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第4節(jié)　光的偏振
第5節(jié)　激光與全息照相
1．知道光的偏振現(xiàn)象和激光的特點。
2．能區(qū)分偏振光和自然光，理解激光的特點及應用。
3．能夠與他人合作，探究激光的特點。
4．感受偏振光和激光在日常生活中的應用，激發(fā)學習科學的熱情。
知識點一　光的偏振
1．偏振現(xiàn)象
(1)偏振：橫波只沿著某一個特定的方向振動的現(xiàn)象。
(2)偏振片和透振方向
偏振片是只讓某一方向振動的光通過的一種光學元件。通常把這個透光方向稱為偏振片的透振方向。
(3)光的偏振現(xiàn)象說明，光是一種橫波。
(4)自然光
在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，光波可沿任何方向振動，光振動在平面內(nèi)的分布是大致均勻的，這樣的光稱為自然光。
(5)偏振光
讓自然光通過偏振片，就能獲得偏振光。
(6)起偏器和檢偏器
用于獲得偏振光的偏振片叫起偏器，用于檢查通過起偏器的光是不是偏振光的偏振片叫檢偏器。
2．偏振現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應用
偏振現(xiàn)象的主要應用有偏振鏡、立體電影、檢查力的分布情況、地震預報等。
　只有橫波才存在偏振現(xiàn)象，縱波不存在偏振現(xiàn)象。
1．思考辨析(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)自然光是偏振光。 (×)
(2)光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。 (√)
(3)自然光通過偏振片可以獲得偏振光。 (√)
2．填空
立體電影應用了光的偏振現(xiàn)象。
知識點二　激光與全息照相
1．激光及其特性
(1)激光器
產(chǎn)生激光的裝置。
(2)激光及特性
激光是原子受激輻射產(chǎn)生的光，激光光束中所有光子的頻率一致、相位一致、偏振方向一致、傳播方向一致，所以激光具有單色性好、方向性強、亮度高等特點。
2．激光的應用
(1)生活中：用激光讀取CD、VCD等中的信息，還可用于通信。
(2)醫(yī)療中：用激光器治療疾病、進行整容美容。
(3)軍事上：激光制導、激光測距等。
(4)科技上：用激光實現(xiàn)熱核聚變，研究引力波等。
3．全息照相
全息照相是應用光的干涉實現(xiàn)的。作為光源的激光被分成兩部分：一部分通過凹透鏡發(fā)散后射至膠片上；另一部分射向一個平面鏡，經(jīng)反射后通過另一個凹透鏡發(fā)散后射向被拍攝的物體。該物體把光反射到膠片上，并與第一束光發(fā)生干涉，兩束光干涉的結(jié)果就在膠片上記錄下被拍攝物體的三維圖像信息，這就是全息照片。
　自然界中是否存在激光？
提示：自然界中不存在激光。
3．思考辨析(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)激光是人工產(chǎn)生的相干光，其單色性好、相干性好。 (√)
(2)探照燈的光束就是激光。 (×)
(3)全息照相是利用激光單色性好的特點，發(fā)生干涉。 (√)
你看過3D電影嗎？3D電影為什么會產(chǎn)生立體的神奇效果呢？
提示：在觀看立體電影時，觀眾要戴上一副特制的眼鏡，這副眼鏡就是一對透振方向相互垂直的偏振片。
考點1　光的偏振
1．偏振現(xiàn)象
對于橫波通過狹縫的情況，只有狹縫的方向與橫波質(zhì)點的振動方向相同時，橫波才能無阻礙地通過狹縫，而當狹縫的方向與橫波質(zhì)點的振動方向垂直時，橫波不能通過狹縫，說明偏振是橫波特有的現(xiàn)象。
2．自然光與偏振光的區(qū)別
自然光(非偏振光) 偏振光
光的來源 直接從光源發(fā)出的光 自然光通過起偏器后的光
光的振動方向 在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿所有方向，且沿各個方向振動的光強度都相同 在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿某一特定方向(與起偏器透振方向一致)
【典例1】　(多選)在垂直于太陽光的傳播方向前后放置兩個偏振片P和Q，在Q的后邊放上光屏，如圖所示，則下列說法正確的是(　　)
A．Q不動，旋轉(zhuǎn)偏振片P，屏上光的亮度不變
B．Q不動，旋轉(zhuǎn)偏振片P，屏上光的亮度時強時弱
C．P不動，旋轉(zhuǎn)偏振片Q，屏上光的亮度不變
