【物理】光的偏振、激光 课件3-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

4.64.6光的偏振、激光光的偏振、激光物理人教版（新教材）选择性必修第一册回忆：回忆：机械横波与纵波有何区别机械横波与纵波有何区别？纵波：纵波：振动方向总是跟波的传播方向在同振动方向总是跟波的传播方向在同一一直线上直线上.偏振现象是横波所特有的偏振现象是横波所特有的偏振现象偏振现象横波：横波：振动方向总是垂直于波的传播方向振动方向总是垂直于波的传播方向.受上面实验的启发，我们可以利用类受上面实验的启发，我们可以利用类似的实验来判断光波是横波还是纵波似的实验来判断光波是横波还是纵波 偏振片由特定的材料制成，它上面有一个偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向），只有振动方特殊的方向（叫做透振方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片向与透振方向平行的光波才能通过偏振片偏振片对光波的作用就像上图中的狭缝对于偏振片对光波的作用就像上图中的狭缝对于机械波的作用一样机械波的作用一样 现在利用偏振片代替上面的带有狭缝的木现在利用偏振片代替上面的带有狭缝的木板，来做光学实验板，来做光学实验当只有一块偏振片时，以光当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变透射光的强度不变当两块偏振片的透振方向平当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最大，行时，透射光的强度最大，当两块偏振片的透振方向垂当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，直时，透射光的强度最弱，几乎为零几乎为零.产生上述现象的原因产生上述现象的原因(1)(1)太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同这种光叫做自然光光波的强度都相同这种光叫做自然光.(2)(2)电磁波是横波，电磁波中电场强度电磁波是横波，电磁波中电场强度E E和和磁感应强度磁感应强度B B的振动方向都与电磁波的传的振动方向都与电磁波的传播方向垂直播方向垂直(3)(3)在与光波传播方向垂直的平面内，光在与光波传播方向垂直的平面内，光振动的方向可以沿任意的方向光振动沿振动的方向可以沿任意的方向光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光各个方向均匀分布的光就是自然光.光振光振动沿着特定方向的光就是偏振光动沿着特定方向的光就是偏振光 光光的的偏偏振振现现象象并并不不罕罕见见除除了了从从光光源源（如如太太阳阳、电电灯灯等等）直直接接发发出出的的光光以以外外，我我们们通通常常看看到到的的绝绝大大部部分分光光，都都是是偏偏振振光光自自然然光光射射到到两两种种介介质质的的界界面面上上，如如果果光光入入射射的的方方向向合合适适，使使反反射射光光与与折折射射光光之之间间的的夹夹角角恰恰好好是是9090，这这时时，反反射射光光和和折折射射光光就就都都是是偏偏振振的的，并并且且偏偏振振方方向向互互相垂直相垂直反射光反射光折射光折射光一、光的偏振一、光的偏振1.1.定义：光是恒波，其定义：光是恒波，其E E、B B的振动方向与传播方的振动方向与传播方向垂直就叫做光的偏振向垂直就叫做光的偏振 2.2.特点特点：自然光自然光沿着各个方向振动的光波的强度都相同沿着各个方向振动的光波的强度都相同 偏振光偏振光沿着某个方向振动沿着某个方向振动例例1.1.如图所示，如图所示，P P是偏振片，是偏振片，P P的透振方向为竖直方的透振方向为竖直方向。

下列四种入射光束中，哪种照射向下列四种入射光束中，哪种照射P P时时不能不能在在P P的的另一侧观察到透射光另一侧观察到透射光 ()A A太阳光太阳光B B沿竖直方向振动的光沿竖直方向振动的光C C沿水平方向振动的光沿水平方向振动的光D D沿与竖直方向成沿与竖直方向成4545角振动的光角振动的光C例例2、多选多选 如图所示，电灯如图所示，电灯S S发出的光先后经过偏振片发出的光先后经过偏振片A A和和B B，人眼在，人眼在P P处迎着入射光方向，看不到光亮，则处迎着入射光方向，看不到光亮，则()()A A图中图中a a光为偏振光光为偏振光B B图中图中b b光为偏振光光为偏振光C C以以SPSP为轴将为轴将B B转过转过180180后，在后，在P P处将看到光亮处将看到光亮D D以以SPSP为轴将为轴将B B转过转过9090后，在后，在P P处将看到光亮处将看到光亮BD二、偏振光的获取二、偏振光的获取1.1.偏振片法偏振片法 2.2.反射折射法反射折射法i1n2n在纸面内振动在纸面内振动垂直纸面振动垂直纸面振动1.1.摄影摄影镜头未加偏振片时镜头未加偏振片时拍摄的橱窗拍摄的橱窗加偏振片时拍摄的橱窗加偏振片时拍摄的橱窗（减弱反射光，使景象清晰）（减弱反射光，使景象清晰）三、三、偏振现象的应用偏振现象的应用镜头未加偏振片时镜头未加偏振片时拍摄的花拍摄的花 镜头加偏振片时镜头加偏振片时拍摄的花拍摄的花用偏光镜拍摄水底2 2、汽车、汽车 汽汽车车夜夜间间在在公公路路上上行行驶驶与与对对面面的的车车辆辆相相遇遇时时，为为了了避避免免双双方方车车灯灯的的眩眩目目，司司机机都都关关闭闭大大灯灯，只只开开小小灯灯，放放慢慢车车速速，以以免免发发生生车车祸祸。

