光的偏振课件

1、光的偏振1.通过前面的学习，我们知道光能发生干涉和衍射现象，说明光是通过前面的学习，我们知道光能发生干涉和衍射现象，说明光是什么？什么？2.波按振动方向与传播方向之间的关系可以分为哪几种？波按振动方向与传播方向之间的关系可以分为哪几种？说明光具有波动性说明光具有波动性 在纵波中，振动方向跟波的传播方向在同在纵波中，振动方向跟波的传播方向在同一直线上。一直线上。 在横波中，振动方向垂直于波的传播方向。（但在横波中，振动方向垂直于波的传播方向。（但不同的横波，振动方向可以不同）不同的横波，振动方向可以不同）导入新课光的偏振 3. 那么，光波（电磁波）是那么，光波（电磁波）是横波，还是纵波呢？横波，

2、还是纵波呢？光的偏振光的偏振光的偏振光的偏振.教学目标1. 知识与能力知识与能力 了解横波的偏振现象，知道只有横波才有偏振了解横波的偏振现象，知道只有横波才有偏振现象。现象。 知道光波是横波知道光波是横波. .掌握自然光、偏振光（全偏掌握自然光、偏振光（全偏振光、部分偏振光）等概念。振光、部分偏振光）等概念。 知道反射光和折射光都是不同程度的偏振光。知道反射光和折射光都是不同程度的偏振光。了解光的偏振现象在生活和科学技术中的重要了解光的偏振现象在生活和科学技术中的重要应用。应用。光的偏振2.过程与方法过程与方法 掌握利用宏观现象的规律研究微观领域中掌握利用宏观现象的规律研究微观领域中相似现象的

3、科学研究方法。相似现象的科学研究方法。 通过光的偏振现象的研究，培养学生善于通过光的偏振现象的研究，培养学生善于动手动脑、敢于猜想、喜欢探究的学习习惯动手动脑、敢于猜想、喜欢探究的学习习惯和科学的思维方法。和科学的思维方法。光的偏振 3.情感态度与价值观情感态度与价值观 通过通过“光的偏振现象光的偏振现象”的实验探究，懂得科的实验探究，懂得科学研究需要实事求是的科学态度和严谨的思维方学研究需要实事求是的科学态度和严谨的思维方式。式。 通过了解光的偏振现象的应用，深切体会科通过了解光的偏振现象的应用，深切体会科学知识的实用价值和掌握科学知识的人生价值，学知识的实用价值和掌握科学知识的人生价值，激

4、发学生热爱科学的情怀和刻苦学习的热情。激发学生热爱科学的情怀和刻苦学习的热情。光的偏振 1.横波与纵波的区别（研究光波的基础）；横波与纵波的区别（研究光波的基础）；横波的偏振现象。横波的偏振现象。 2.光的偏振现象的实验探究。光的偏振现象的实验探究。 3.自然光、偏振光、部分偏振光等概念。自然光、偏振光、部分偏振光等概念。教学重难点教学重点教学重点光的偏振教学难点教学难点1.光的偏振现象的实验探究。光的偏振现象的实验探究。2.运用光的偏振现象分析解决问题。运用光的偏振现象分析解决问题。光的偏振本节导航光的偏振光的偏振 现在，让软绳穿过一块带有狭缝的木板，如现在，让软绳穿过一块带有狭缝的木板，如

5、果狭缝与振动方向平行，则振动可以通过狭缝传果狭缝与振动方向平行，则振动可以通过狭缝传到木板的另一侧（图甲）如果狭缝与振动方向到木板的另一侧（图甲）如果狭缝与振动方向垂直，则振动就被狭缝挡住而不能向前传播（图垂直，则振动就被狭缝挡住而不能向前传播（图乙）。乙）。 取一根软绳，取一根软绳，一端固定在墙上，一端固定在墙上，手持另一端上下抖手持另一端上下抖动，就在软绳上形动，就在软绳上形成一列横波。成一列横波。光的偏振形象说明偏形象说明偏振的原理振的原理通光方向通光方向腰横别扁担进不了城门腰横别扁担进不了城门光的偏振 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，则无