D．P不動，旋轉(zhuǎn)偏振片Q，屏上光的亮度時強時弱
[思路點撥]　該題可按如下思路分析：太陽光是自然光→振動方向與偏振片的透振方向相同的光透過→兩平行偏振片的透振方向平行時透光最多，垂直時不透光。
BD　[P是起偏器，它的作用是把太陽光(自然光)轉(zhuǎn)變?yōu)槠窆猓撈窆獾恼駝臃较蚺cP的透振方向一致，所以當Q與P的透振方向平行時，通過Q的光強最大；當Q與P的透振方向垂直時通過Q的光強最小，即無論旋轉(zhuǎn)P或Q，屏上的光強都是時強時弱。]
　關于偏振的幾點注意事項
(1)偏振片是由特定的材料制成的，每個偏振片都有一個特定的方向，這個方向叫作“透振方向”，只有沿透振方向振動的光才能通過偏振片。
(2)偏振片上的“狹縫”表示透振方向，而不是真實狹縫。
(3)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波。
(4)自然光透過偏振片可以變成偏振光。
(5)當偏振片的偏振方向與光的偏振方向夾角不同時，透過偏振片的光的強度不同。
[跟進訓練]
1．關于自然光和偏振光，下列觀點正確的是(　　)
A．自然光能產(chǎn)生干涉和衍射現(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．自然光只能是白色光，而偏振光不能是白色光
D．自然光和偏振光都能使感光底片感光
D　[振動沿各個方向均勻分布的光是自然光，而振動沿著特定方向的光是偏振光，但自然光和偏振光都能發(fā)生干涉、衍射，所以A錯；光的偏振現(xiàn)象并不罕見，除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通常看到的絕大部分光，都是偏振光，所以B錯；光的顏色由光的頻率決定，與光的振動方向無關，所以C錯；自然光和偏振光都具有能量，都能使感光底片感光，D對。]
考點2　激光
激光的特性及應用
特點(與普通光相比) 特點內(nèi)容 應用
單色性好相干性好 頻率單一，相位差恒定，易發(fā)生干涉現(xiàn)象，可像無線電波一樣調(diào)制 激光全息照相、光纖通信、光的干涉
方向性好 激光的方向性非常好，是一束幾乎不發(fā)散的平行光，可以會聚到很小的點上 測距和跟蹤目標、CD唱片、計算機光盤
亮度高 激光能在很小的空間、很短的時間內(nèi)集中很大的能量 “光刀”、激發(fā)核反應
【典例2】　2023年諾貝爾物理學獎頒發(fā)給“為研究物質(zhì)中的電子動力學，而產(chǎn)生阿秒激光的實驗方法”方面所做出貢獻的三位科學家。關于激光的應用，下列說法正確的是(　　)
A．全息照片拍攝是利用了激光的全反射原理
B．利用激光是相干光，可以用在雷達上進行精確的測距
C．由于激光平行度好，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)學上做光刀切除腫瘤，或“焊接”剝落的視網(wǎng)膜
D　[全息照片拍攝是利用了激光的頻率單一，相干性好，能夠產(chǎn)生明顯的干涉，故A錯誤；利用激光平行度好，可以用在雷達上進行精確的測距，故B錯誤；利用激光相干性好，它能像無線電波那樣被調(diào)制，用來傳遞信息，故C錯誤；利用激光的光強度大、能量集中，可以用在醫(yī)學上做光刀切除腫瘤，或“焊接”剝落的視網(wǎng)膜，故D正確。]
[跟進訓練]
2．激光可以用來進行精確的測距，激光測距雷達就是一種可以用來測距的裝置，它是利用了激光的什么特點(　　)
A．激光具有高度的相干性
B．激光的平行度非常好
C．激光的亮度高
D．激光的單色性好
B　[“激光測距雷達”利用激光測量很遠距離的目標是因為激光平行度好，方向性好。故B正確。]
1．(多選)關于自然光和偏振光，以下說法正確的是(　　)
A．自然光包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，但是沿各個方向振動的光波的強度可以不同
B．偏振光是垂直于傳播方向上，只沿著某一特定方向振動的光
C．自然光透過一個偏振片后就成為偏振光，偏振光經(jīng)過一個偏振片后又還原為自然光
D．太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光都是自然光
BD　[自然光沿各振動方向的光波的強度相同，A錯誤；偏振光在垂直于傳播方向上，只沿某一特定方向振動，B正確；自然光透過偏振片后成為偏振光，偏振光透過偏振片后不能還原為自然光，C錯誤；太陽、電燈等普通光源發(fā)出的是自然光，D正確。]
2．在拍攝日落時水面下的景物時，應在照相機鏡頭前裝一個偏振片，其目的是(　　)
A．減弱反射光，從而使景物的像清晰
