2024版高中同步新教材選擇性必修第一冊人教版物理 第四章 光 第6節(jié) 光的偏振 激光

1.偏振現(xiàn)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(xiàn)象稱為“偏

振現(xiàn)象”。2.偏振方向:橫波的振動方向稱為“偏振方向”。6

光的偏振激光必備知識清單破1|偏振知識點(diǎn)1.光的干涉和衍射現(xiàn)象說明光具有波動性,光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。2.偏振片:偏振片由特定的材料制成,每個偏振片都有一個特定的方向,沿著這個方向振動的

光波能順利通過偏振片,偏振方向與這個方向垂直的光不能通過,這個方向叫作“透振方向”。2|光的偏振知識點(diǎn)3.自然光:太陽以及日光燈、發(fā)光二極管等普通光源發(fā)出的光,包含著在垂直于傳播方向上

沿一切方向振動的光,而且沿著各個方向振動的光波的強(qiáng)度都相同。這種光是“自然光”。4.偏振光(1)自然光通過偏振片時,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。(2)除了從太陽、白熾燈等光源直接發(fā)出的光以外,通?？吹降慕^大部分光,都是不同程度

的偏振光。自然光在玻璃、水面等表面反射時,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。1.攝影技術(shù)中的應(yīng)用;2.汽車擋風(fēng)玻璃上的應(yīng)用;3.液晶顯示器上的應(yīng)用;4.立體電影中的應(yīng)用。3|偏振現(xiàn)象的應(yīng)用知識點(diǎn)1.激光的特點(diǎn)(1)相干性:只有頻率相同、相位差恒定、偏振方向一致的光才是相干光。激光是一種人工

產(chǎn)生的相干光,具有高度的相干性。(2)平行度好:在傳播很遠(yuǎn)的距離后,激光仍能保持一定的強(qiáng)度。(3)亮度高:激光可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大的能量。4|激光的特點(diǎn)與應(yīng)用知識點(diǎn)2.激光的應(yīng)用激光能像無線電波那樣被調(diào)制,用來傳遞信息。精確測距、計(jì)算機(jī)中的光儲存技術(shù),應(yīng)

用了它平行度好的特點(diǎn)。工業(yè)上的切割和焊接、醫(yī)學(xué)上的“焊接”,應(yīng)用了激光亮度高的

特點(diǎn)。1.自然光是在垂直于傳播方向的平面上只沿著某個特定的方向振動嗎?2.全息照相技術(shù)是利用激光平行度好的特點(diǎn)嗎?3.激光能像無線電波那樣用來傳遞信息嗎?知識辨析一語破的1.不是。自然光包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光,而且沿著各個方向振動

的光波的強(qiáng)度都相同。在垂直于傳播方向的平面上只沿著某個特定的方向振動的光是偏

振光。2.不是。全息照相技術(shù)利用了激光相干性好的特點(diǎn)。3.能。激光具有電磁波的一切性質(zhì),可以用來傳遞信息。1.狹縫對橫波、縱波的影響(1)如果在縱波的傳播方向上放一塊帶有狹縫的木板,不管狹縫方向如何,縱波都能穿過狹

縫,如圖所示。(2)如果在橫波的傳播方向上放一個帶有狹縫的柵欄,當(dāng)狹縫的方向跟質(zhì)點(diǎn)的振動方向相同

時,橫波才能穿過狹縫,當(dāng)狹縫的方向與質(zhì)點(diǎn)振動方向垂直時,橫波就不能穿過狹縫,如圖所示。1|對光的偏振現(xiàn)象的理解定點(diǎn)關(guān)鍵能力定點(diǎn)破2.橫波、縱波的判定方法(1)看質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波傳播方向的關(guān)系。若互相垂直,為橫波;若在同一直線上,為縱波。這種方法適用于判定看得見質(zhì)點(diǎn)振動方向的機(jī)械波。(2)看波能否通過兩個互相垂直且共軸的“狹縫”,能通過兩個“狹縫”的為縱波,不能通

