光的偏振课件

1、光的偏振 新课引入 在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在同一直在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在同一直 线上线上 在横波中，振动方向总是垂直于波的传播方向例在横波中，振动方向总是垂直于波的传播方向例 如一列横波沿水平方向传播，质点在竖直平面内如一列横波沿水平方向传播，质点在竖直平面内 可能沿着上下方向振动，也可能沿着左右方向振可能沿着上下方向振动，也可能沿着左右方向振 动，也可能沿着任何其他方向振动当然，对于动，也可能沿着任何其他方向振动当然，对于 一个确定的横波，它的振动方向是确定的一个确定的横波，它的振动方向是确定的 问题：机械波可分那几类，各自特点是什么？问题：机械波可分那几类，各

2、自特点是什么？ 演示实验 实验：实验：取一根软绳，一端取一根软绳，一端 固定在墙上，手持另一固定在墙上，手持另一 端上下抖动，就在软绳端上下抖动，就在软绳 上形成一列横波上形成一列横波. .现在，现在， 让软绳穿过一块带有狭让软绳穿过一块带有狭 缝的木板。缝的木板。 现象：现象：波不能通过狭缝波不能通过狭缝 实验实验2 2：狭缝与振动方向垂直。狭缝与振动方向垂直。 实验实验1 1：狭缝与振动方向平行。狭缝与振动方向平行。 现象：现象：波能通过狭缝波能通过狭缝 机械波视频 实验实验3 3：如果将这根绳换成细软的弹簧，前如果将这根绳换成细软的弹簧，前 后推动弹簧形成纵波。后推动弹簧形成纵波。 机械

3、波视频 演示实验 现象：现象：则无论狭缝怎样放置，弹簧上的纵波都可以则无论狭缝怎样放置，弹簧上的纵波都可以 通过狭缝传播到木板的另一侧（如下图）通过狭缝传播到木板的另一侧（如下图） 横波的偏振 对于横波只有狭缝的方向与横波对于横波只有狭缝的方向与横波 的质点的振动方向相同时，横波才能的质点的振动方向相同时，横波才能 毫无阻碍地通过狭缝，当狭缝的方向毫无阻碍地通过狭缝，当狭缝的方向 与质点的振动方向垂直时横波不能通与质点的振动方向垂直时横波不能通 过狭缝，这种现象叫做横波的偏振。过狭缝，这种现象叫做横波的偏振。 偏振是横波区别纵波的一个最明偏振是横波区别纵波的一个最明 显的标志，只有横波才有偏振

4、现象。显的标志，只有横波才有偏振现象。 1 1、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在、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光波的强度都相同这种沿着各个方向振动的光波的强度都相同这种 光叫做自然光光叫做自然光 . . 光波是横波还是纵波光波是横波还是纵波 光波是横波还是纵波光波是横波还是纵波 偏振片偏振片 由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方 向（叫做透振方向），只有振动方向与透向（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偏振振

5、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机片对光波的作用就像上图中的狭缝对于机 械波的作用一样械波的作用一样 当只有一块偏振片时，当只有一块偏振片时， 以光的传播方向为轴旋以光的传播方向为轴旋 转偏振片，透射光的强转偏振片，透射光的强 度不变度不变 当两块偏振片的透振方当两块偏振片的透振方 向平行时，透射光的强向平行时，透射光的强 度最大，但是，比通过度最大，但是，比通过 一块偏振片时要弱一块偏振片时要弱 当两块偏振片的透振当两块偏振片的透振 方向垂直时，透射光方向垂直时，透射光 的强度最弱，几乎为零的强度最弱，几乎为零. . 光波是横波还是纵波光波是横波还是纵波