B．增強反射光，從而使景物的像清晰
C．增強透射光，從而使景物的像清晰
D．減弱透射光，從而使景物的像清晰
A　[由于反射光的干擾，景物的像常常比較模糊，裝上偏振片的目的是減弱反射光，且透振方向與反射光的振動方向垂直，但不能增強透射光。]
3．科學家利用激光干涉方法探測到由于引力波引起的干涉條紋的變化，這是引力波存在的直接證據(jù)。關于激光，下列說法正確的是(　　)
A．激光是自然界中某種物質(zhì)直接發(fā)光產(chǎn)生的，不是偏振光
B．激光相干性好，任何兩束激光都能發(fā)生干涉
C．用激光照射不透明擋板上小圓孔時，光屏上能觀測到等間距的光環(huán)
D．激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖像的信息
D　[激光是人造光，也是偏振光，故A錯誤；激光相干性好，只有頻率相同的兩束激光才會發(fā)生干涉，故B錯誤；用激光照射不透明擋板上小圓孔時，光屏上能觀測到衍射條紋，間距不等，故C錯誤；激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖像的信息，故D正確。]
4．(新情境題，以照相機、太陽鏡為背景，考查光的偏振現(xiàn)象)在柏油馬路和湖面上常常遇到耀眼的炫光，它使人的視覺疲勞。這些天然的炫光往往是光滑表面反射而來的鏡式反射光和從表面反射的漫反射光重疊的結(jié)果，漫反射光是非偏振光，而鏡式反射光一般是部分偏振光。由于它們是從水平面上反射的，光線的入射面是垂直的，所以反射光含有大量振動在水平方向的偏振光。要想消除這種炫光，只要將光線中的水平振動成分減弱些就可以了。同理，要想消除從豎直面反射來的炫光，如玻璃窗反射來的炫光，所用偏振軸應取水平方向。
問題：(1)某些特定環(huán)境下照相時，常在照相機鏡頭前裝一片偏振濾光片使影像清晰，這是利用什么原理？
(2)市場上有一種太陽鏡，它的鏡片是偏振片，為什么不用普通的帶色玻璃片而用偏振片？安裝鏡片時它的透振方向應該沿什么方向？
[解析]　(1)在某些特定環(huán)境下，如拍攝池水中的游動的魚時，由于水面反射光的干擾，影像會不清楚，在鏡頭前裝一片偏振片，清除反射光(反射光為偏振光)，影像就變得清晰。這是利用了光的偏振。
(2)這種太陽鏡是為了消除柏油馬路和湖面上反射的耀眼的炫光，因此應用偏振片而不是帶色的普通玻璃片。該反射光為水平方向的偏振光，故應使鏡片的透振方向豎直。
[答案]　見解析
回歸本節(jié)知識，自我完成以下問題：
1．什么是偏振現(xiàn)象？
提示：如果橫波只沿著某一個特定的方向振動，叫作波的偏振，只有橫波才有這個特性。
2．激光有什么特性？
提示：單色性好、相干性好、方向性好、亮度高等。
3．讓自然光通過一塊偏振片，能否獲得偏振光？
提示：能。
立體電影和偏振光
你看過立體電影嗎？你知道它的道理嗎？它就是應用光的偏振現(xiàn)象的一個例子。在觀看立體電影時，觀眾要戴上特制的眼鏡，這副眼鏡就是一對透振方向互相垂直的偏振片。如果不戴這副眼鏡，銀幕上的圖像就模糊不清了。這是為什么？
兩眼看到的物體稍有差別，大腦分析后就產(chǎn)生了立體感
這要從人眼看物的立體感說起。人的兩只眼睛同時觀察物體，不但能擴大視野，而且能判斷物體的遠近，產(chǎn)生立體感。這是由于人的兩只眼睛同時觀察一個物體時，兩眼看到的兩個像并不完全相同，左眼看到物體的左側(cè)面較多，右眼看到物體的右側(cè)面較多，這兩個像經(jīng)過大腦綜合以后就能區(qū)分物體的前后、遠近，從而產(chǎn)生立體感。
拍攝立體電影時，可以用兩個鏡頭如人眼那樣從兩個不同方向同步拍攝景物的像，制成電影膠片。放映時通過兩臺放映機，同步放映兩組膠片，使略有差別的兩幅圖像重疊在銀幕上。這時如果用眼睛直接觀看，看到的畫面好像是電視天線不好時出現(xiàn)的“重影”。
實際上，每架放映機前還要安裝一片偏振片，兩架放映機射出的光，通過偏振片后成了偏振光。左右兩架放映機前的偏振片的透振方向互相垂直，因而產(chǎn)生的兩束偏振光的偏振方向也互相垂直。這兩束偏振光投射到銀幕上再反射到觀眾那里，偏振方向不變。觀眾用上述的偏振眼鏡觀看，每只眼睛只看到相應的偏振光圖像，即左眼只看到左機映出的畫面，右眼只看到右機映出的畫面，這樣就會像直接觀看物體那樣產(chǎn)生立體感。
實際拍攝立體電影時只用一臺攝像機，讓它通過兩個窗口(相當于人的雙眼)交替拍攝，兩套圖像交替地印在同一條電影膠片上。放映時也是只用一臺放映機，把兩套圖像交替地映在銀幕上。
為了實現(xiàn)這些功能還需要一套復雜的裝置，但原理就是上面所說的那樣。
課時分層作業(yè)(十五)　光的偏振　激光與全息照相
?題組一　光的偏振
