第6節(jié)　光的偏振　激光 課件

物理第四章光第6節(jié)光的偏振激光[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．知道偏振現(xiàn)象，知道偏振是橫波特有的性質(zhì)．(難點(diǎn))2．知道偏振光和自然光，知道哪些光屬于偏振光．3．知道偏振現(xiàn)象的應(yīng)用．4．了解激光的特性和應(yīng)用．01必備知識(shí)素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)知識(shí)點(diǎn)1光的偏振1．偏振(1)偏振現(xiàn)象：不同的橫波，即使傳播方向相同，振動(dòng)方向也可能是不同的，這個(gè)現(xiàn)象稱為偏振現(xiàn)象．(2)偏振方向：橫波的___________稱為偏振方向．振動(dòng)方向2．光的偏振(1)自然光：太陽(yáng)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__________________的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都______．這種光是自然光．(2)偏振光：光在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某個(gè)特定的____________．這種光叫作偏振光．沿一切方向振動(dòng)相同方向振動(dòng)3．偏振現(xiàn)象的應(yīng)用由于水或玻璃表面的反射光的干擾，常使景象不清楚，如果在照相機(jī)鏡頭前裝一片______________，讓它的透振方向與反射光的偏振方向垂直，就可以______反射光而使景象清晰．偏振濾光片減弱[判一判]1．(1)自然光是偏振光．(

)(2)立體電影利用了光的偏振原理．(

)(3)光的偏振表明光是一種橫波．(

)×√√[想一想]1．通過(guò)一塊偏振片去觀察電燈、蠟燭、月亮、反光的黑板，當(dāng)以入射光線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片時(shí)，看到的現(xiàn)象有何不同？提示：通過(guò)一塊偏振片去觀察電燈、蠟燭時(shí)，透射光的強(qiáng)弱不隨偏振片的旋轉(zhuǎn)而變化．因?yàn)闊艄?、燭光都是自然光，沿各個(gè)方向振動(dòng)的光的強(qiáng)度相同，因此當(dāng)偏振片旋轉(zhuǎn)時(shí)，透射出來(lái)的光波的振動(dòng)方向雖然改變了(肉眼對(duì)此不能感覺(jué))，但光的強(qiáng)弱沒(méi)有改變．月亮和黑板反射的光已經(jīng)是偏振光，它們通過(guò)偏振片透射過(guò)來(lái)的光線的強(qiáng)弱會(huì)隨偏振片的旋轉(zhuǎn)發(fā)生周期性的變化．知識(shí)點(diǎn)2激光的特點(diǎn)及其應(yīng)用1．激光是原子受激輻射產(chǎn)生的光，傳播方向、頻率、偏振、相位等性質(zhì)完全______．2．激光的特點(diǎn)及應(yīng)用相同性質(zhì)特點(diǎn)應(yīng)用相干性激光具有頻率______、相位差______、偏振方向______的特點(diǎn)，是人工產(chǎn)生的相干光，具有高度的相干性光纖通信單一恒定相同性質(zhì)特點(diǎn)應(yīng)用平行度激光的________非常好，傳播_____的距離仍能保持一定的強(qiáng)度精確地_____；讀取光盤(pán)上記錄的_____等亮度激光的亮度很高，它可以在很小的_____和很短的_____內(nèi)集中很大的_____用激光束_____、焊接、醫(yī)學(xué)上可以用激光做“_____”；激發(fā)核反應(yīng)等平行度很遠(yuǎn)測(cè)距信息范圍時(shí)間能量切割光刀[判一判]2．(1)激光可以進(jìn)行光纖通信是利用了相干性好的特點(diǎn)．(

)(2)激光可用做“光刀”來(lái)切開(kāi)皮膚是利用激光的相干性好．(

)√×[想一想]2．利用激光測(cè)量地球到月球的距離，應(yīng)用了激光哪方面的特點(diǎn)？提示：應(yīng)用了激光平行度好的特點(diǎn)．1．(自然光和偏振光)關(guān)于自然光和偏振光，以下說(shuō)法正確的是(

)A．自然光包含著垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，但是沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度可以不相同B．偏振光是在垂直于傳播方向上，只沿著某一特定方向振動(dòng)的光C．自然光透過(guò)一個(gè)偏振片后就成為偏振光，偏振光經(jīng)過(guò)一個(gè)偏振片后又還原為自然光D．晚上月亮光是自然光√解析：光源發(fā)出的光，沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光的強(qiáng)度都相同的光，稱為自然光，沿某個(gè)特定方向振動(dòng)的光稱為偏振光，A錯(cuò)誤，B正確；偏振光不能通過(guò)偏振片還原為自然光，C錯(cuò)誤；月亮光是偏振光，D錯(cuò)誤．2．(光的偏振)(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(shí)在光屏C上，透射光的強(qiáng)度最大，則下列說(shuō)法中正確的是(