6、2 2、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之 后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的 光波才能通过也就是说，通过第一个偏振片光波才能通过也就是说，通过第一个偏振片 的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着 一个特定的方向振动这种光叫做偏振光一个特定的方向振动这种光叫做偏振光 横波只沿着某一个特横波只沿着某一个特 定的方向振动，称为定的方向振动，称为 波的偏振只有横波波的偏振只有横波 才有偏振现象才有偏振现象 光波是横波还是纵波光波是横波还是纵波 3 3、通过第一个偏振片的

7、偏振光再通过第二个偏、通过第一个偏振片的偏振光再通过第二个偏 振片（称为振片（称为检偏器检偏器）时，如果两个偏振片的透）时，如果两个偏振片的透 振方向平行，那么，通过第一个偏振光的振动振方向平行，那么，通过第一个偏振光的振动 方向跟第二个偏振片的透振方向平行，透射光方向跟第二个偏振片的透振方向平行，透射光 的强度最大的强度最大 光波是横波还是纵波光波是横波还是纵波 4 4、如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏、如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏 振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂 直，偏振光不能通过第二个偏振片，透射光的直，偏振光不能通过第二

8、个偏振片，透射光的 强度为零强度为零 所以，光是一种横波所以，光是一种横波 光波是横波还是纵波光波是横波还是纵波 光的偏振现象并不罕见光的偏振现象并不罕见除了从光源（如除了从光源（如 太阳、电灯等）直接发出的光以外，我们通常太阳、电灯等）直接发出的光以外，我们通常 看到的绝大部分光，都是偏振光看到的绝大部分光，都是偏振光自然光射到自然光射到 两种介质的界面上，如果光入射的方向合适，两种介质的界面上，如果光入射的方向合适， 使反射光与折射光之间的夹角恰好是使反射光与折射光之间的夹角恰好是9090，这，这 时，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振时，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振 方向互相垂

9、直方向互相垂直 偏振光的产生偏振光的产生 1 1、实验指出，光波的感光作用和生理作用等主要、实验指出，光波的感光作用和生理作用等主要 是由电场强度是由电场强度E E所引起的，因此常将所引起的，因此常将E E的振动称为的振动称为 光振动在与光波传播方向垂直的平面内，光振光振动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动的方向可以沿任意的方向 2 2、虽然偏振光的振动只沿某一特定方向，但它仍、虽然偏振光的振动只沿某一特定方向，但它仍 然具有波的特性，仍能发生干涉、衍射。然具有波的特性，仍能发生干涉、衍射。 3 3、偏振光也能发生感光作用。、偏振光也能发生感光作用。 关于偏振光的几

10、点说明关于偏振光的几点说明 光的偏振现象有很多应用如在拍摄日落光的偏振现象有很多应用如在拍摄日落 时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈 列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的 干扰，常使景像不清楚如果在照相机镜头前装干扰，常使景像不清楚如果在照相机镜头前装 一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏 振方向垂直，就可以减弱反射光而使景像清晰振方向垂直，就可以减弱反射光而使景像清晰 应用应用1 1：拍摄：拍摄 （C C） 用偏光镜用偏光镜消除消除了反射偏了反射偏

11、 振光振光 使玻璃门内的人物使玻璃门内的人物 清晰可见清晰可见 （A A） 玻璃门玻璃门表面的表面的反光反光 很强很强 （B B） 用偏光镜用偏光镜减弱减弱了反射偏了反射偏 振光振光 应用应用1 1：拍摄：拍摄 在两块透振方向互相垂直的偏振片当中在两块透振方向互相垂直的偏振片当中 插进一个液晶盒，盒内液晶层的上下是插进一个液晶盒，盒内液晶层的上下是 透明的电极板，它们刻成了数字笔画的透明的电极板，它们刻成了数字笔画的 形状。形状。 在两极间加电压时每个液晶分在两极间加电压时每个液晶分 子的光轴转向与电场方向一致，外界的子的光轴转向与电场方向一致，外界的 自然光通过第一块偏振片，第二块偏振自然光