1．(多選)準分子激光器利用氬氣和氟氣的混合物產(chǎn)生激光刀，可用于進行近視眼的治療。用這樣的激光刀對近視眼進行手術，手術時間短、效果好、無痛苦。關于這個治療，以下說法正確的是(　　)
A．近視眼是物體成像在眼球中的視網(wǎng)膜的前面，使人不能看清物體
B．近視眼是物體成像在眼球中的視網(wǎng)膜的后面，使人不能看清物體
C．激光具有很好的方向性，用激光刀可以在非常小的面積上對眼睛進行手術
D．激光治療近視眼手術是對視網(wǎng)膜進行修復
AC　[激光手術是物理技術用于臨床醫(yī)學的最新成果。人的眼睛是一個光學成像系統(tǒng)，角膜和晶狀體相當于一個凸透鏡，物體通過凸透鏡成像在視網(wǎng)膜上，人就能看清楚物體。當角膜和晶狀體組成的這個凸透鏡的焦距比較小，物體成像在視網(wǎng)膜的前面時，人就不能看清物體，這就是近視眼，A對，B錯；激光具有很好的方向性，用激光刀可以在非常小的面積上對眼睛進行手術，C對；激光手術不是修復視網(wǎng)膜，而是對角膜進行切削，改變角膜的形狀，使眼球中的凸透鏡的焦距適當變大，物體經(jīng)過角膜和晶狀體后成像在視網(wǎng)膜上，D錯。]
2．(多選)對于自然光和偏振光，以下認識正確的是(　　)
A．從太陽、蠟燭等普通光源直接發(fā)出的光是自然光
B．自然光在玻璃表面反射時，反射光和折射光都是偏振光
C．電燈光透過偏振片，偏振片旋轉(zhuǎn)時看到透射光的亮度無變化，說明透射光不是偏振光
D．自然光只有在通過偏振片后才能成為偏振光
AB　[太陽、蠟燭等普通光源發(fā)出的光為自然光，包括在垂直光的傳播方向上沿一切方向振動的光，故選項A正確；自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面反射時，反射光和折射光都是偏振光，故選項B正確；由于自然光在各個振動方向上的強度相同，所以旋轉(zhuǎn)偏振片時透射光的亮度不變，即旋轉(zhuǎn)偏振片時亮度不變是因為入射光是自然光，而不是因為透射光不是偏振光，所以選項C是錯誤的；偏振現(xiàn)象是很普遍的，而不是只有通過偏振片后才能成為偏振光，平常見到的絕大多數(shù)光都是偏振光，故選項D是錯誤的。]
3．如圖所示是一種利用光纖溫度傳感器測量溫度的裝置，一束偏振光射入光纖，由于溫度的變化，光纖的長度、芯徑、折射率發(fā)生變化，從而使偏振光的振動方向發(fā)生變化，光接收器接收的光強度就會變化。設起偏器和檢偏器透振方向相同，關于這種溫度計的工作原理，正確的說法是(　　)
A．到達檢偏器的光的振動方向變化越小，光接收器所接收的光強度就會越小，表示溫度變化越大
B．到達檢偏器的光的振動方向變化越大，光接收器所接收的光強度就會越小，表示溫度變化越大
C．到達檢偏器的光的振動方向變化越小，光接收器所接收的光強度就會越小，表示溫度變化越小
D．到達檢偏器的光的振動方向變化越大，光接收器所接收的光強度就會越小，表示溫度變化越小
B　[根據(jù)題意知，溫度變化越大，光通過光纖時振動方向變化越大，起偏器和檢偏器的透振方向是相同的，光從光纖中通過時振動方向變化越大，透過檢偏器的光強度就會越小，所以光接收器接收的光強度也就會越小，因此選項B正確。]
4．(多選)如圖所示，A、B為兩偏振片，一束自然光沿OO′方向射向A，此時在光屏C上透射光的強度最大，則下列說法正確的是(　　)
A．此時A、B的偏振方向平行
B．只有將B繞OO′軸順時針旋轉(zhuǎn)90°，屏上透射光的強度最弱，幾乎為零
C．將A或B繞OO′軸旋轉(zhuǎn)90°時，屏上透射光的強度最弱，幾乎為零
D．將A沿順時針方向旋轉(zhuǎn)180°時，屏上透射光的強度最弱，幾乎為零
AC　[當兩偏振片平行時，透射光強度最強，當兩偏振片垂直時，透射光強度最弱，幾乎為零，故選項A、C正確。]
5．夜晚，汽車前燈發(fā)出的強光將迎面駛來的汽車司機照射得睜不開眼睛，嚴重影響行車安全。若考慮將汽車前燈玻璃改用偏振玻璃，使射出的燈光變?yōu)槠窆猓煌瑫r汽車前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好與燈光的振動方向垂直，但還要能看清自己車燈發(fā)出的光所照亮的物體，假設所有的汽車前窗和前燈玻璃均按要求設置，反射光不改變振動方向。下面的措施可行的是(　　)
A．前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向是水平的
B．前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向是豎直的
C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，車燈玻璃的透振方向是斜向左上45°