6、论狭缝怎样后推动弹簧形成纵波，则无论狭缝怎样放置，弹簧上的纵波都可以通过狭缝传放置，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）。播到木板的另一侧（如下图）。光的偏振2.横波与纵波的区别横波与纵波的区别横波具有偏振现象，纵波不具有这样的特横波具有偏振现象，纵波不具有这样的特性。这就是横波与纵波的区别。性。这就是横波与纵波的区别。1.波的偏振波的偏振横波只沿着某一个特定的方向振动这横波只沿着某一个特定的方向振动这种现象称为波的偏振。种现象称为波的偏振。光的偏振 受上面实验的启发，我们可以利用类似的受上面实验的启发，我们可以利用类似的实验来判断光波是横波还是纵波。实验来判断光波是横波还是

7、纵波。偏振片由特定的材料制成，它上面有一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），只有振动个特殊的方向（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。方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。的木板，来做光学实验。光的偏振光的偏振 .偏振片偏振片 一种由高分子薄膜制成的光学器件。它一种由高分子薄膜制成的光学器件。它光的偏振光的偏振视频光的偏振视频光的偏振当只有

8、一块偏振片当只有一块偏振片时，以光的传播方向为时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光轴旋转偏振片，透射光的强度不变。的强度不变。 当两块偏振片的透振当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的方向平行时，透射光的强度最大，但是，比通强度最大，但是，比通过一块偏振片时要弱。过一块偏振片时要弱。 当两块偏振片的透振当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的方向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零。强度最弱，几乎为零。光的偏振.自然光自然光 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，而且沿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

9、振动的光波的强度都相同这种光叫着各个方向振动的光波的强度都相同这种光叫做自然光做自然光 . .光的偏振p明明甲甲看到偏振片看到偏振片p是透是透明的，转动明的，转动p，透，透射光的强度不变射光的强度不变. 3.偏振光偏振光自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）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之后，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，通过第一个偏振的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，只沿片的光波，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着一个特定的方向振动这种光叫做偏振光

10、光的偏振通过第一个偏振片的偏振光再通过第二个通过第一个偏振片的偏振光再通过第二个偏振片（称为检偏器）时，如果两个偏振片的偏振片（称为检偏器）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透振方向平行，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，透射动方向跟第二个偏振片的透振方向平行，透射光的强度最大光的强度最大p q 明明（弱）（弱）转动转动q，透射光的，透射光的强度发生变化，强度发生变化，最亮时比光通过最亮时比光通过一块偏振片一块偏振片p时要时要弱弱.最暗时透射光最暗时透射光几乎为零几乎为零.光的偏振如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，如果两个偏振片的透振方向

11、垂直，那么，偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向偏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，透射光垂直，偏振光不能通过第二个偏振片，透射光的强度为零的强度为零 4.光是一种横波光是一种横波p q 暗暗光的偏振 5.电磁波是横波电磁波是横波 电磁波中电场强度电磁波中电场强度e和磁感应强度和磁感应强度b的振动方向的振动方向都与电磁波传播方向垂直都与电磁波传播方向垂直.光振动沿各个方光振动沿各个方向均匀分布的光向均匀分布的光是自然光是自然光.光振动沿特定方光振动沿特定方向的光是偏振光向的光是偏振光. 光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强光波的感光作用和生理作用等

12、主要是由电场强度度e引起的，因此常将引起的，因此常将e的振动称为光振动。的振动称为光振动。 zyx be光的偏振光振动垂直纸面光振动垂直纸面光振动在纸内光振动在纸内光的偏振现象并不罕见除了从光源（如光的偏振现象并不罕见除了从光源（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，都是偏振光自然光射到看到的绝大部分光，都是偏振光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90，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

13、光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直方向互相垂直光的偏振（1）一般入射角的情况）一般入射角的情况反射光反射光 折射光都是折射光都是部分偏振光部分偏振光 反射光中反射光中 垂直入射面振动占优势垂直入射面振动占优势折射光中折射光中平行入射面振动占优势平行入射面振动占优势6.布儒斯特定律布儒斯特定律光的偏振（2）特殊入射角的情况）特殊入射角的情况1 ) 两光偏振状态两光偏振状态反射光反射光 - 完全偏振光完全偏振光折射光折射光 - 部分偏振光部分偏振光2 )反射光线与折射反射光线与折射光线垂直光线垂直( (起偏角起偏角或或布儒斯特角布儒斯特角 ) )1210nntgi入射角满足入射角满足光的偏振 a

