?
答案:空气中的声波是纵波,而纵波没有偏振现象,所以声波不会发生偏振现象.
1.阅读教材第103页,偏振片有何特点?光的干涉和衍射现象说明光具有波动性,如何判断光是横波还是纵波呢?
答案:偏振片由特定的材料制成,每个偏振片都有一个特定的方向,只有沿这个方向振动的光波才能通过偏振片,这个方向叫作透振方向.偏振片对光波的作用就像狭缝对机械波的作用一样.利用偏振片代替带有狭缝的木板来做光学实验,就可以判断光是横波还是纵波.
2.自然光:太阳以及日光灯、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沿一切方向振动的光,而且沿着 振动的光波的强度都 .这种光是“自然光”.
3.偏振光:通过偏振片的光波,在垂直于传播方向的平面上,沿着某个 的方向振动,这种光叫作偏振光.
4.阅读教材第104页,了解自然光除了通过偏振片变为偏振光,还可以用什么方式产生偏振光?
答案:自然光并不是只有通过偏振片后才会变为偏振光,生活中除太阳、白炽灯等光源直接发出的光外,我们看到的绝大部分光都是不同程度的偏振光.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.如自然光射到水面时的反射光和折射光,尤其是二者相互垂直时,就是典型的偏振光,并且是完全偏振光,振动方向相互垂直.
知识点三 偏振现象的应用
根据光的偏振现象,查阅资料,了解其在生活中有哪些应用?
答案:拍摄玻璃橱窗内的物品时,可在镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光.液晶显示器是应用光的偏振制成的.立体电影也利用了光的偏振原理.
知识点四 激光的特点及其应用
1.1960年,美国物理学家 率先在实验室中制造出了激光.激光是原子受激辐射产生的光,激光光束中所有光子都是相互关联的,它们的频率一致、相位一致、 一致、传播方向一致.2.激光的特性体现在以下几个方面: 好、方向性好、亮度高、覆盖波段宽而且可调制.
答案:光纤通信、激光测距、激光医学、激光加工等.
1.凡是波都有偏振现象.( )2.自然光通过偏振片后成为偏振光.( )3.自然光只有透过偏振片才能变成偏振光.( )4.反射可以引起自然光的偏振.( )5.拍摄水中游鱼时,在镜前装一偏振片是利用光的偏振现象.( )6.激光可以进行光纤通信,这利用了其相干性好的特点.( )7.激光可做“光刀”来切开皮肤利用的是激光的相干性好.( )
取一根软绳,一端固定在墙上,手持另一端上下抖动,软绳上形成一列横波.现在,让软绳穿过一块带有狭缝的木板.1.若狭缝与波的振动方向平行,如图所示,则振动能否通过狭缝传到木板的另一侧?
答案:若狭缝与波的振动方向平行,则振动能通过狭缝传到木板的另一侧.
2.如果狭缝与波的振动方向垂直,如图所示,则振动能否通过狭缝传到木板的另一侧?
答案:若狭缝与波的振动方向垂直,则振动不能通过狭缝传到木板的另一侧.
3.若将这根绳换成细软的弹簧,前后推动弹簧形成纵波,两狭缝分别竖直、水平放置,如图所示,则振动能否通过狭缝传到木板的另一侧?
答案: 无论狭缝怎样放置,弹簧上的纵波都可以通过狭缝传到木板的另一侧.
4.只有什么波才能发生偏振现象?受上面实验的启发,我们可以利用类似的实验来判断什么?
答案:偏振现象是横波所特有的.可以利用偏振现象来判断一列波是横波还是纵波.
1.偏振现象中不同的横波,即使传播方向相同,振动方向也可能是不同的.2.只有横波才存在偏振现象,纵波不存在偏振现象.3.只有当振动方向与狭缝平行时,横波才能通过狭缝传到另一侧.而无论狭缝怎样放置,纵波都可以通过狭缝传到另一侧.
【典例1】关于偏振现象,下列说法正确的是( )A.只要是机械波就能发生偏振现象B.只有横波才能发生偏振现象,纵波不能发生偏振现象C.只要机械波遇到狭缝,就一定无法传到另一侧D.在某机械波的传播方向上垂直放一狭缝,若波能通过狭缝传到另一侧,则说明该波为纵波
解析:只有横波才存在偏振现象,选项A错误,选项B正确.若狭缝与横波的振动方向平行,则振动能通过狭缝传到另一侧,选项C、D错误.