D．前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都是斜向右上45°
D　[如A選項所述情景，會使自己發(fā)出的光反射回來與前窗的透振方向垂直，自己看不到反射回來的光，即看不清所照亮的物體；如B、C選項所述情景，會使對方的車燈光與自己的前窗玻璃的透振方向相同，被對方的燈光照得睜不開眼睛；如D選項所述情景，會使對方車燈的光與自己車窗的透振方向垂直，這樣避免了對方強光的照射，自己車燈反射回來的光與自己車窗玻璃的透振方向相同，又能看到反射回來的光。]
?題組二　激光與全息照相
6．(多選)下列說法正確的是(　　)
A．普通照相技術所記錄的只是光波的強弱信息，而全息照相技術還可以記錄光波的相位信息
B．全息照片的拍攝利用了光的衍射原理
C．全息照片損壞一部分后，將仍能看到全部圖像
D．立體電影的拍攝利用的是全息照相技術
AC　[由全息照相的原理可知A正確；全息照相利用的是光的干涉，B錯誤；物體任一發(fā)光點發(fā)出的物光在整個底片上各處都與參考光發(fā)生干涉，因而在底片上各點都有該發(fā)光點的記錄，C正確；立體電影利用的是光的偏振，不是全息照相，故D錯誤。]
7．(多選)下列說法正確的是(　　)
A．激光可用于測距
B．激光能量十分集中，只可用于加工金屬材料
C．外科研制的“激光刀”可以有效地減少細菌的感染
D．激光可用于全息照相，記錄下物體的三維信息
ACD　[激光平行度好，即使在傳播了很遠的距離之后，它仍保持一定的強度，此特點可用于激光測距，A正確；激光的亮度高，能量十分集中，可用于金屬加工，激光醫(yī)療，激光美容，激光武器等，B錯誤；激光具有很高的相干性，可用于全息照相，由于它記錄了光的相位信息，所以看起來跟真的一樣，立體感較強，D正確；由于激光亮度高、能量大，在切割皮膚等的同時，也能殺滅細菌，C正確。]
8．(多選)激光火箭的體積小，卻可以裝載更大、更重要的衛(wèi)星或飛船，激光由地面激光站或空間激光動力衛(wèi)星提供，通過一套裝置，像手電筒一樣，讓激光束射入火箭發(fā)動機的燃燒室，使推進劑受熱而急劇膨脹，于是形成一股高溫高壓的燃氣流，以極大的速度噴出，產(chǎn)生巨大的推力，把衛(wèi)星或飛船送入太空。激光火箭利用了激光的(　　)
A．單色性好　　　　 B．平行度高
C．高能量 D．相干性好
BC　[由于激光站與衛(wèi)星相隔距離遠，為了減少能量損失，必須使激光具有很好的平行度，同時使用激光的高能量。故選BC。]
9．(多選)將激光束的寬度聚焦到納米級(10-9m)范圍內(nèi)，可修復人體已損壞的器官，可對DNA分子進行超微型基因修復，把至今尚令人無奈的癌癥、遺傳疾病徹底根除，以上功能是利用了激光的(　　)
A．單色性好 B．平行度好
C．粒子性 D．高能量
BD　[激光的平行度好，故可聚焦到很小的范圍；激光的亮度高、能量大，故可修復器官。]
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第4節(jié)　光的偏振　
第5節(jié)　激光與全息照相
第5章　
光的干涉、衍射和偏振
1．知道光的偏振現(xiàn)象和激光的特點。
2．能區(qū)分偏振光和自然光，理解激光的特點及應用。
3．能夠與他人合作，探究激光的特點。
4．感受偏振光和激光在日常生活中的應用，激發(fā)學習科學的熱情。
學習任務
知識點一　光的偏振
1．偏振現(xiàn)象
(1)偏振：橫波只沿著某一個____的方向振動的現(xiàn)象。
(2)偏振片和透振方向
偏振片是只讓________振動的光通過的一種光學元件。通常把這個____方向稱為偏振片的透振方向。
必備知識·自主預習儲備
特定
某一方向
透光
(3)光的偏振現(xiàn)象說明，光是一種橫波。
(4)自然光
在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，光波可沿任何方向振動，光振動在平面內(nèi)的分布是大致____的，這樣的光稱為自然光。
(5)偏振光
讓自然光通過偏振片，就能獲得偏振光。
(6)起偏器和檢偏器
用于獲得偏振光的偏振片叫______，用于檢查通過起偏器的光是不是偏振光的偏振片叫______。
均勻
起偏器
檢偏器
2．偏振現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應用
偏振現(xiàn)象的主要應用有______、________、檢查力的分布情況、地震預報等。
提醒　只有橫波才存在偏振現(xiàn)象，縱波不存在偏振現(xiàn)象。
偏振鏡
立體電影