14、=900或或a=2700时时, i光光强最弱强最弱 。a =0或或a =1800时时, 光光强最强。强最强。讨论：光的偏振光的偏振 光的偏振现象有很多应用如在拍摄日落时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、玻璃橱窗里的陈列水面下的景物、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干物的照片时，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一扰，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振片偏振滤光片，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方向垂直，就可以减弱反射光

15、而使景像清晰偏振现象的应用：偏振现象的应用：拍摄拍摄光的偏振不加偏振片拍摄，不加偏振片拍摄，橱窗中景物模糊不清橱窗中景物模糊不清加偏振片拍摄，加偏振片拍摄，景物变清晰景物变清晰光的偏振（c）用偏光镜用偏光镜消除消除了反射偏了反射偏振光振光 使玻璃门内的人使玻璃门内的人物清晰可见物清晰可见（a）玻璃门表面的玻璃门表面的反光很强反光很强（b）用偏光镜用偏光镜减弱减弱了反射偏振光了反射偏振光偏振现象的应用：偏振现象的应用：橱窗设计橱窗设计光的偏振偏振现象的应用：偏振现象的应用：汽车车灯和窗玻璃上汽车车灯和窗玻璃上的偏振片的偏振片光的偏振 在观看立体电影时，观众要戴上一副特制在观看立体电影时，观众要戴

16、上一副特制的眼镜，这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的眼镜，这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片。的偏振片。偏振现象的应用：偏振现象的应用： 立体电影立体电影光的偏振 现代生活中我们越来越离不开液晶显示技术了，现代生活中我们越来越离不开液晶显示技术了，无论是大型的电脑显示器，还是许多人家里购置的液无论是大型的电脑显示器，还是许多人家里购置的液晶电视，或者是已经是被人们广泛使用的手机等手持晶电视，或者是已经是被人们广泛使用的手机等手持电子设备都是用液晶显示装置来作为电子设备都是用液晶显示装置来作为“面子面子”. .而液晶而液晶的工作原理就恰好和偏振光有着很大的联系。的工作原理就恰好和偏振光有着

17、很大的联系。 偏振现象的应用：偏振现象的应用：液晶显示液晶显示光的偏振 生物的生理机能与偏振光生物的生理机能与偏振光 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但某些昆虫的眼睛对偏振却很敏感.比如蜜蜂比如蜜蜂有五支眼、三支复眼、两支复眼，每个复眼有五支眼、三支复眼、两支复眼，每个复眼包含有包含有6300个小眼，这些小眼能根据太阳的个小眼，这些小眼能根据太阳的偏光确定太阳的方位，然后以太阳为定向标偏光确定太阳的方位，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来判断方向，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的同

18、类引到它所找到的花丛. 再如在沙漠中，如果不带罗盘，人是会再如在沙漠中，如果不带罗盘，人是会迷路的，但是沙漠中有一种蚂蚁，它能利用迷路的，但是沙漠中有一种蚂蚁，它能利用天空中的紫外偏光导航，因而不会迷路天空中的紫外偏光导航，因而不会迷路.光的偏振一、波的偏振现象一、波的偏振现象 只有横波有偏振现象只有横波有偏振现象 而纵波无偏振问题而纵波无偏振问题. .二、光的偏振二、光的偏振 1.自然光自然光 在垂直传播方向的平面内，各个方向的光振动全有，各在垂直传播方向的平面内，各个方向的光振动全有，各个振动方向的强度相等个振动方向的强度相等 。2.偏振片偏振片 由特殊材料制成的，他上面有一特殊的方向（透

19、振方由特殊材料制成的，他上面有一特殊的方向（透振方向），只有振动方向与透振方向平行的光才能通过。向），只有振动方向与透振方向平行的光才能通过。课堂小结光的偏振 3.偏振光偏振光自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）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之后，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，通过第一个偏振的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，片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿只沿着一个特定的方向振动这种光叫做偏振光着一个特定的方向振动这种光叫做偏振光 4.光是一种横波光是一种横波5.电磁波是横波电磁波是横波 电磁波中电场强度电磁波中电场强度e e和磁感应强度和磁感应强度b b的振动方向的振动方向都与电磁波传播方向垂直都与电磁波传播方向垂直. .光