高中物理-光的衍射和偏振課件

光的衍射和偏振

2023/6/91、引入：在縱波中，振動(dòng)方向總是跟波的傳播方向在同一直線上．在橫波中，振動(dòng)方向總是垂直于波的傳播方向，但不同的橫波，振動(dòng)方向可以不同．例如一列橫波沿水平方向傳播，質(zhì)點(diǎn)在豎直平面內(nèi)可能沿著上下方向振動(dòng)，也可能沿著左右方向振動(dòng)，也可能沿著任何其他方向振動(dòng)．當(dāng)然，對(duì)于一個(gè)確定的橫波，它的振動(dòng)方向是確定的．

2023/6/92、實(shí)驗(yàn)：取一根軟繩，一端固定在墻上，手持另一端上下抖動(dòng)，就在軟繩上形成一列橫波.現(xiàn)在，讓軟繩穿過一塊帶有狹縫的木板，如果狹縫與振動(dòng)方向平行，則振動(dòng)可以通過狹縫傳到木板的另一側(cè)（圖甲）．如果狹縫與振動(dòng)方向垂直，則振動(dòng)就被狹縫擋住而不能向前傳播（圖乙）．

2023/6/9如果將這根繩換成細(xì)軟的彈簧，前后推動(dòng)彈簧形成縱波，則無論狹縫怎樣放置，彈簧上的縱波都可以通過狹縫傳播到木板的另一側(cè)（如下圖）．

2023/6/9

受上面實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)，我們可以利用類似的實(shí)驗(yàn)來判斷光波是橫波還是縱波．偏振片由特定的材料制成，它上面有一個(gè)特殊的方向（叫做透振方向），只有振動(dòng)方向與透振方向平行的光波才能通過偏振片．偏振片對(duì)光波的作用就像上圖中的狹縫對(duì)于機(jī)械波的作用一樣．

現(xiàn)在利用偏振片代替上面的帶有狹縫的木板，來做光學(xué)實(shí)驗(yàn)．

2023/6/9點(diǎn)擊下圖觀看動(dòng)畫演示

2023/6/9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.

2023/6/93、產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因1、太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同．這種光叫做自然光

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2023/6/92、自然光通過第一個(gè)偏振片（叫做起偏器）之后，只有振動(dòng)方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通過．也就是說，通過第一個(gè)偏振片的光波，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)．這種光叫做偏振光．

橫波只沿著某一個(gè)特定的方向振動(dòng)，稱為波的偏振．只有橫波才有偏振現(xiàn)象．

2023/6/93、通過第一個(gè)偏振片的偏振光再通過第二個(gè)偏振片（稱為檢偏器）時(shí)，如果兩個(gè)偏振片的透振方向平行，那么，通過第一個(gè)偏振光的振動(dòng)方向跟第二個(gè)偏振片的透振方向平行，透射光的強(qiáng)度最大．

2023/6/94、如果兩個(gè)偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的振動(dòng)方向跟第二個(gè)偏振片的透振方向垂直，偏振光不能通過第二個(gè)偏振片，透射光的強(qiáng)度為零．

所以，光是一種橫波．

2023/6/91

2023/6/94.偏振現(xiàn)象的應(yīng)用下一章我們會(huì)知道，光是電磁波,電磁波是橫波，電磁波中電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的振動(dòng)方向都與電磁波的傳播方向垂直．實(shí)驗(yàn)指出，光波的感光作用和生理作用等主要是由電場強(qiáng)度E所引起的，因此常將E的振動(dòng)稱為光振動(dòng)．在與光波傳播方向垂直的平面內(nèi)，光振動(dòng)的方向可以沿任意的方向．光振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻分布的光就是自然光．光振動(dòng)沿著特定方向的光就是偏振光．

2023/6/9光的偏振現(xiàn)象并不罕見．除了從光源（如太陽、電燈等）直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光，都是偏振光．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．

2023/6/9

光的偏振現(xiàn)象有很多應(yīng)用．如在拍攝日落時(shí)水面下的景物、池中的游魚、玻璃櫥窗里的陳列物的照片時(shí)，由于水面或玻璃表面的反射光的干擾，常使景像不清楚．如果在照相機(jī)鏡頭前裝一片偏振濾光片，讓它的透振方向與反射光的偏振方向垂直，就可以減弱反射光而使景像清晰．偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：拍攝

2023/6/9偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：液晶顯示液晶顯示器是一個(gè)由上下兩片導(dǎo)電玻制成的液晶盒，盒內(nèi)充有液晶，四周用密封材料——膠框密封，盒的兩個(gè)外側(cè)貼有偏光片。

2023/6/9偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：液晶顯示

如果有光線進(jìn)入,通過第一個(gè)偏振片后，將被液晶分子逐漸改變偏振方向.由于光線沿著分子排列的方向傳播，光線最終將從另一端射出．如果兩玻璃板之間加上電壓，分子排列方向?qū)⑴c電場方向平行，光線由于不能扭轉(zhuǎn)將不會(huì)通過第二個(gè)極板．

2023/6/9偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：液晶顯示

液晶顯示器就是利用這一特性，在上下兩片柵欄相