如如驾驾驶驶室室的的前前窗窗玻玻璃璃和和车车灯灯的的玻玻璃璃罩罩都都装装有有偏偏振振片片，而而且且规规定定它它们们的的偏偏振振化化方方向向都都沿沿同同一一方方向向并并与与水水平平面面成成4545度度角角，那那么么，司司机机从从前前窗窗只只能能看看到到自自已已的的车车灯灯发发出出的的光光，而而看看不不到到对对面面车车灯灯的的光光，这这样样，汽汽车车在在夜夜间间行行驶驶时时，即即不用熄灯，也不不用熄灯，也不用用减速，可以保证安全行车减速，可以保证安全行车未装偏振照明灯的情景安装偏振照明灯的情景安装偏振照明灯的情景安装偏振照明灯的情景安装偏振照明灯的情景另另外外，在在阳阳光光充充足足的的白白天天驾驾驶驶汽汽车车，从从路路面面或或周周围围建建筑筑物物的的玻玻璃璃上上反反射射过过来来的的耀耀眼眼的的阳阳光光，常常会会使使眼眼睛睛睁睁不不开开由由于于光光是是横横波波，所所以以这这些些强强烈烈的的来来自自上上空空的的散散射射光光基基本本上上是是水水平平方方向向振振动动的的因因此此，只只需需带带一一副副只只能能透透射射竖竖直直方方向向偏偏振振光光的的偏振太阳镜便可挡住偏振太阳镜便可挡住部分散射光部分散射光。

3 3、立体电影、立体电影偏偏振振式式3D3D技技术术是是利利用用光光线线有有“振振动动方方向向”的的原原理理来来分分解解原原始始图图像像的的，通通过过在在显显示示屏屏幕幕上上加加放放偏偏光光板板，可可以以向向观观看看者者输输送送两两幅幅偏偏振振方方向向不不同同的画面，当画面经过偏振眼镜时的画面，当画面经过偏振眼镜时，由于由于偏振式眼镜的每只镜片偏振式眼镜的每只镜片只能只能接收接收一个偏振方向的画面，一个偏振方向的画面，这样这样一来一来人的左右眼就会收到两人的左右眼就会收到两组画组画面面，最后经过大脑合成立体影像最后经过大脑合成立体影像偏振片偏振片偏振片偏振片平板玻璃、电极、取向膜平板玻璃、电极、取向膜液晶液晶4 4、液晶显示、液晶显示偏振片偏振片偏振片偏振片平板玻璃、电极、取向膜平板玻璃、电极、取向膜液晶液晶 液液晶晶显显示示器器就就是是利利用用这这一一特特性性，在在上上下下两两片片栅栅栏栏相相互互垂垂直直的的偏偏光光板板之之间间充充满满液液晶晶，利利用用电电场场控控制制液液晶晶的的转转动动不不同同的的电电场场大大小小就就会会形形成成不不同同的的灰阶亮度灰阶亮度5、偏光太阳镜在在阳阳光光充充足足的的白白天天驾驾驶驶汽汽车车，从从路路面面或或周周围围建建筑筑物物的的玻玻璃璃上上反反射射过过来来的的耀耀眼眼的的阳阳光光，常常会会使使眼眼睛睛睁睁不不开开。

