2017-2018學(xué)年高中物理 第5章 光的干涉 衍射 偏振 第、節(jié) 光的偏振 激光與全息照相教學(xué)案 選修-

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第3、4節(jié) 光的偏振_激光與全息照相1光的偏振說(shuō)明光是橫波，光的偏振應(yīng)用很多，如照相機(jī)鏡頭前的偏振濾光片和立體電影等。2偏振片是一種特殊的光學(xué)元件，只能讓某一方向的振動(dòng)的光通過(guò)。3激光具有相干性高、平行度好、亮度高的特點(diǎn),在生活中的各個(gè)領(lǐng)域,激光都有廣泛的應(yīng)用。光的偏振自讀教材抓基礎(chǔ)1自然光太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，光波可沿任何方向振動(dòng)，光振動(dòng)在平面內(nèi)是均勻分布的。2偏振光自然光通過(guò)偏振片(起偏器)之后，只有振動(dòng)方向與“狹縫”方向一致的光波才能通過(guò)。自然光通過(guò)偏振片后，就能獲得偏振光。3起偏器和檢偏器（1)用于獲得偏振光的偏振片叫起偏器,

2、用于檢查通過(guò)起偏器的光是不是偏振光的偏振片叫檢偏器.(2）偏振器的偏振化方向:偏振光能完全通過(guò)的方向。4偏振現(xiàn)象的應(yīng)用（1)在照相機(jī)鏡頭前裝一偏振片，并適當(dāng)旋轉(zhuǎn)偏振鏡片，能夠阻擋偏振光，消除或減弱光滑物體表面的反光或亮斑。（2）利用偏振光通過(guò)受力的塑料或玻璃時(shí)，偏振化方向會(huì)發(fā)生變化，這一現(xiàn)象可以檢查應(yīng)力的分布情況以及用于地震預(yù)報(bào)。(3)立體電影，液晶顯示器，汽車擋風(fēng)玻璃等。跟隨名師解疑難1偏振現(xiàn)象對(duì)橫波，只有狹縫的方向與橫波質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向相同時(shí)，橫波才能毫無(wú)阻礙地通過(guò)狹縫；當(dāng)狹縫的方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向垂直時(shí)，橫波就不能通過(guò)狹縫，這種現(xiàn)象叫做橫波的偏振，偏振是橫波特有的現(xiàn)象.2自然光和偏振光的比

3、較自然光偏振光光的來(lái)源直接從光源發(fā)出的光自然光通過(guò)起偏器后的光光的振動(dòng)方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動(dòng)沿所有方向，且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光強(qiáng)度都相同在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi),光振動(dòng)沿某一特定方向（與起偏器的偏振化方向一致)特別提醒（1)我們平時(shí)所看到的光，除直接從光源射來(lái)的光，其他多為偏振光。（2）自然光經(jīng)鏡面反射后的反射光是偏振光。(3)只有橫波才能發(fā)生偏振現(xiàn)象，光是橫波.學(xué)后自檢(小試身手)對(duì)于光的偏振，以下認(rèn)識(shí)正確的是()a振動(dòng)方向在平行于傳播方向的平面上，只沿特定方向振動(dòng)的光是偏振光b從電燈等光源直接發(fā)出的光本身就是偏振光c通過(guò)偏振片去看電燈發(fā)出的光，看到透射光亮度無(wú)變化,說(shuō)明

4、透射光不是偏振光d光的偏振現(xiàn)象使人們認(rèn)識(shí)到光是一種橫波解析:選d由自然光和偏振光的關(guān)系可知a錯(cuò)誤；平時(shí)我們看到的光，除直接從光源射來(lái)的光以外，幾乎都是偏振光，所以b錯(cuò)誤;透過(guò)偏振片后的光一定是偏振光，所以c錯(cuò)誤；橫波只沿某一特定方向振動(dòng)，所以d正確。激光與全息照相自讀教材抓基礎(chǔ)1激光及其應(yīng)用(1）激光是原子受激輻射產(chǎn)生的。(2）激光的三大特點(diǎn)分別是:單色性好、方向性強(qiáng)、亮度高.2全息照相(1)激光的應(yīng)用激光誕生后的一個(gè)很重大的應(yīng)用是全息照相，它是應(yīng)用光的干涉來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（2)作為光源的激光被分為兩部分:一部分通過(guò)凹透鏡發(fā)散后射到照相膠片上，另一部分射向一個(gè)平面鏡，經(jīng)反散后通過(guò)另一個(gè)凹透鏡發(fā)散后射

