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(共39張PPT)
第一章 動(dòng)量守恒定律
4.6光的偏振 激光
人教版（2019）高中物理選擇性必修第一冊(cè)
新課導(dǎo)入
1
新課講解
3
學(xué)習(xí)目標(biāo)
2
經(jīng)典例題
4
課堂練習(xí)
5
本課小結(jié)
6
目錄
課堂導(dǎo)入
觀察圖片，抖動(dòng)水平軟繩時(shí)產(chǎn)生的波是什么波？水平懸掛的彈簧一端振動(dòng)時(shí)形成的沿彈簧傳播的波是什么波？
振動(dòng)方向與傳播方向垂直的波叫作橫波，抖動(dòng)水平軟繩時(shí)產(chǎn)生的波就是橫波。
振動(dòng)方向與傳播方向一致的波叫作縱波，水平懸掛的彈簧一端振動(dòng)時(shí)形成的沿彈簧傳播的波就是縱波。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1. 通過觀察光的偏振現(xiàn)象，知道光是橫波。
2. 知道偏振光和自然光的區(qū)別，能運(yùn)用偏振知識(shí)解釋生活中的一些常見光學(xué)現(xiàn)象。
3. 了解激光的特性，能舉例說明激光技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。
繩波的振動(dòng)方向與狹縫的方向平行時(shí)，傳播情況正常；振動(dòng)方向與狹縫方向垂直時(shí)，繩波經(jīng)過狹縫后消失。這種現(xiàn)象叫做偏振現(xiàn)象
1.偏振現(xiàn)象：在垂直于傳播方向的平面上，只沿著一個(gè)特定的方向振動(dòng)的波叫波的偏振現(xiàn)象。
2.偏振方向：橫波的振動(dòng)方向稱為偏振方向。
一、偏振
3、縱波不發(fā)生偏振現(xiàn)象
一列縱波，以這列縱波的傳播方向?yàn)檩S，無論我們?cè)趺葱D(zhuǎn)第二塊木板，縱波都能通過。也就是說縱波不發(fā)生偏振現(xiàn)象。
一、偏振
4、橫波能夠發(fā)生偏振現(xiàn)象而縱波不能發(fā)生偏振現(xiàn)象，這就是橫波與縱波的一個(gè)區(qū)別。
問題：光的干涉和衍射說明光具有波動(dòng)性，那么光波是橫波還是縱波呢？
只要看它能否發(fā)生偏振現(xiàn)象就可以啦!
一、偏振
一種由高分子薄膜制成的光學(xué)器件，每個(gè)偏振片都有一個(gè)特定的方向，只有沿著這個(gè)方向振動(dòng)的光波才能通過偏振片，這個(gè)方向叫做“透振方向”。
實(shí)物
示意圖
箭頭表示透振方向
1．偏振片：
太陽、電燈、普通光源發(fā)出的光包含了垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且各個(gè)方向振動(dòng)的光波強(qiáng)度都相同，這種光叫自然光。
二、光的偏振
2．偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿著一個(gè)特定的方向振動(dòng)的光叫偏振光。
P
Q
自然光
偏振光
起偏器
檢偏器
P
明
甲
P Q
（弱）
乙
明
暗
丙
P Q
當(dāng)只有一塊偏振片時(shí)，以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片，透射光的強(qiáng)度不變。
當(dāng)兩塊偏振片的透振方向平行時(shí)，透射光的強(qiáng)度最大，但是，比通過一塊偏振片時(shí)要弱。
當(dāng)兩塊偏振片的透振方向垂直時(shí)，透射光的強(qiáng)度最弱，幾乎為零。
自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，如果光入射的方向合適，使反射光與折射光之間的夾角恰好是90°，這時(shí)反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直。
光振動(dòng)垂直于紙面
光振動(dòng)在紙面內(nèi)
3.光是一種橫波
除了太陽、電燈等光源直接發(fā)出的光以外，我們見到的絕大部分都是不同程度的偏振光，如自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面反射時(shí)，反射光和折射光大部分都是偏振光。
1.攝影
鏡頭未加偏振片時(shí)
拍攝的櫥窗
加偏振片時(shí)拍攝的櫥窗
（減弱反射光，使景象清晰）
三、偏振現(xiàn)象的應(yīng)用
鏡頭未加偏振片時(shí)
拍攝的花