由由于于光光是是横横波波，所所以以这这些些强强烈烈的的来来自自上上空空的的散散射射光光基基本本上上是是水水平平方方向向振振动动的的因因此此，只只需需带带一一副副只只能能透透射射竖竖直直方方向向偏偏振振光光的的偏振偏振太阳镜太阳镜便可挡住部分的散射光便可挡住部分的散射光6、昆虫对偏振光的应用 人人的的眼眼睛睛对对光光的的偏偏振振状状态态是是不不能能分分辨辨的的，但但某某些些昆昆虫虫的的眼眼睛睛对对偏偏振振却却很很敏敏感感比比如如蜜蜜蜂蜂有有五五支支眼眼、三三支支复复眼眼、两两支支复复眼眼，每每个个复复眼眼包包含含有有63006300个个小小眼眼，这这些些小小眼眼能能根根据据太太阳阳的的偏偏光光确确定定的的方方位位，然然后后以以太太阳阳为为定定向向标标来来判判断断方方向向，所所以以蜜蜜蜂蜂可可准准确确无无误误地地把把它它的的同同类类引引到到它它所所找到的花丛找到的花丛再再如如在在沙沙漠漠中中，如如果果不不带带罗罗盘盘，人人是是会会迷迷路路的的，但但是是沙沙漠漠中中有有一一种种蚂蚂蚁蚁，它它能能利利用用天天空空中中的的紫紫外外偏偏光光导导航航，因而因而不会迷路不会迷路1 1、相干性：、相干性：激光激光是一种人工产生的是一种人工产生的相干光相干光。

相干性应用：光纤通讯、激光全息技术相干性应用：光纤通讯、激光全息技术四、激光的特点及其应用四、激光的特点及其应用应用：测距、测速、信息存储和阅读应用：测距、测速、信息存储和阅读2 2、平行度非常好：平行度非常好：从地面上发射的一束极细的激光束，到达月球表面时，也只发散从地面上发射的一束极细的激光束，到达月球表面时，也只发散成直径成直径lmlm多的光斑，因此激光在地面上传播时，可以看成是不发散的多的光斑，因此激光在地面上传播时，可以看成是不发散的手持式雷达测速仪手提激光测距仪 3 3、亮度高：亮度高：所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率，自然光源所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率，自然光源亮度最高的是太阳，而目前的高功率激光器，亮度可达太阳的亮度最高的是太阳，而目前的高功率激光器，亮度可达太阳的1 1万倍应用：工业切割、焊接；医学应用：工业切割、焊接；医学“光刀光刀”；利用强激光产生的高压引发核聚变利用强激光产生的高压引发核聚变氧化熔化激光切割 激发核聚变全息投影全息投影1 1关于光的描述，下列说法错误的是（）关于光的描述，下列说法错误的是（）A A光能发生双缝干涉现象说明光是一种波光能发生双缝干涉现象说明光是一种波B B光的偏振现象说明光是横波光的偏振现象说明光是横波C C阳光下的肥皂泡呈现彩色是光的薄膜干涉的结果阳光下的肥皂泡呈现彩色是光的薄膜干涉的结果D D光不能发生多普勒效应光不能发生多普勒效应D2 2用图示实验装置演示光的偏振现象，白炽灯用图示实验装置演示光的偏振现象，白炽灯O O发出的光通过两个透振方发出的光通过两个透振方向平行的偏振片向平行的偏振片P P、Q Q照到光屏上，通过偏振片前后的光束分别用照到光屏上，通过偏振片前后的光束分别用、表示，下列说法正确的是（）表示，下列说法正确的是（）A A白炽灯发出的光是纵波白炽灯发出的光是纵波B B偏振片偏振片Q Q起到检偏的作用起到检偏的作用C C光束光束中光振动方向与透振方向垂直中光振动方向与透振方向垂直D D将偏振片将偏振片P P以光传播方向为轴转过以光传播方向为轴转过45450 0，光束，光束将消失将消失B3 3如图所示，让太阳光（自然光）通过如图所示，让太阳光（自然光）通过M M上的小孔上的小孔S S后照射到后照射到M M右方的偏振右方的偏振片片P P上，上，P P的右侧再放一光屏的右侧再放一光屏Q Q，现使，现使P P绕着平行于光传播方向的轴匀速转动绕着平行于光传播方向的轴匀速转动一周，则关于光屏一周，则关于光屏Q Q上的亮度变化情况，下列判断中正确的是（）上的亮度变化情况，下列判断中正确的是（）A A只有当偏振片转到某一适当位置时光屏被照亮，其他位置时光屏上无只有当偏振片转到某一适当位置时光屏被照亮，。