5、向被拍照的物體，該物體把光線反射到照相膠片上，并與第一束光發(fā)生干涉，兩束光干涉的結(jié)果就在照相膠片上記錄下被拍攝物體的三維圖像信息，這就是全息照相。跟隨名師解疑難1激光的特點(diǎn)及其應(yīng)用特點(diǎn)（與普通光相比）特點(diǎn)內(nèi)容應(yīng)用相干性好頻率單一，相差恒定，易發(fā)生干涉現(xiàn)象,可像無(wú)線電波一樣調(diào)制光纖通信光的干涉激光全息照相平行度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(huì)聚到很小的點(diǎn)上測(cè)距和跟蹤目標(biāo)、dvd、cd唱片、計(jì)算機(jī)光盤亮度高激光能在很小的空間、很短的時(shí)間內(nèi)集中很大的能量“光刀激發(fā)核反應(yīng)1 全息照相與普通照相的區(qū)別全息照相普通照相原理不同物理光學(xué)原理幾何光學(xué)原理記錄方法不同記錄的是物光與參考光相

6、干涉的干涉條紋，同時(shí)記錄了物光的振幅和相位透鏡成像在膠片上,只記錄下物光的光強(qiáng)信息成像性質(zhì)不同立體像平面像再現(xiàn)方法不同用衍射方法再現(xiàn)直接成像在感光面上，沖洗后即能看到像學(xué)后自檢(小試身手）全息照相利用了下列哪些原理（)a小孔成像b光的折射c光的衍射 d激光是一種相干光解析:選d激光是一種人工產(chǎn)生的相干光，它的頻率相同,偏振方向一致。全息照相就是利用參考光與物光的干涉，形成復(fù)雜的干涉條紋。因此只有d正確。對(duì)光的偏振現(xiàn)象的考查典題例析1如圖5.3。1所示,電燈s發(fā)出的光先后經(jīng)過(guò)偏振片a和b，人眼在p處迎著入射光方向，看不到光亮，則()圖5。3.1圖中a光為偏振光圖中b光為偏振光以sp為軸將b轉(zhuǎn)過(guò)1

7、80后，在p處將看到光亮以sp為軸將b轉(zhuǎn)過(guò)90后，在p處將看到光亮abc d思路點(diǎn)撥偏振片a為起偏器，b為檢偏器,當(dāng)a、b透振方向平行時(shí)透過(guò)b的亮度最大，垂直時(shí)沒(méi)有光透過(guò)。解析:自然光沿各個(gè)方向發(fā)散是均勻分布的。通過(guò)偏振片后,透射光是只沿著某一特定方向振動(dòng)的光.從電燈直接發(fā)出的光為自然光，選項(xiàng)錯(cuò)誤；它通過(guò)a偏振片后，即變?yōu)槠窆?，選項(xiàng)正確;設(shè)通過(guò)a的光沿豎直方向振動(dòng),b偏振片只能通過(guò)沿水平方向振動(dòng)的偏振光,則p點(diǎn)無(wú)光亮,將b轉(zhuǎn)過(guò)180后，p處仍無(wú)光亮，選項(xiàng)錯(cuò)誤；若將b轉(zhuǎn)過(guò)90，則該偏振片將變?yōu)槟芡ㄟ^(guò)沿豎直方向振動(dòng)的光的偏振片，則偏振光能通過(guò)b，即在p處有光亮,選項(xiàng)正確,故應(yīng)選d。答案:d探規(guī)尋

8、律（1)偏振片是由特殊材料制成的，其“狹縫”用肉眼不能看見(jiàn)，它只允許振動(dòng)方向與“狹縫”平行的光波通過(guò)。通過(guò)偏振片后，自然光就變成了偏振光。(2）自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上，如果入射的方向合適，使反射光和折射光之間的夾角恰好是90時(shí)，反射光和折射光就都是偏振光,且偏振方向相互垂直。跟蹤演練如圖5。3。2所示，p是偏振片，p的偏振化方向(用不帶箭頭的實(shí)線表示）為豎直方向。下列四種入射光束中，哪種照射p時(shí)不能在p的另一側(cè)觀察到透射光(）圖53。2a太陽(yáng)光b沿豎直方向振動(dòng)的光c沿水平方向振動(dòng)的光d沿與豎直方向成45角振動(dòng)的光解析：選c根據(jù)光的偏振知識(shí)，只要光的振動(dòng)方向不與偏振片的偏振化方向垂直，就有