體驗1．思考辨析(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)自然光是偏振光。 (　　)
(2)光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。 (　　)
(3)自然光通過偏振片可以獲得偏振光。 (　　)
2．填空
立體電影應用了光的________。
×
√
√
偏振現(xiàn)象
知識點二　激光與全息照相
1．激光及其特性
(1)激光器
產(chǎn)生激光的裝置。
(2)激光及特性
激光是____受激輻射產(chǎn)生的光，激光光束中所有光子的____一致、____一致、________一致、________一致，所以激光具有______好、______強、____高等特點。
原子
頻率
相位
偏振方向
傳播方向
單色性
方向性
亮度
2．激光的應用
(1)生活中：用激光讀取CD、VCD等中的信息，還可用于通信。
(2)醫(yī)療中：用激光器治療疾病、進行整容美容。
(3)軍事上：激光制導、激光測距等。
(4)科技上：用激光實現(xiàn)熱核聚變，研究引力波等。
3．全息照相
全息照相是應用光的____實現(xiàn)的。作為光源的激光被分成兩部分：一部分通過凹透鏡發(fā)散后射至____上；另一部分射向一個平面鏡，經(jīng)反射后通過另一個凹透鏡發(fā)散后射向______的物體。該物體把光反射到膠片上，并與第一束光發(fā)生干涉，兩束光干涉的結(jié)果就在膠片上記錄下被拍攝物體的________信息，這就是全息照片。
思考　自然界中是否存在激光？
提示：自然界中不存在激光。
干涉
膠片
被拍攝
三維圖像
體驗3．思考辨析(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)激光是人工產(chǎn)生的相干光，其單色性好、相干性好。 (　　)
(2)探照燈的光束就是激光。 (　　)
(3)全息照相是利用激光單色性好的特點，發(fā)生干涉。 (　　)
√
×
√
你看過3D電影嗎？3D電影為什么會產(chǎn)生立體的神奇效果呢？
關鍵能力·情境探究達成
提示：在觀看立體電影時，觀眾要戴上一副特制的眼鏡，這副眼鏡就是一對透振方向相互垂直的偏振片。
考點1　光的偏振
1．偏振現(xiàn)象
對于橫波通過狹縫的情況，只有狹縫的方向與橫波質(zhì)點的振動方向相同時，橫波才能無阻礙地通過狹縫，而當狹縫的方向與橫波質(zhì)點的振動方向垂直時，橫波不能通過狹縫，說明偏振是橫波特有的現(xiàn)象。
2．自然光與偏振光的區(qū)別
自然光(非偏振光) 偏振光
光的
來源 直接從光源發(fā)出的光 自然光通過起偏器后的光
光的振動方向 在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿所有方向，且沿各個方向振動的光強度都相同 在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿某一特定方向(與起偏器透振方向一致)
【典例1】　(多選)在垂直于太陽光的傳播方向前后放置兩個偏振片P和Q，在Q的后邊放上光屏，如圖所示，則下列說法正確的是(　　)
A．Q不動，旋轉(zhuǎn)偏振片P，屏上光的亮度不變
B．Q不動，旋轉(zhuǎn)偏振片P，屏上光的亮度時強時弱
C．P不動，旋轉(zhuǎn)偏振片Q，屏上光的亮度不變
D．P不動，旋轉(zhuǎn)偏振片Q，屏上光的亮度時強時弱
√
√
[思路點撥]　該題可按如下思路分析：太陽光是自然光→振動方向與偏振片的透振方向相同的光透過→兩平行偏振片的透振方向平行時透光最多，垂直時不透光。
BD　[P是起偏器，它的作用是把太陽光(自然光)轉(zhuǎn)變?yōu)槠窆猓撈窆獾恼駝臃较蚺cP的透振方向一致，所以當Q與P的透振方向平行時，通過Q的光強最大；當Q與P的透振方向垂直時通過Q的光強最小，即無論旋轉(zhuǎn)P或Q，屏上的光強都是時強時弱。]
規(guī)律方法　關于偏振的幾點注意事項
(1)偏振片是由特定的材料制成的，每個偏振片都有一個特定的方向，這個方向叫作“透振方向”，只有沿透振方向振動的光才能通過偏振片。
(2)偏振片上的“狹縫”表示透振方向，而不是真實狹縫。
(3)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波。
(4)自然光透過偏振片可以變成偏振光。
(5)當偏振片的偏振方向與光的偏振方向夾角不同時，透過偏振片的光的強度不同。
[跟進訓練]
1．關于自然光和偏振光，下列觀點正確的是(　　)