鏡頭加偏振片時(shí)
拍攝的花
三、偏振現(xiàn)象的應(yīng)用
用偏光鏡拍攝水底
三、偏振現(xiàn)象的應(yīng)用
不用偏光鏡拍攝水底
2、汽車
汽車夜間在公路上行駛與對(duì)面的車輛相遇時(shí)，為了避免雙方車燈的眩目，司機(jī)都關(guān)閉大燈，只開小燈，放慢車速，以免發(fā)生車禍。如駕駛室的前窗玻璃和車燈的玻璃罩都裝有偏振片，而且規(guī)定它們的偏振化方向都沿同一方向并與水平面成45度角，那么，司機(jī)從前窗只能看到自已的車燈發(fā)出的光，而看不到對(duì)面車燈的光，這樣，汽車在夜間行駛時(shí)，即不用熄燈，也不用減速，可以保證安全行車。
安裝偏振照明燈的情景
安裝偏振照明燈的情景
三、偏振現(xiàn)象的應(yīng)用
另外，在陽光充足的白天駕駛汽車，從路面或周圍建筑物的玻璃上反射過來的耀眼的陽光，常會(huì)使眼睛睜不開。由于光是橫波，所以這些強(qiáng)烈的來自上空的散射光基本上是水平方向振動(dòng)的。因此，只需帶一副只能透射豎直方向偏振光的偏振太陽鏡便可擋住部分散射光。
三、偏振現(xiàn)象的應(yīng)用
3、立體電影
偏振式3D技術(shù)是利用光線有“振動(dòng)方向”的原理來分解原始圖像的，通過在顯示屏幕上加放偏光板，可以向觀看者輸送兩幅偏振方向不同的畫面，當(dāng)畫面經(jīng)過偏振眼鏡時(shí)，
由于偏振式眼鏡的每只鏡片只能
接收一個(gè)偏振方向的畫面，這樣
一來人的左右眼就會(huì)收到兩組畫
面，最后經(jīng)過大腦合成立體影像。
三、偏振現(xiàn)象的應(yīng)用
偏振片
偏振片
平板玻璃、電極、取向膜
液晶
旋光性
4、液晶顯示
偏振片
偏振片
平板玻璃、電極、取向膜
液晶
加電壓旋光性消失
液晶顯示器就是利用這一特性，在上下兩片柵欄相互垂直的偏光板之間充滿液晶，利用電場(chǎng)控制液晶的轉(zhuǎn)動(dòng)．不同的電場(chǎng)大小就會(huì)形成不同的灰階亮度．
5、偏光太陽鏡
在陽光充足的白天駕駛汽車，從路面或周圍建筑物的玻璃上反射過來的耀眼的陽光，常會(huì)使眼睛睜不開。由于光是橫波，所以這些強(qiáng)烈的來自上空的散射光基本上是水平方向振動(dòng)的。因此，只需帶一副只能透射豎直方向偏振光的偏振太陽鏡便可擋住部分的散射光。
6、昆蟲對(duì)偏振光的應(yīng)用
人的眼睛對(duì)光的偏振狀態(tài)是不能分辨的，但某些昆蟲的眼睛對(duì)偏振卻很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支復(fù)眼、兩支復(fù)眼，每個(gè)復(fù)眼包含有6300個(gè)小眼，這些小眼能根據(jù)太陽的偏光確定的方位，然后以太陽為定向標(biāo)來判斷方向，所以蜜蜂可準(zhǔn)確無誤地把它的同類引到它所找到的花叢。
在沙漠中，如果不帶羅盤，人是會(huì)迷路的，但是沙漠中有一種螞蟻，它能利用天空中的紫外偏光導(dǎo)航，因而不會(huì)迷路。
1、相干性：激光是一種人工產(chǎn)生的相干光。
相干性應(yīng)用：光纖通訊、激光全息技術(shù)
四、激光的特點(diǎn)及其應(yīng)用
激光的產(chǎn)生
激光是原子受激輻射產(chǎn)生的光，發(fā)光的方向、頻率、偏振方向均相同，兩列相同激光相遇可以發(fā)生干涉。激光是人工產(chǎn)生的相干光。
應(yīng)用：測(cè)距、測(cè)速、信息存儲(chǔ)和閱讀
2、平行度非常好：從地面上發(fā)射的一束極細(xì)的激光束，到達(dá)月球表面時(shí)，也只發(fā)散成直徑lm多的光斑，因此激光在地面上傳播時(shí)，可以看成是不發(fā)散的。
手持式雷達(dá)測(cè)速儀
手提激光測(cè)距儀
3、亮度高：所謂亮度，是指垂直于光線平面內(nèi)單位面積上的發(fā)光功率，自然光源亮度最高的是太陽，而目前的高功率激光器，亮度可達(dá)太陽的1萬倍。
應(yīng)用：工業(yè)切割、焊接；醫(yī)學(xué)“光刀”；利用強(qiáng)激光產(chǎn)生的高壓引發(fā)核聚變。
氧化熔化激光切割
激發(fā)核聚變
全息投影
典例分析
1．關(guān)于光的描述，下列說法錯(cuò)誤的是（　　）
A．光能發(fā)生雙縫干涉現(xiàn)象說明光是一種波
B．光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波
C．陽光下的肥皂泡呈現(xiàn)彩色是光的薄膜干涉的結(jié)果
D．光不能發(fā)生多普勒效應(yīng)
D
典例分析