9、光能通過(guò)偏振片.當(dāng)光的振動(dòng)方向與偏振片的偏振化方向相同時(shí),透射光最強(qiáng)，當(dāng)二者垂直時(shí),光完全不能透過(guò)。當(dāng)二者間的夾角由0至90逐漸增加時(shí)，透射光逐漸減弱。太陽(yáng)光、沿豎直方向振動(dòng)的光、沿與豎直方向成45角振動(dòng)的光均能通過(guò)偏振片。對(duì)激光的應(yīng)用的考查典題例析2下列說(shuō)法中正確的是()a偏振光可以是橫波，也可以是縱波b因?yàn)榧す獾姆较蛐院?所以激光不能發(fā)生衍射現(xiàn)象c激光可以像刀子一樣切除腫瘤d以上說(shuō)法都不對(duì)解析：光是一種橫波，偏振光也是橫波；激光也是光，因此具有光波的特性，能夠發(fā)生衍射現(xiàn)象;激光有很多用途,可用來(lái)做手術(shù)，切除腫瘤。答案：c探規(guī)尋律激光的特點(diǎn)（1)激光首先是光，遵循光的一切規(guī)律，例如折射、反射

10、、衍射、干涉等。(2）激光是一種新型光源，具有一般光源所不具備的特點(diǎn),例如單色性好、方向性強(qiáng)、亮度高等.（3）針對(duì)激光的每一個(gè)特點(diǎn)，都有很多方面的應(yīng)用。跟蹤演練在演示雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)時(shí)，常用激光做光源，這主要是應(yīng)用激光的什么特性（)a亮度高b平行性好c單色性好 d波動(dòng)性好解析：選c頻率相同的兩束光相遇才能發(fā)生干涉，激光的單色性好，頻率單一，通過(guò)雙縫時(shí)能夠得到兩束相干光,故本題的正確選項(xiàng)是c。 課堂雙基落實(shí)1關(guān)于自然光和偏振光,下列觀點(diǎn)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(guò)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

11、感光解析：選d光振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻分布的光就是自然光，而振動(dòng)沿著特定方向的光就是偏振光，但自然光和偏振光都能發(fā)生干涉、衍射，所以a錯(cuò)；光的偏振現(xiàn)象并不罕見(jiàn)，除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光，都是偏振光，所以b錯(cuò);光的顏色由光的頻率決定，與光的振動(dòng)方向無(wú)關(guān)，所以c錯(cuò)；自然光和偏振光都具有能量，都能使感光底片感光.2以下哪些現(xiàn)象可以說(shuō)明光波是橫波(）a光的干涉b光的偏振c光的色散 d光的反射解析：選b光的干涉表明光的波動(dòng)性，即光是一種波，選項(xiàng)a錯(cuò);光的偏振表明光是橫波,因?yàn)橹挥袡M波能發(fā)生偏振現(xiàn)象，選項(xiàng)b正確；光的色散可表明光是單色光還是復(fù)色光,選項(xiàng)c錯(cuò);光的反射不能說(shuō)明什么問(wèn)題

12、，選項(xiàng)d錯(cuò)。3激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特點(diǎn)，在科學(xué)技術(shù)和日常生活中應(yīng)用廣泛。下面關(guān)于激光的敘述正確的是(）a激光是縱波b頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長(zhǎng)相同c兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象d利用激光平行度好的特點(diǎn)可以測(cè)量月球到地球的距離解析：選d電磁波是橫波，a項(xiàng)錯(cuò)；光在不同介質(zhì)中傳播速度不同,波長(zhǎng)也不同,b項(xiàng)錯(cuò)；相干光的條件是頻率相同,c項(xiàng)錯(cuò)，d項(xiàng)正確.4如圖5。33所示,讓太陽(yáng)光通過(guò)m上的小孔s后照射到m右方的一偏振片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上光的亮度變化情況，下列說(shuō)法中正確的是（）圖5.3。3a只有當(dāng)偏振片轉(zhuǎn)到某一

13、適當(dāng)位置時(shí)光屏被照亮,其他位置時(shí)光屏上無(wú)亮光b光屏上亮、暗交替變化c光屏上亮度不變d光屏上只有一條亮線隨偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)解析：選c自然光在各方向的振動(dòng)強(qiáng)度是相同的,當(dāng)偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)。自然光透過(guò)偏振片的光的強(qiáng)度并不發(fā)生變化。課下綜合檢測(cè)（時(shí)間：30分鐘滿分：50分)一、選擇題（共6小題，每小題5分，共30分，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確。）1關(guān)于偏振光的下列說(shuō)法正確的是（)a自然光就是偏振光b單色光就是偏振光c沿著一個(gè)特定方向傳播的光叫偏振光d沿著一個(gè)特定方向振動(dòng)的光叫偏振光解析：選d自然光和偏振光的根本區(qū)別是前者包含著沿任意方向（垂直光傳播方向)振動(dòng)的光,而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波強(qiáng)度相同,而偏振光只有