A．自然光能產(chǎn)生干涉和衍射現(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．自然光只能是白色光，而偏振光不能是白色光
D．自然光和偏振光都能使感光底片感光
√
D　[振動沿各個方向均勻分布的光是自然光，而振動沿著特定方向的光是偏振光，但自然光和偏振光都能發(fā)生干涉、衍射，所以A錯；光的偏振現(xiàn)象并不罕見，除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通常看到的絕大部分光，都是偏振光，所以B錯；光的顏色由光的頻率決定，與光的振動方向無關，所以C錯；自然光和偏振光都具有能量，都能使感光底片感光，D對。]
考點2　激光
激光的特性及應用
特點(與普通光相比) 特點內(nèi)容 應用
單色性好相干性好 頻率單一，相位差恒定，易發(fā)生干涉現(xiàn)象，可像無線電波一樣調(diào)制 激光全息照相、光纖通信、光的干涉
特點(與普通光相比) 特點內(nèi)容 應用
方向性好 激光的方向性非常好，是一束幾乎不發(fā)散的平行光，可以會聚到很小的點上 測距和跟蹤目標、CD唱片、計算機光盤
亮度高 激光能在很小的空間、很短的時間內(nèi)集中很大的能量 “光刀”、激發(fā)核反應
【典例2】　2023年諾貝爾物理學獎頒發(fā)給“為研究物質(zhì)中的電子動力學，而產(chǎn)生阿秒激光的實驗方法”方面所做出貢獻的三位科學家。關于激光的應用，下列說法正確的是(　　)
A．全息照片拍攝是利用了激光的全反射原理
B．利用激光是相干光，可以用在雷達上進行精確的測距
C．由于激光平行度好，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)學上做光刀切除腫瘤，或“焊接”剝落的視網(wǎng)膜
√
D　[全息照片拍攝是利用了激光的頻率單一，相干性好，能夠產(chǎn)生明顯的干涉，故A錯誤；利用激光平行度好，可以用在雷達上進行精確的測距，故B錯誤；利用激光相干性好，它能像無線電波那樣被調(diào)制，用來傳遞信息，故C錯誤；利用激光的光強度大、能量集中，可以用在醫(yī)學上做光刀切除腫瘤，或“焊接”剝落的視網(wǎng)膜，故D正確。]
[跟進訓練]
2．激光可以用來進行精確的測距，激光測距雷達就是一種可以用來測距的裝置，它是利用了激光的什么特點(　　)
A．激光具有高度的相干性 B．激光的平行度非常好
C．激光的亮度高 D．激光的單色性好
B　[“激光測距雷達”利用激光測量很遠距離的目標是因為激光平行度好，方向性好。故B正確。]
√
1．(多選)關于自然光和偏振光，以下說法正確的是(　　)
A．自然光包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，但是沿各個方向振動的光波的強度可以不同
B．偏振光是垂直于傳播方向上，只沿著某一特定方向振動的光
C．自然光透過一個偏振片后就成為偏振光，偏振光經(jīng)過一個偏振片后又還原為自然光
D．太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光都是自然光
學習效果·隨堂評估自測
√
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4
3
題號
1
√
BD　[自然光沿各振動方向的光波的強度相同，A錯誤；偏振光在垂直于傳播方向上，只沿某一特定方向振動，B正確；自然光透過偏振片后成為偏振光，偏振光透過偏振片后不能還原為自然光，C錯誤；太陽、電燈等普通光源發(fā)出的是自然光，D正確。]
2
4
3
題號
1
2．在拍攝日落時水面下的景物時，應在照相機鏡頭前裝一個偏振片，其目的是(　　)
A．減弱反射光，從而使景物的像清晰
B．增強反射光，從而使景物的像清晰
C．增強透射光，從而使景物的像清晰
D．減弱透射光，從而使景物的像清晰
2
3
題號
1
4
√
A　[由于反射光的干擾，景物的像常常比較模糊，裝上偏振片的目的是減弱反射光，且透振方向與反射光的振動方向垂直，但不能增強透射光。]
3．科學家利用激光干涉方法探測到由于引力波引起的干涉條紋的變化，這是引力波存在的直接證據(jù)。關于激光，下列說法正確的是(　　)
A．激光是自然界中某種物質(zhì)直接發(fā)光產(chǎn)生的，不是偏振光
B．激光相干性好，任何兩束激光都能發(fā)生干涉
C．用激光照射不透明擋板上小圓孔時，光屏上能觀測到等間距的光環(huán)
D．激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖像的信息
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題號