)A．此時(shí)A、B的偏振方向垂直B．只有將B繞

OO′軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，屏上透射光的強(qiáng)度才最弱，幾乎為零C．將A或B繞OO′軸旋轉(zhuǎn)90°，屏上透射光的強(qiáng)度最弱，幾乎為零D．將A沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°，屏上透射光的強(qiáng)度最大√√解析：光是橫波，振動(dòng)方向和傳播方向垂直，要使屏上透射光強(qiáng)度最大，A、B的偏振方向一定要平行，故A錯(cuò)誤；只要A、B中任意一個(gè)旋轉(zhuǎn)90°，A、B的偏振方向垂直，屏上投射光的強(qiáng)度均達(dá)到最弱，幾乎為零，故B錯(cuò)誤，C正確；將A沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°時(shí)，兩偏振片的偏振方向依然平行，透射光的強(qiáng)度最大，故D正確．3．(光的偏振的應(yīng)用)(多選)“假奶粉事件”曾經(jīng)鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)，奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一個(gè)重要指標(biāo)，可以用“旋光法”來(lái)測(cè)量糖溶液的濃度，從而鑒定糖量．偏振光通過(guò)糖水溶液后，偏振方向會(huì)相對(duì)于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α的值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將α的測(cè)量值與標(biāo)度值相比較，就能確定被測(cè)樣品的含糖量了，如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動(dòng)B，使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，最后將被測(cè)樣品P置于A、B之間，則下列說(shuō)法中正確的是(

)A．到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱B．到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會(huì)明顯減弱C．將偏振片B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最大，偏振片B轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于αD．將偏振片A轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最大，偏振片A轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于α√√√解析：A、B之間不放糖溶液時(shí)，自然光通過(guò)偏振片A后，變成偏振光，通過(guò)B后到O.當(dāng)在A、B間放糖溶液時(shí)，由于溶液的旋光作用，使通過(guò)A的偏振光振動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)了一定角度，到達(dá)O處的光強(qiáng)會(huì)明顯減弱；但當(dāng)B轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，恰好使透振方向與經(jīng)過(guò)糖溶液后的偏振光振動(dòng)方向一致時(shí)，O處光強(qiáng)又為最強(qiáng)，故B的旋轉(zhuǎn)角度即為糖溶液的旋光度；因?yàn)锳、B的偏振方向一致，故轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片A也可以．4．(激光)(多選)將激光束的寬度聚焦到納米級(jí)(10－9m)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)，把至今尚令人無(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．平行度好C．粒子性 D．高能量解析：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(fù)器官．√√探究一自然光和偏振光的比較【問(wèn)題導(dǎo)引】1．自然光和偏振光的主要區(qū)別是什么？2．自然光經(jīng)水面反射的光一定是偏振光嗎？提示：1.在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，自然光沿所有方向振動(dòng)，偏振光沿某一特定方向振動(dòng)．2．經(jīng)水面反射和折射的光都是偏振光．1．振動(dòng)方向比較自然光在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，沿所有方向振動(dòng)；偏振光在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，沿某一特定的方向振動(dòng)．2．經(jīng)過(guò)偏振片時(shí)的現(xiàn)象比較(1)如圖甲所示，自然光通過(guò)偏振片后變成偏振光，后面的屏是明亮的，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片時(shí)，偏振光的振動(dòng)方向隨之變化，但屏上亮度不變．(2)如圖乙、丙所示，偏振光經(jīng)過(guò)偏振片時(shí)，若光的振動(dòng)方向與偏振片的透振方向平行，屏是亮的；若光的振動(dòng)方向與偏振片的透振方向垂直，屏是暗的；若既不平行也不垂直，屏的亮度介于兩者之間，隨著振動(dòng)方向與透振方向的夾角變大，亮度逐漸變暗．【例1】(多選)

在垂直于太陽(yáng)光的傳播方向上前后放置兩個(gè)偏振片P和Q，在Q的后邊放上光屏(圖中未畫(huà)出)，如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是(

)A．Q不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)偏振片P，屏上光的亮度不變B．Q不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)偏振片P，屏上光的亮度時(shí)強(qiáng)時(shí)弱C．P不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)偏振片Q，屏上光的亮度不變D．P不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)偏振片Q，屏上光的亮度時(shí)強(qiáng)時(shí)弱√√[解析]