2．用圖示實(shí)驗(yàn)裝置演示光的偏振現(xiàn)象，白熾燈O發(fā)出的光通過兩個(gè)透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，通過偏振片前后的光束分別用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列說法正確的是（　　）
A．白熾燈發(fā)出的光是縱波
B．偏振片Q起到檢偏的作用
C．光束Ⅱ中光振動(dòng)方向與透振方向垂直
D．將偏振片P以光傳播方向?yàn)檩S轉(zhuǎn)過450，光束Ⅲ將消失
B
典例分析
3．如圖所示，讓太陽光（自然光）通過M上的小孔S后照射到M右方的偏振片P上，P的右側(cè)再放一光屏Q，現(xiàn)使P繞著平行于光傳播方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，則關(guān)于光屏Q上的亮度變化情況，下列判斷中正確的是（　　）
A．只有當(dāng)偏振片轉(zhuǎn)到某一適當(dāng)位置時(shí)光屏被照亮，其他位置時(shí)光屏上無亮光
B．光屏上亮度基本不變
C．光屏上亮、暗交替變化出現(xiàn)
D．光屏上只有一條亮線隨偏振片的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)
B
典例分析
4．如圖所示，下列說法不正確的是（　　）
A．圖甲中，P、Q是偏振片，M是光屏，當(dāng)P固定不動(dòng)，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)Q時(shí)，光屏M上的光亮度將會(huì)變化，此現(xiàn)象表明光波是橫波
B．圖乙是雙縫干涉示意圖，若只減小屏到雙縫間距離L，兩相鄰亮條紋間距離將減小
C．圖乙中用白光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，中央亮條紋是彩色的，兩側(cè)條紋也是彩色的
D．利用紅外線進(jìn)行遙感主要是因?yàn)榧t外線的波長長，容易發(fā)生衍射
C
課堂練習(xí)
1.如圖 所示，兩光屏間放有兩個(gè)偏振片，它們四者平行共軸，現(xiàn)讓太陽光沿軸線通過光屏M上的小孔照射到固定不動(dòng)的偏振片P上，再使偏振片Q繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，則關(guān)于光屏N上光的亮度變化情況，下列說法中正確的是（　　）
A.光屏N上光的亮度保持不變
B.光屏N上光的亮度會(huì)時(shí)亮?xí)r暗
C.光屏N上有兩條與偏振片P、Q透振方向?qū)?yīng)的亮線
D.光屏N上只有一條亮線隨偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)
解析：太陽光是自然光，沿軸線通過光屏M上的小孔照射到固定不動(dòng)的偏振片P后成為偏振光，當(dāng)偏振片Q與P透振方向平行時(shí)，亮度最大，當(dāng)偏振片Q與P透振方向垂直時(shí)，光屏N上沒有亮度，所以光屏N上光的亮度是由亮到暗，再由暗到亮，故B正確。
B
課堂練習(xí)
2.關(guān)于自然光和偏振光，下列說法正確的是（　　）
A.自然光能產(chǎn)生光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象，而偏振光卻不能
B.只有自然光透過偏振片才能獲得偏振光
C.自然光只能是白光，而偏振光不能是白光
D.自然光和偏振光都能使感光底片感光
D
課堂練習(xí)
3.［多選］關(guān)于激光與自然光，下列說法正確的是（　　）
A.激光的頻率單一，而自然光是含有各種頻率的光，所以激光的相干性好
B.自然光是由物質(zhì)的原子發(fā)射出來的，而激光是人工產(chǎn)生的，所以激光不是由物質(zhì)的原子發(fā)射 出來的
C.激光和自然光都具有相同的本質(zhì)，它們都是由原子的躍遷產(chǎn)生的
D.相干性好是激光與普通光的根本區(qū)別
ACD
課堂練習(xí)
4.關(guān)于激光的應(yīng)用，下列說法正確的是 （　　）
A.全息照相是利用了激光的全反射原理
B.利用激光是相干光，可以用在雷達(dá)上進(jìn)行精確的測(cè)距
C.由于激光平行度高，它能像無線電波那樣被調(diào)制，用來傳遞信息
D.利用激光亮度高，可以用在醫(yī)學(xué)上做光刀切除腫瘤，或“焊接”剝落的視網(wǎng)膜
D
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