4
1
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D　[激光是人造光，也是偏振光，故A錯誤；激光相干性好，只有頻率相同的兩束激光才會發(fā)生干涉，故B錯誤；用激光照射不透明擋板上小圓孔時，光屏上能觀測到衍射條紋，間距不等，故C錯誤；激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖像的信息，故D正確。]
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題號
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4．(新情境題，以照相機、太陽鏡為背景，考查光的偏振現(xiàn)象)在柏油馬路和湖面上常常遇到耀眼的炫光，它使人的視覺疲勞。這些天然的炫光往往是光滑表面反射而來的鏡式反射光和從表面反射的漫反射光重疊的結(jié)果，漫反射光是非偏振光，而鏡式反射光一般是部分偏振光。由于它們是從水平面上反射的，光線的入射面是垂直的，所以反射光含有大量振動在水平方向的偏振光。要想消除這種炫光，只要將光線中的水平振動成分減弱些就可以了。同理，要想消除從豎直面反射來的炫光，如玻璃窗反射來的炫光，所用偏振軸應取水平方向。
問題：(1)某些特定環(huán)境下照相時，常在照相機鏡頭前裝一片偏振濾光片使影像清晰，這是利用什么原理？
(2)市場上有一種太陽鏡，它的鏡片是偏振片，為什么不用普通的帶色玻璃片而用偏振片？安裝鏡片時它的透振方向應該沿什么方向？
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題號
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[解析]　(1)在某些特定環(huán)境下，如拍攝池水中的游動的魚時，由于水面反射光的干擾，影像會不清楚，在鏡頭前裝一片偏振片，清除反射光(反射光為偏振光)，影像就變得清晰。這是利用了光的偏振。
(2)這種太陽鏡是為了消除柏油馬路和湖面上反射的耀眼的炫光，因此應用偏振片而不是帶色的普通玻璃片。該反射光為水平方向的偏振光，故應使鏡片的透振方向豎直。
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3
題號
1
[答案]　見解析
回歸本節(jié)知識，自我完成以下問題：
1．什么是偏振現(xiàn)象？
提示：如果橫波只沿著某一個特定的方向振動，叫作波的偏振，只有橫波才有這個特性。
2．激光有什么特性？
提示：單色性好、相干性好、方向性好、亮度高等。
3．讓自然光通過一塊偏振片，能否獲得偏振光？
提示：能。
閱讀材料·拓展物理視野
立體電影和偏振光
你看過立體電影嗎？你知道它的道理嗎？它就是應用光的偏振現(xiàn)象的一個例子。在觀看立體電影時，觀眾要戴上特制的眼鏡，這副眼鏡就是一對透振方向互相垂直的偏振片。如果不戴這副眼鏡，銀幕上的圖像就模糊不清了。這是為什么？
兩眼看到的物體稍有差別，大腦分析后就產(chǎn)生了立體感
這要從人眼看物的立體感說起。人的兩只眼睛同時觀察物體，不但能擴大視野，而且能判斷物體的遠近，產(chǎn)生立體感。這是由于人的兩只眼睛同時觀察一個物體時，兩眼看到的兩個像并不完全相同，左眼看到物體的左側(cè)面較多，右眼看到物體的右側(cè)面較多，這兩個像經(jīng)過大腦綜合以后就能區(qū)分物體的前后、遠近，從而產(chǎn)生立體感。
拍攝立體電影時，可以用兩個鏡頭如人眼那樣從兩個不同方向同步拍攝景物的像，制成電影膠片。放映時通過兩臺放映機，同步放映兩組膠片，使略有差別的兩幅圖像重疊在銀幕上。這時如果用眼睛直接觀看，看到的畫面好像是電視天線不好時出現(xiàn)的“重影”。
實際上，每架放映機前還要安裝一片偏振片，兩架放映機射出的光，通過偏振片后成了偏振光。左右兩架放映機前的偏振片的透振方向互相垂直，因而產(chǎn)生的兩束偏振光的偏振方向也互相垂直。這兩束偏振光投射到銀幕上再反射到觀眾那里，偏振方向不變。觀眾用上述的偏振眼鏡觀看，每只眼睛只看到相應的偏振光圖像，即左眼只看到左機映出的畫面，右眼只看到右機映出的畫面，這樣就會像直接觀看物體那樣產(chǎn)生立體感。
實際拍攝立體電影時只用一臺攝像機，讓它通過兩個窗口(相當于人的雙眼)交替拍攝，兩套圖像交替地印在同一條電影膠片上。放映時也是只用一臺放映機，把兩套圖像交替地映在銀幕上。
為了實現(xiàn)這些功能還需要一套復雜的裝置，但原理就是上面所說的那樣。

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