P是偏振片，它的作用是把太陽(yáng)光(自然光)轉(zhuǎn)變?yōu)槠窆?，該偏振光的振?dòng)方向與P的透振方向一致，所以當(dāng)Q與P的透振方向平行時(shí)，通過(guò)Q的光強(qiáng)最大；當(dāng)Q與P的透振方向垂直時(shí)通過(guò)Q的光強(qiáng)最小，即無(wú)論旋轉(zhuǎn)P或Q，屏上的光強(qiáng)都是時(shí)強(qiáng)時(shí)弱．[針對(duì)訓(xùn)練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感光√解析：振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻分布的光是自然光，而振動(dòng)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，A錯(cuò)誤．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，B錯(cuò)誤．光的顏色由光的頻率決定，與光的振動(dòng)方向無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤．自然光和偏振光都具有能量，都能使感光底片感光，D正確．[針對(duì)訓(xùn)練2]在拍攝日落時(shí)水面下的景物時(shí)，應(yīng)在照相機(jī)鏡頭前裝一個(gè)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(qiáng)反射光，從而使景物的像清晰C．增強(qiáng)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解析：由于反射光的干擾，景物的像常常比較模糊，裝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，不能增強(qiáng)透射光．√探究二激光及應(yīng)用【問(wèn)題導(dǎo)引】激光作為一種人造光源在科研、通訊、工業(yè)生產(chǎn)、軍事科技等領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用，如激光干涉儀、激光切割機(jī)、激光炮等．激光的應(yīng)用如此廣泛，激光到底具有哪些特性？提示：激光具有單色性好、相干性好、亮度高、平行度好等特性．1．激光的產(chǎn)生激光是人工產(chǎn)生的相干光．2．激光具有的特點(diǎn)(1)相干性好：所謂相干性好，是指容易產(chǎn)生干涉現(xiàn)象．普通光源發(fā)出的光(即使是所謂的單色光)頻率是不一樣的，而激光器發(fā)出的激光的頻率幾乎是單一的，并且滿足其他的相干條件．所以，現(xiàn)在我們做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，無(wú)須在雙縫前放一個(gè)單縫，而是用激光直接照射雙縫，就能得到既明亮又清晰的干涉條紋．利用相干光易于調(diào)制的特點(diǎn)傳輸信息，所能傳遞的信息密度極高，一條細(xì)細(xì)的激光束通過(guò)光纜可以同時(shí)傳送一百億路電話和一千萬(wàn)套電視，全國(guó)人民同時(shí)通話還用不完它的通訊容量．(2)平行度好：與普通光相比，傳播相同距離的激光束的擴(kuò)散程度小，光線仍能保持很大的強(qiáng)度，保持它的高能量，利用這一點(diǎn)可以精確測(cè)距．現(xiàn)在利用激光測(cè)量地月距離精確度已達(dá)到1m.(3)亮度高：它可以在很小的空間和很短的時(shí)間內(nèi)集中很大的能量．如果把強(qiáng)大的激光束會(huì)聚起來(lái)，可使物體被照部分在千分之一秒的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生幾千萬(wàn)度的高溫．(4)單色性好：激光的頻率范圍極窄，顏色幾乎是完全一致的．【例2】關(guān)于激光的應(yīng)用問(wèn)題，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．光纖通信是應(yīng)用激光平行度非常好的特點(diǎn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使其在光導(dǎo)纖維中傳遞信息的B．計(jì)算機(jī)內(nèi)的“磁頭”讀出光盤(pán)上記錄的信息是應(yīng)用激光有相干性的特點(diǎn)C．醫(yī)學(xué)中用激光作“光刀”來(lái)切除腫瘤是應(yīng)用了激光亮度高的特點(diǎn)D．“激光測(cè)距雷達(dá)”利用激光測(cè)量很遠(yuǎn)目標(biāo)的距離是應(yīng)用了激光亮度高的特點(diǎn)√[解析]由激光的特點(diǎn)及應(yīng)用可知光纖通信主要利用了激光的相干性，A錯(cuò)誤；計(jì)算機(jī)內(nèi)的“磁頭”讀出光盤(pán)上的信息主要應(yīng)用了激光的平行度好，B錯(cuò)誤；醫(yī)療中的激光“光刀”利用了激光的亮度高的特點(diǎn)，C正確；激光測(cè)距利用的是激光方向性好的特點(diǎn)，D錯(cuò)誤．[針對(duì)訓(xùn)練3]

(多選)關(guān)于激光與自然光，下列說(shuō)法正確的是(

)