(1)让一束自然光照射到一块偏振片上,如图甲所示,后面的屏是明亮的,以光的传播方向为轴旋转偏振片,偏振光的振动方向随之变化,但屏的亮度不变.
(2)让一束自然光先后照射到两块偏振片上,如图乙所示,当两块偏振片的透振方向平行时,屏是亮的,但是比光只通过一块偏振片时要稍暗一些.
(3)当两块偏振片的透振方向垂直时,如图丙所示,屏是暗的.
(4)若两偏振片的透振方向既不平行也不垂直,屏的亮度介于乙、丙二者之间,随着振动方向与透振方向的夹角变大,亮度逐渐变暗.
1.如果光波是纵波,上面演示的现象是否会发生?光的偏振现象说明自然光是什么样的波?
答案:如果光波是纵波,则(3)(4)所对应的现象不会发生.光的偏振现象说明自然光是横波.
2.自然光通过一个偏振片后的光和之前比有什么变化?
答案:自然光通过偏振片时,只有振动方向和偏振片的透振方向一致的那些光波才能完全通过,而振动方向和偏振片的透振方向垂直的光波就完全不能通过.所以通过偏振片后,自然光就变成了偏振光,转动偏振片,偏振光的亮度不变,但透过的光的偏振方向不同.
3.如何解释现象(3)?
答案:如果两个偏振片的透振方向垂直,那么自然光经过第一个偏振片后变为偏振光,偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂直,偏振光不能通过第二个偏振片,透射光的强度为0,所以屏是暗的.
4.自然光和偏振光有什么不同?
答案:在垂直于传播方向的平面内,自然光包含着沿所有方向振动的光,且沿着各个方向振动的光波的强度都相同.而偏振光只在垂直于传播方向的平面上沿着某个特定的方向振动.
1.起偏器和检偏器(1)起偏器:用于获得偏振光的偏振片.(2)检偏器:为了检查通过起偏器的光是不是偏振光,在起偏器后面再放置一个偏振片.2.偏振光的两种产生方式(1)让自然光通过偏振片.(2)自然光经过反射或折射后会变成偏振光.如自然光射到两种介质的交界面上,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.
3.对光的偏振的理解(1)偏振片上的“狭缝”表示透振方向,而不是真实的狭缝.(2)只要光的振动方向不与透振方向垂直,都可以不同程度地通过偏振片,不过强度要比振动方向与透振方向平行的光弱一些.(3)光的偏振现象证明光是横波.
【典例2】(多选)在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q,在Q的后边放上光屏,如图所示,则下列说法正确的是( )
A.Q不动,旋转偏振片P,屏上光的亮度不变B.Q不动,旋转偏振片P,屏上光的亮度时强时弱C.P不动,旋转偏振片Q,屏上光的亮度不变D.P不动,旋转偏振片Q,屏上光的亮度时强时弱
解析: P是起偏器,它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光,该偏振光的振动方向与P的透振方向一致,所以当Q与P的透振方向平行时,通过Q的光强最大;当Q与P的透振方向垂直时通过Q的光强最小.无论旋转P还是Q,屏上的光强都是时强时弱的.
【变式】若A点位于偏振片P、Q之间,B点位于Q右侧.旋转偏振片P,A、B两点光的强度有变化吗?
解析: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;自然光经偏振片P后变为偏振光,此时只有偏振片Q与P的透振方向一致时偏振光才能全部透过Q,因此在旋转P时B点光的强度有变化.
答案:A点光的强度不变;B点光的强度有变化.
偏振光强度变化的特点(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透振方向无关.(2)偏振光通过偏振片时,透射光的强度与偏振方向和透振方向的夹角大小有关.
探究三 偏振现象的应用
不加偏振滤光片拍摄的照片
加偏振滤光片拍摄的照片
1.为什么要在照相机镜头前装一片偏振滤光片?
答案:摄影师拍摄时,由于水面的反射光的干扰,景像不清楚.因为反射光是偏振光,照相机镜头前装一片偏振滤光片后,让它的透振方向与反射光的振动方向垂直,就可以减弱反射光而使景像清晰.