14、沿著某一特定方向振動(dòng)的光，與光的顏色無(wú)關(guān)。2如圖1所示，讓太陽(yáng)光或白熾燈光通過(guò)偏振片p和q，以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片p或q，可以看到透射光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，這是光的偏振現(xiàn)象，這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明（）圖1a光是電磁波b光是一種橫波c光是一種縱波 d光是概率波解析：選b偏振現(xiàn)象是橫波特有的現(xiàn)象，題中實(shí)驗(yàn)表明光是一種橫波,故應(yīng)選b。3將激光束的寬度聚焦到納米級(jí)（109 m）范圍內(nèi)，可修復(fù)人體已損壞的器官，可對(duì)dna分子進(jìn)行超微型基因修復(fù)，把至今令人無(wú)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波動(dòng)性好c粒子性 d高能量解析：選d激光的平行度好,故可聚焦到很小的范圍；激光的亮度高、

15、能量大，故可修復(fù)器官。4在拍攝日落時(shí)水面下的景物時(shí)，應(yīng)在照相機(jī)鏡頭前裝一偏振片，其目的是()a減弱反射光，從而使景象清晰b增強(qiáng)反射光，從而使景象清晰c增強(qiáng)入射光，從而使景象清晰d減弱入射光，從而使景象清晰解析：選a本題考查偏振的應(yīng)用。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(dòng)方向垂直，但不能增強(qiáng)透射光。5下列說(shuō)法中正確的是()a光的反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象說(shuō)明光是橫波b光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種縱波c激光通過(guò)狹縫時(shí)不可能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象d應(yīng)用光的偏振技術(shù)觀看立體電影解析：選d光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種橫波，光的反射和折射現(xiàn)象不能說(shuō)明光是橫波或縱波，a、b項(xiàng)

16、全錯(cuò)；激光通過(guò)狹縫時(shí)可能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，c項(xiàng)錯(cuò)；應(yīng)用光的偏振技術(shù)觀看立體電影,d項(xiàng)正確。6. (江蘇高考)如圖2所示，白熾燈的右側(cè)依次平行放置偏振片p和q，a點(diǎn)位于p、q之間，b點(diǎn)位于q右側(cè)。旋轉(zhuǎn)偏振片p，a、b兩點(diǎn)光的強(qiáng)度變化情況是（)圖2aa、b均不變ba、b均有變化ca不變,b有變化da有變化,b不變解析：選c因白熾燈發(fā)出的光為自然光，含各個(gè)方向的偏振光,且各個(gè)方向的偏振光的強(qiáng)度都相同，偏振片p和q都只允許特定方向的偏振光通過(guò)，不管偏振片p旋轉(zhuǎn)到任何位置都有光線通過(guò)，而且強(qiáng)度不變，所以a點(diǎn)的光的強(qiáng)度不變，當(dāng)自然光通過(guò)偏振片p后變?yōu)槠窆?再通過(guò)偏振片q，旋轉(zhuǎn)偏振片p，當(dāng)偏振片p和q允許通過(guò)

17、的方向相同，則b點(diǎn)最亮,當(dāng)偏振片p和q允許通過(guò)的方向垂直時(shí)，b點(diǎn)最暗，所以b點(diǎn)光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化。所以只有c正確。二、非選擇題(共2小題,共20分）7（10分)一臺(tái)激光器，它的功率為p,如果它發(fā)射出的單色光在空氣中的波長(zhǎng)為,則這束單色光的頻率是_,它在時(shí)間t內(nèi)輻射的光能為_(kāi)；如果已知這束單色光在某介質(zhì)中的傳播速度為v,那么這束單色光從該介質(zhì)射向真空中發(fā)生全反射時(shí)的臨界角為_(kāi)。解析：根據(jù)cf可得這束光的頻率為f，激光器在t時(shí)間內(nèi)做的功wpt轉(zhuǎn)化為光能。這束單色光對(duì)該介質(zhì)的折射率n,設(shè)它從該介質(zhì)射向真空中發(fā)生全反射時(shí)的臨界角為c，則sin c,所以carcsin .答案：ptarcsin 8。 （10分)如圖3所示，楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中，下述情況能否看到干涉條紋？說(shuō)明理由。圖3(1）在單色自然光源s后加一偏振片p。(2）移除偏振片p