4.6光的偏振 激光1 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册

4.6光的偏振激光一、光的偏振1.机械波的偏振（1）偏振现象：不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的。这个现象称为“偏振现象”,横波的振动方向称为“偏振方向”。如图：横波既可能沿上下方向振动，也可能沿左右方向振动，还可能沿其他“斜”的方向振动。（2）取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，就在软绳上形成一列横波。②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。①让软绳穿过一块带有狭缝的木板，如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。狭缝的方向影响横波的传播（3）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。纵波可以穿过不同方向的狭缝2.光的偏振（1）偏振现象是横波所特有的，故利用偏振现象可判断一列波是横波还是纵波。研究表明，光是一种横波。（2）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机械波的作用一样。演示观察光的偏振现象①让阳光或灯光通过偏振片P，在P的另一侧观察(如图甲)，观察透射光的强度有什么变化？如果以光的传播方向为轴旋转偏振片P，透射光的强度又如何变化吗？甲可以看到偏振片是透明的，只是透射光暗了一些；继续旋转偏振片P，透射光的强度不发生变化。②在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，观察通过两块偏振片的透射光的强度变化？当偏振片Q的透振方向与偏振片P的透振方向平行时，透射强度与只有偏振片P时的强度一样。乙继续旋转偏振片Q，亮度变暗，当偏振片Q的透振方向与偏振片P的透振方向垂直时，亮度最暗。丙说明：事实上，只要光的振动方向不与透振方向垂直，它都可以不同程度地通过偏振片，不过强度要比振动方向与透振方向平行的光弱一些。视频：光的偏振3.自然光和偏振光（1）自然光太阳、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光波的强度都相同，这种光叫做自然光。（2）偏振光光在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动，这种光叫作偏振光。例如通过偏振片的光波就是偏振光。通过偏振片P的偏振光照射到偏振片Q时，如果两个偏振片的透振方向平行，那么，通过P的偏振光的振动方向与偏振片Q的透振方向一致，可以透过Q；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偏振片Q的透振方向垂直，不能透过Q。4.常见的偏振光偏振光并不罕见。除了从太阳、白炽灯等光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光。反射引起自然光的偏振振动方向垂直于纸面的光较强自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光。5.光的偏振现象的应用（1）在摄影中的应用在镜头前安装一片偏振滤光片，可以阻挡反射光进入镜头．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方向垂直，就可以减弱反射光而使景像清晰。相机的偏振滤光片能减弱玻璃表面反射光的影响（2）电子表的液晶显示屏在两块透振方向垂直的偏振片当中插进一个液晶盒，可以控制光线显示数字。（3）偏振片在汽车挡风玻璃上的应用夜晚行车时，车灯眩光的消除用的就是光的偏振原理。在每辆车灯玻璃上和司机坐席前面的挡风玻璃上安装一块偏振片，并使它们的透振方向跟水平方向成45°角，就可以解决这一问题。（4）立体电影也利用了光的偏振原理3D眼镜用偏振眼镜观看立体电影例1.如图所示，P是一偏振片，它的透振方向为竖直方向（图中用带箭头的实线表示）。现用四种入射光束分别照射P时，不能在P的另一侧观察到透射光的是（）A．太阳光B．沿竖直方向振动的光C．沿水平方向振动的光D．沿与竖直方向成45°角振动的光C【答案】C【详解】A．太阳光包含在垂直传播方向沿各个方向振动的光，当太阳光照射P时能在P的另一侧观察到偏振光，A不符合题意；B．沿竖直方向振动的光能通过偏振片，B不符合题意；C．沿水平方向振动的光不能通过偏振片，C符合题意；D．沿与竖直方向成45°角振动的光能部分通过偏振片，D不符合题意。故选C。变式训练：如图所示，两光屏间放有两个透振方向相互平行的偏振片，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上，再通过偏振片Q，现以光的传播方向为轴使偏振片P由图示位置旋转90度，下列说法正确的是（）A．MP间为偏振光B．PQ间为自然光C．PQ间的光线亮度逐渐变暗D．光屏N上的亮线逐渐变暗D技法点拨：1.经过偏振片P后变为偏振光。2.旋转偏振片Q，亮度变暗，当偏振片Q的透振方向与偏振片P的透振方向垂直时，亮度最暗。二、激光的特点及其应用1.普通光源光是从物质的原子中发射出来的,普通光源发出的自然光是许多频率、相位、偏振以及传播方向各不相同的光的杂乱无章的混合。这导致两个独立的普通光源发出的光不会发生干涉。2.激光的产生激光是原子受激辐射产生的光，发光的方向、频率、偏振方向均相同，两列相同激光相遇可以发生干涉。激光是人工产生的相干光。1960年，美国物理学家梅曼率先在实验室中制造出了激光。梅曼（TheodoreHaroldMaiman1927-2007）3.激光的特点以及应用（1）相干性：激光具有频率单一、相位差恒定、偏振方向相同的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性。应用：光纤通信、全息照相（2）平行度非常好激光的平行度非常好，传播很远的距离仍能保持一定的强度。应用：精确的测距；读取光盘上记录的信息，激光雷达等。（3）亮度高它可以在很小的范围和很短的时间内集中很大的能量。应用：用激光束切割、焊接、医学上可以用激光做“光刀”；激发核反应等。（4）能量高产生高压引起核聚变。应用：人工控制聚变反应。例1.关于激光的应用，下列说法中正确的是(

)A．光纤通信是应用激光相干好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中进行信息传递B．计算机内用“磁头”可读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度好的特点来进行的C．医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点ABC【答案】ABC【解析】光纤通信主要利用激光的相干性好的特点，选项A正确；计算机内的“磁头”可读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好的特点，选项B正确；医疗中用激光作“光刀”和工业上用激光打孔都是利用了激光的亮度高的特点，选项C正确，E错误；激光测距利用的是激光的平行度好的特点，选项D错误。变式训练：激光可以用来进行精确的测距，激光测距雷达就是一种可以用来测距的装置，它是利用了激光的什么特点(

)A．激光具有高度的相干性B．激光的平行度非常好C．激光的亮度高D．激光的单色性好B技法点拨：激光具有普通光