2.在夜间行车时,迎面开来的车灯眩光容易使司机看不清路面,发生事故.思考:在汽车上如何利用偏振片来减少夜间迎面开来的汽车车灯的眩光?
答案:如果在车灯玻璃上和司机座席前面的挡风玻璃上各安装一块偏振片,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.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.
偏振现象的应用(1)在摄影中的应用:在镜头前安装一片偏振滤光片,可以阻挡反射光进入镜头.(2)电子表的液晶显示屏:在两块透振方向垂直的偏振片当中插进一个液晶盒,可以控制光显示数字.(3)夜晚行车时,车灯眩光的消除用的就是光的偏振原理.(4)立体电影也利用了光的偏振原理.放立体电影时,有左右两架放映机同时工作,在每架放映机前装有一块偏振镜片,其透振方向互相垂直,因此从放映机前的偏振镜射出的
两束偏振光的偏振方向互相垂直,这两束偏振光经屏幕反射其偏振方向不改变,观众所戴的偏振眼镜的两片镜片透振方向互相垂直,且左眼镜片的透振方向跟左边放映机前的偏振镜的透振方向一致,右眼镜片的透振方向跟右边放映机前的偏振镜的透振方向一致.这样,左眼只看到左边的放映机映出的画面,右眼只看到右边的放映机映出的画面,两眼看到的画面略有差别,从而产生立体感.
【典例3】奶粉中碳水化合物(糖)的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,就能确定被测样品的含糖量了.如图所示,S是自然光源,A、B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之间.
(1)偏振片A的作用是 . (2)偏振现象证明了光是一种 . (3)下列说法正确的是 . 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处光强度最强,偏振片B转过的角度等于αD.将偏振片A转动一个角度,使得O处光强度最强,偏振片A转过的角度等于α
解析:(1)自然光源发出的光不是偏振光,但自然光经过偏振片后就变成了偏振光,因此偏振片A的作用是把自然光变成偏振光.(2)偏振现象证明了光是一种横波.(3)因为A、B的透振方向一致,所以A、B间不放糖溶液时,自然光通过偏振片A后变成偏振光,通过B后到O.当在A、B间加上糖溶液时,由于糖溶液的旋光作用,通过A的偏振光的振动方向转动了一定角度,再通过B到达O的光的强度不是最大,但当B转过一个角度,恰好使其透振方向与经过糖溶液后的偏振光的振动方向一致时,O处光强又为最强,
故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度.若偏振片B不动而将A旋转一个角度,再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与B的透振方向一致,则A转过的角度也为α.选项A、C、D正确.
答案:(1)把自然光变成偏振光(2)横波(3)ACD
探究四 激光的特点及其应用
激光具有以下特性:强度大、方向性好、平行度高、相干性好、覆盖波段宽而且可调制.1.激光的单色性很好.激光频率范围极窄,颜色几乎是完全一致的.我们可以在什么实验中用激光代替单色光呢?
答案:在做双缝干涉实验时,可以用激光代替单色光做光源.并且,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.
2.激光具有很好的相干性.相干性好是指容易产生干涉现象.激光干涉易于调制,传输信息,所能传递的信息密度极高,所以激光可以应用于哪方面呢?
答案:光纤通信、全息照相、干涉与衍射的光源等.
3.激光的方向性好、平行度高.激光与普通光相比,传播相同距离的激光束的扩散程度小,光仍能保持很大的强度,保持高能量,这一点可以应用于哪方面呢?
答案:精确测距.现在利用激光测量地球到月球距离的精确度已达到厘米级别.
4.激光的强度大、亮度高.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不到千分之一秒的时间内产生几千万摄氏度的高温.所以,我们平时在使用激光时需要注意什么?
答案:不能直接照射眼睛,否则会伤害眼睛.
1.激光及其特性激光是原子受激辐射产生的光,激光光束中所有光子都是相互关联的,它们的频率一致、相位一致、偏振方向一致、传播方向一致,所以激光具有单色性好、方向性强、亮度高等特点.