12、通过第一块偏振片，第二块偏振 片后方的区域变暗，显示黑色数字片后方的区域变暗，显示黑色数字. .不加不加 电压时偏光被分子扭转排列的液晶层旋电压时偏光被分子扭转排列的液晶层旋 转转9090度，离开液晶层时，其偏光方向恰度，离开液晶层时，其偏光方向恰 与另一偏光板的方向一致，因此光线能与另一偏光板的方向一致，因此光线能 利通过整个电极面呈光亮，不显示数字。利通过整个电极面呈光亮，不显示数字。 应用应用2 2：液晶显示：液晶显示 汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为 了避免双方车灯的眩目，在驾驶室的了避免双方车灯的眩目，在驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻前

13、窗玻璃和车灯的玻 璃罩璃罩都装有都装有偏振片偏振片，而且规定它们的，而且规定它们的偏振方向都沿同一方偏振方向都沿同一方 向并与水平面成向并与水平面成4545度角度角，那么，司机从前窗只能看到自已，那么，司机从前窗只能看到自已 的车灯发出的光，而看不到对面车灯的光，这样，汽车在的车灯发出的光，而看不到对面车灯的光，这样，汽车在 夜间行驶时，可以保证安全行车。夜间行驶时，可以保证安全行车。 另外，在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周另外，在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周 围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁 不开。由于光是横波，所

14、以这些强烈的来自上空的散射光不开。由于光是横波，所以这些强烈的来自上空的散射光 基本上是基本上是水平方向振动水平方向振动的。因此，只需带一副只能透射的。因此，只需带一副只能透射竖竖 直方向偏振光的偏振太阳镜直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光。便可挡住部分的散射光。 应用应用3 3：汽车玻璃：汽车玻璃 在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个 摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们 同时分别拍下同一物体的两个画像，放映同时分别拍下同一物体的两个画像，放映 时把两个画像同时映在银幕上。如果设法时把两个画像同时映在银幕上。如

15、果设法 使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面，使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面， 就可以使观众得到立体感。就可以使观众得到立体感。 应用应用4 4：立体电影：立体电影 在放映时，两个放放像在放映时，两个放放像 机每个放像机镜头上放机每个放像机镜头上放 一个偏振片一个偏振片，两个偏振两个偏振 片的偏振方向相互垂直，片的偏振方向相互垂直， 观众戴上用偏振片做成观众戴上用偏振片做成 的眼镜的眼镜，左眼偏振片的左眼偏振片的 偏振方向与左面放像机偏振方向与左面放像机 上的偏振方向相同，右上的偏振方向相同，右 眼偏振片的偏振化方向眼偏振片的偏振化方向 与右面放像机上的偏振与右面放像机上的偏振 化方向相

16、同，这样，银化方向相同，这样，银 幕上的两个画面分别通幕上的两个画面分别通 过两只眼睛观察，在人过两只眼睛观察，在人 的脑海中形成立体的影的脑海中形成立体的影 像。像。 应用应用4 4：立体电影：立体电影 人的眼睛对光的偏振状态是不能分辨的，人的眼睛对光的偏振状态是不能分辨的， 但某些昆虫的眼睛对偏振却很敏感。比如蜜蜂的但某些昆虫的眼睛对偏振却很敏感。比如蜜蜂的每每 个复眼包含有个复眼包含有63006300个小眼个小眼，这些小眼能，这些小眼能根据太阳的根据太阳的 偏光确定太阳的方位偏光确定太阳的方位，然后以太阳为定向标来判断，然后以太阳为定向标来判断 方向，所以蜜蜂可以准确无误地把它的同类引到它方向，所以蜜蜂可以准确无误地把它的同类引到它 所找到的花丛。所找到的花丛。 再如在沙漠中，如果不带罗盘，人是会迷再如在沙漠中，如果不带罗盘，人是会迷 路的，但是沙漠中有一种蚂蚁，它能路的，但是沙漠中有一种蚂蚁，它能利用天空中的利用天空中的 紫外偏光导航紫外偏光导航，因而不会迷路。