資源簡介

(共27張PPT)
4.6 光的偏振　激光
導入
看立體電影為什么要戴上特制的眼鏡
你能解釋其中的奧秘嗎
動畫展示
安徽省寧國中學 史俊志
思考與討論
縱波：質點振動方向總是跟波的傳播方向在同一直線上。
橫波：質點振動方向總是垂直于波的傳播方向。
思考：
如何證明光具有波動性？
光是橫波還是縱波？
安徽省寧國中學 史俊志
一、偏振
1.偏振現象：
不同的橫波，即使傳播方向相同，振動方向也可能是不同的。
一列沿水平方向傳播的橫波，既可能沿上下方向振動，也可能沿左右方向振動，還可能沿其他“斜”的方向振動。
2.偏振方向：
橫波的振動方向稱為“偏振方向”。
取一根軟繩，一端固定在墻上，手持另一端上下抖動，就在軟繩上形成一列橫波。
繩波的振動方向與狹縫的方向平行時，傳播情況正常；
振動方向與狹縫方向垂直時，繩波經過狹縫后消失。
縱波不發生偏振現象
安徽省寧國中學 史俊志
二、光的偏振
1.光學“狹縫”——偏振片
偏振片由特定的材料制成，它上面有一個特殊的方向（叫做透振方向），只有振動方向與透振方向平行的光波才能通過偏振片．偏振片對光波的作用就像上圖中的狹縫對于機械波的作用一樣。
示意圖
箭頭表示透振方向
觀察光的偏振現象
安徽省寧國中學 史俊志
二、光的偏振
2.光的偏振現象
(1)自然光：太陽、電燈、普通光源發出的光包含了垂直于傳播 方向上沿一切方向振動的光，而且各個方向振動的 光波強度都相同，這種光叫自然光。
(2)偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿著一個特定的方 向振動的光叫偏振光。
P
Q
自然光
偏振光
起偏器
檢偏器
自然光在玻璃、水面、木質桌面等表面反射時，反射光和折射光都是偏振光,入射角變化時偏振的程度也不同。
安徽省寧國中學 史俊志
三、偏振現象的應用
攝影
偏光鏡
未使用偏振鏡前
使用偏振鏡后
——減弱反射光，使景象清晰
3.自然光和偏振光
(1)自然光：太陽以及日光燈、發光二極管等普通光源發出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各個方向振動的光波的強度都相同。這種光是“自然光”。
自然光表示法
x
y
z
x
y
沿 z 軸傳播的自然光
自然光在玻璃、水面、木質桌面等表面反射時，反射光和折射光都是偏振光。入射角變化時偏振的程度也有變化。
振動垂直于紙面
振動在紙面內
(2)偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個特定的方向振動，這種光叫作偏振光。
1.攝影技術中的應用：攝影師在拍攝池中的游魚、玻璃櫥窗里的陳列物時，由于水面和玻璃表面的反射光的干擾，景象會不清楚。如果在照相機鏡頭前裝一片 ，轉動濾光片，讓它的透振方向與水面和玻璃表面的反射光的偏振方向 ，就可以減弱反射光而使水下和玻璃后的景象清晰。
偏振現象的應用
無偏振鏡
有偏振鏡
偏振濾光片
垂直
未使用偏振鏡前
使用偏振鏡后
2.偏振片在汽車擋風玻璃上的應用：汽車夜間行駛與對面的車輛相遇時，如遇遠光燈引發炫目，極易引起車禍。如果駕駛室的前窗玻璃和車燈的玻璃罩都裝有偏振片，而且規定它們的偏振方向都沿同一方向并與水平面成45°，可避免遠光燈引發炫目，保證行車安全。
未裝偏振照明燈的情景
安裝偏振照明燈的情景