過的為橫波。

自然光(非偏振光)偏振光振動方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi),包含沿一切方向振動的光,且沿各個方向振動的光的強(qiáng)度相同在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi),光沿某個特定方向振動舉例太陽、電燈、蠟燭火焰等直接發(fā)出的光自然光在介質(zhì)表面反射或折射形成的光3.自然光和偏振光的比較自然光經(jīng)過偏振片形成偏振光

4.對光的偏振的理解(1)偏振片上的“狹縫”表示透振方向,而不是真實(shí)狹縫。(2)只要光的振動方向不與透振方向垂直,就可以不同程度地通過偏振片,不過強(qiáng)度要比振

動方向與透振方向平行的光弱一些。1.激光的常見應(yīng)用2|激光的應(yīng)用定點(diǎn)應(yīng)用類型原理利用性質(zhì)光纖通信激光可以像無線電波那樣被調(diào)制,用來傳遞信息,而它的頻率比無線電波高很多,它所能攜帶的信息量比無線電波大相干性好激光手術(shù)利用激光器發(fā)射的激光做“光刀”進(jìn)行手術(shù)

亮度高激光讀寫激光可以會聚到很小的一點(diǎn),利用激光可以在光盤上刻錄密度很高的信息,也可以利用激光從DVD機(jī)、CD唱機(jī)或計(jì)算機(jī)的光盤上讀出記錄的信息,經(jīng)過處理后還原成聲音和圖像

平行度好2.全息照相如圖所示為拍攝全息照片的基本光路圖。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。

光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時,會發(fā)生折射或全反射現(xiàn)象。關(guān)于光的折射、全反

射問題,解題思路如下:1.解決光的折射問題的思路(1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖。(2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系,要注意入射角、折射角均以法線為標(biāo)準(zhǔn)。(3)利用折射定律求解相關(guān)問題。解題時要充分利用光路的可逆性原理。|光的折射與全反射的綜合問題分析題型學(xué)科素養(yǎng)題型破講解分析2.解決全反射問題的思路(1)確定光是從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。(2)應(yīng)用sinC=

確定臨界角。(3)根據(jù)題設(shè)條件,判定光在傳播時是否發(fā)生全反射。(4)如發(fā)生全反射,畫出入射角等于臨界角時的臨界光路圖。(5)運(yùn)用幾何關(guān)系、三角函數(shù)關(guān)系以及反射定律等進(jìn)行分析、判斷、運(yùn)算,解決問題。3.求光的傳播時間的一般思路(1)確定光在介質(zhì)中的傳播速度。全反射現(xiàn)象中,光在同種均勻介質(zhì)中的傳播速度不發(fā)生變

化,即v=

。(2)確定光的傳播路程l。結(jié)合光路圖與幾何關(guān)系進(jìn)行確定。(3)利用t=

求解光的傳播時間。直角棱鏡的折射率n=1.5【1】,其橫截面如圖所示,圖中∠P=90°,∠M=30°。截面內(nèi)一細(xì)

束與NP邊平行的光線,從棱鏡MN邊上的O點(diǎn)射入【2】,經(jīng)折射后射到NP邊上。(1)光線在NP邊上是否會發(fā)生全反射【3】?說明理由。(2)不考慮多次反射,求從MP邊射出的光線與最初的入射光線夾角【4】的正弦值。典例呈現(xiàn)例題信息提取

畫出大致光路圖如圖所示:

思路點(diǎn)撥

解答本題的思路如下:解析

(1)由sinC=

=

<

,得C<60°由幾何關(guān)系,得θ=90°-(30°-r)=(60°+r)>60°即θ大于全反射臨界角,因此光線在NP邊上發(fā)生全反射。(2)由光路圖分析可知,從MP邊射出的光線與最初的入射光線的夾角就是r'由幾何關(guān)系可得i'=90°-θ=i-r在MN邊,有sini=nsinr,得sinr=

=

所以cosr=

在MP邊,有nsini'=sinr',sinr'=nsin(i-r)=