2.激光的特性与对应的应用
【典例4】(多选)准分子激光器利用氩气和氟气的混合物产生激光刀,可用于进行近视眼的治疗.用这样的激光刀对近视眼进行手术,手术时间短、效果好、无痛苦.关于这个治疗,下列说法正确的是( )A.近视眼是物体成像在视网膜的前面,使人不能看清远处的物体B.激光具有很好的方向性,用激光刀可以在非常小的面积上对眼睛进行手术C.激光治疗近视眼手术是对视网膜进行修复D.激光治疗近视眼手术是利用激光的相干性好
解析:人的眼睛是一个光学成像系统,角膜和晶状体的共同作用相当于一个凸透镜,物体通过凸透镜成像在视网膜上,人就能看清楚物体.当角膜和晶状体组成的这个凸透镜的焦距比较小,远处的物体成像在视网膜的前面时,人就不能看清远处的物体,这就是近视眼,选项A正确.激光具有很好的方向性,用激光刀可以在非常小的面积上对眼睛进行手术,选项B正确,选项D错误.激光手术不是修复视网膜,而是对角膜进行切削,改变角膜的形状,使眼球中“凸透镜”的焦距适当变大,物体经过角膜和晶状体后成像在视网膜上,选项C错误.
1.(多选)关于自然光和偏振光,下列说法正确的是( )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.自然光透过一个偏振片后就成为偏振光,偏振光经过一个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
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光都是自然光,选项D正确.
2.(多选)如图所示,A、B为两偏振片,一束自然光沿OO'方向射向A,此时在光屏C上透射光的强度最大,则下列说法正确的是( )
A.此时A、B的透振方向平行B.只有将B绕OO'轴顺时针旋转90°时,屏上透射光的强度最弱,几乎为0C.只将A或B中的一个绕OO'轴旋转90°时,屏上透射光的强度最弱,几乎为0D.将A沿顺时针方向旋转180°时,屏上透射光的强度最弱,几乎为0
解析:当两偏振片的透振方向平行时,透射光强度最强,当两偏振片的透振方向垂直时,透射光强度最弱,几乎为0,故选项A、C正确.
3.(多选)对于激光的认识,下列说法正确的是( )A.普通光源发出的光都是激光B.激光是自然界普遍存在的一种光C.激光是一种人工产生的相干光D.激光具有单色性好、方向性好、亮度高的特点
解析:普通光源不能产生激光,选项A错误.激光要通过人工控制才能产生,选项B错误,选项C正确.激光具有单色性好、方向性好、亮度高的特点,已深入我们生活各个方面,选项D正确.
4.(多选)下列说法正确的是( )A.激光可用于测距B.激光能量十分集中,只可用于加工金属材料C.外科研制的“激光刀”可以有效地减少细菌的感染D.激光可用于全息照相,有独特的特点
解析:激光平行度好,即使在传播了很远的距离之后,它仍保持一定的强度,此特点可用于激光测距,选项A正确.激光的亮度高,能量十分集中,可用于金属加工、激光医疗、激光美容等,选项B错误.激光亮度高、能量大,在切割皮肤的同时,避免了皮肤与器械的接触,有效地减少了术后细菌的感染,而且它也能杀灭细菌,选项C正确.激光具有很高的相干性,可用于全息照相,因为它记录了光的相位信息,所以看起来跟真的一样,立体感较强,选项D正确.
相关课件
人教版 (2019)第四章 光6 光的偏振 激光优秀ppt课件： 这是一份人教版 (2019)第四章 光6 光的偏振 激光优秀ppt课件，文件包含人教版高中物理选择性必修1第4章第6节光的偏振激光课件ppt、人教版高中物理选择性必修1第4章第6节光的偏振激光教学设计doc、光的偏振①mp4、光的偏振②mp4等4份课件配套教学资源，其中PPT共24页， 欢迎下载使用。
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 光的偏振 激光评优课ppt课件： 这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 光的偏振 激光评优课ppt课件，共40页。PPT课件主要包含了思考探究，深入理解，典型例题，课堂总结，CONTENTS，导入与思考，学习目标，知识回顾，横波的偏振现象，纵波没有偏振现象等内容，欢迎下载使用。
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 光的偏振 激光优秀课件ppt： 这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 光的偏振 激光优秀课件ppt，文件包含第四章光第6节光的偏振激光课件PPTpptx、第4章第6节光的偏振激光练习含答案docx等2份课件配套教学资源，其中PPT共22页， 欢迎下载使用。