3.立體電影：在每架放映機前裝有一塊偏振片，其透振方向 。觀眾所戴的偏振眼鏡的兩只鏡片透振方向互相垂直，且左眼鏡片與左放映機前偏振片的透振方向一致，右眼鏡片與右邊放映機前偏振片的透振方向一致。這樣，左眼只能看到左邊放映機放映出的畫面，右眼只能看到右邊放映機放映出的畫面，兩眼看到的畫面略有差別，因而產生立體感。
互相垂直
偏振現象的其它應用
液晶顯示
平板玻璃、電極、取向膜
偏振片
偏振片
在沙漠中，如果不帶羅盤，人是會迷路的，但是沙漠中有一種螞蟻，它能利用天空中的紫外偏光導航，因而不會迷路。
昆蟲對偏振光的應用：人的眼睛對光的偏振狀態是不能分辨的，但某些昆蟲的眼睛對偏振卻很敏感。比如蜜蜂有五只眼、三只單眼、兩只復眼，每只復眼包含有6300個小眼，這些小眼能根據太陽的偏光確定太陽的方位，然后以太陽為定向標來判斷方向，所以蜜蜂可準確無誤地把它的同類引到它所找到的花叢。
美麗的激光秀
激光的特點及其應用
1.普通光源與激光
(1)普通光源
光是從物質的原子中發射出來的，普通光源發出的自然光是許多頻率、相位、偏振以及傳播方向各不相同的光的雜亂無章的混合。這導致兩個獨立的普通光源發出的光不會發生干涉。
(2)激光的產生
激光是原子受激輻射產生的光，發出的光的 、 、 均相同，兩列相同激光相遇可以發生干涉。激光是人工產生的 光。
普通光源與激光
相位差
頻率
振動方向
相干
(1)相干性好：激光具有頻率單一、相位差恒定、偏振方向相同的特點，是人工產生的相干光，具有高度的相干性.容易產生干涉現象。
應用：光纖通信、全息照相
激光是最好的相干光：用激光器做光源觀察光的干涉和衍射現象，都能取得較好的效果。
激光的特點及應用
利用相干光易于調制的特點，傳輸信息，所能傳遞的信息密度極高，一條細細的激光束通過光纜可以同時傳送一百億路電話和一千萬套電視，全國人民同時通話還用不完它的通訊容量。
激光全息技術
(2)激光的平行度非常好，傳播很遠的距離后仍能保持一定的強度.
應用：激光測距、測速，信息存儲和閱讀，為槍械、火炮、導彈等武器提供目標指引.
衛星激光測距儀
手持式雷達測速儀
光盤(VCD 、DVD)刻錄和讀取
(3)亮度高：它可以在很小的空間和很短的時間內集中很大的能量.所謂亮度，是指垂直于光線平面內單位面積上的發光功率.
應用：用激光束切割、焊接，醫學上可以用激光做“光刀”，激發核聚變等.
激光切割
激光槍
反衛星武器
激光控制核聚變
1964年，王淦昌院士就提出了激光核聚變的初步理論。
1986年，我國激光核聚變實驗裝置“神光”研制成功。
激光理療、組織焊接、激光刀切割以及激光美容等。
課堂小結
偏振
現象
不同的橫波，即使傳播方向相同，振動方向也可能是不同的。這個現象稱為“偏振現象”。
光的偏振
光的偏振自然光在通過偏振片 P 時，只有振動方向與偏振片的透振方向一致的光波才能順利通過。也就是說，通過偏振片 P 的光波，在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個特定的方向振動。這種光叫作偏振光（polarized light）。
激光
相干性、平行度非常好、亮度高
導入
全息照相
如圖所示為拍攝全息照片的基本光路。同一束激光被分為兩部分，一部分直接照射到底片上(稱為參考光)，另一部分通過被拍攝物反射后再到達底片(稱為物光)。參考光和物光在底片上相遇時會發生干涉，形成復雜的干涉條紋。底片上某點的明暗程度反映了兩束光疊加后到達這點時光波的強弱。全息照片的拍攝利用了光的干涉原理，要求參考光和物光有很高的相干性。
激光全息圖－根
彩色全息蘋果圖

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