高中物理光的偏振激光教学ppt课件

这是一份高中物理光的偏振激光教学ppt课件，共41页。PPT课件主要包含了横波的偏振现象，纵波没有偏振现象，平行度应用等内容，欢迎下载使用。
了解偏正光和自然光的区别，从光的偏振现象知道光是横波。
认识震动中的偏振现象，知道只有横波有偏振现象。
了解日常见到的光多数是偏振光，了解偏正光在省城生活中的一些应用。
了解激光的特点及激光的应用。
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”。
偏振方向：一列沿水平方向传播的横波，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。横波的振动方向称为“偏振方向”。
在横波中，振动方向总是垂直于波的传播方向.
绳波的振动方向与狭缝的方向平行时，传播情况正常；振动方向与狭缝方向垂直时，绳波经过狭缝后消失。
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.
我们把这种现象称为横波的偏振现象
一列纵波，以这列纵波的传播方向为轴，无论我们怎么旋转第二块木板，纵波都能通过。也就是说纵波不发生偏振现象。
用一弹簧经过“狭缝”，轻拨弹簧，形成一列弹簧波。旋转狭缝方向，观察弹簧波的情况。
偏振片：一种由高分子薄膜制成的光学器件，每个偏振片都有一个特定的方向，只有沿着这个方向振动的光波才能通过偏振片，这个方向叫做“透振方向”。
自然光：太阳、电灯、普通光源发出的光包含了垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且各个方向振动的光波强度都相同，这种光叫自然光。
偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动的光叫偏振光。
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（图 丙）。
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（图 乙）；
当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变。
当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振片时要弱。
当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零。
自然光射到两种介质的界面上，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90°，这时反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直。
除了太阳、电灯等光源直接发出的光以外，我们见到的绝大部分都是不同程度的偏振光，如自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光大部分都是偏振光。
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，司机都关闭大灯，只开小灯，放慢车速，以免发生车祸。如果驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，而且规定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45度角，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，汽车在夜间行驶时，即不用熄灯，也不用减速，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，所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向振动的。因此，只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分散射光。
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水平方向振动的。因此，只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光。
偏振式3D技术是利用光线有“振动方向”的原理来分解原始图像的，通过在显示屏幕上加放偏光板，可以向观看者输送两幅偏振方向不同的画面，当画面经过偏振眼镜时，由于偏振式眼镜的每只镜片只能接收一个偏振方向的画面，这样一来人的左右眼就会收到两组画面，最后经过大脑合成立体影像。
液晶显示器就是利用这一特性，在上下两片栅栏相互垂直的偏光板之间充满液晶，利用电场控制液晶的转动．不同的电场大小就会形成不同的灰阶亮度．
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。比如蜜蜂有五支眼、三支复眼、两支复眼，每个复眼包含有6300个小眼，这些小眼能根据太阳的偏光确定的方位，然后以太阳为定向标来判断方向，所以蜜蜂可准确无误地把它的同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。
例1.如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象。这个实验表明（　　）A．光是电磁波 B．光是一种横波C．光是一种纵波 D．光是一种概率波
【答案】B   【详解】当以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，说明偏振片的透振方向会影响到光的透射强度，则光的振动方向一定与传播方向垂直，所以这个实验表明光是一种横波。故选B。
1.（多选）关于光的偏振，下列说法正确的是（　　）A．自然光通过偏振片后就变成了偏振光B．立体电影就利用了光的偏振现象C．在拍摄日落时水面、池中的鱼等景物时，可在镜头前装一偏振滤光片，使图像清晰D．一束自然光在界面上发生反射与折射，反射光与折射光都是偏振的，且偏振方向都相同
【答案】A BC  【详解】A．自然光在垂直于传播方向上沿一切方向振动且各个方向振动的强度都相同，透过一个偏振片后就成为偏振光，故A正确；B．立体电影利用的是光的偏振，故B正确；C．拍摄日落时水面、池中的鱼等景物时，为防止反射光干扰，在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响，故C正确D．一束自然光在界面上发生反射与折射，反射光与折射光都是偏振的，偏振方向不相同，故D错误。故选ABC。
相干性：激光是一种人工产生的相干光。
视频欣赏——全息投影餐厅
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，也只发散成直径lm多的光斑，因此激光在地面上传播时，可以看成是不发散的。
亮度高：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lm多的光斑，因此激光在地面上传播时，可以看成是不发散的。
激光理疗、组织焊接、激光刀切割、激光美容、激光武器等等。
例2.某同学在学习光学时，发现各种光学现象已经在各个科技领域有所应用。但他对光现象的理解正确的是（　　）A．全息影像是利用了激光的衍射现象B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，为了防止反光往往在镜头前加增透膜C．光纤通信及医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理D．利用激光传播速度大的特性，可以较准确的测量地球到月球的距离
【答案】C   【详解】A．激光全息照相是利用了激光相干性好的特性，故A错误；B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，玻璃有反光，所以往往在镜头前加一个偏振片以削弱反射光的干扰，即在镜头前加增反膜，使照片清晰，故B错误；C．光纤通信及医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理，故C正确；D．激光方向集中，也就是平行度好，所以可比较精确测量月球到地球的距离，故D错误。故选C。
2.激光被誉为“神奇的光”，关于激光的应用，下列说法中不正确的是（　）A．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度B．由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息C．用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响D．能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光平行度好、方向性好
【答案】C 【详解】A．激光的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度，所以可以用来控制核聚变，故A正确，不符合题意；B．激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息，故B正确，不符合题意；C．用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光方向性好、能量高，故C错误，符合题意；D．能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光平行度好、方向性好，在传播很远距离后还可以保持一定的强度，故D正确，不符合题意。故选C。
1.如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则（　　）A．图中a光为偏振光B．图中b光为偏振光C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮D．以SP为轴将B转过90°后，在P处仍看不到光亮
【答案】B【详解】A．自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只有沿着某一特定方向振动的光。而a光是从电灯直接发出的光，为自然光，故A错误；B．以前一个选项的分析为基础，自然光通过A偏振片后，即变为偏振光，图中b光为偏振光，故B正确；C．人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，说明A、B两个偏振片的透振方向是互相垂直的，以SP为轴将偏振片B转过180°后，并没有改变偏振片B的透振方向，所以在P处仍然看不到光亮，故C错误；D．以SP为轴将偏振片B转过90°后，偏振片B的透振方向刚好与偏振片A的透振方向平行，通过偏振片A的光线也能透过偏振片B，在P处可以看到光亮，故D错误。故选B。
2.下列光现象中，与光的干涉有关的是___________，与光的衍射有关的是___________，与光的偏振有关的是___________。A．水面上的油膜呈现彩色B．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度C．泊松亮斑D．立体电影E.拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片F.将两支铅笔并排放置，其直缝与日光灯平行，通过直缝看到彩色条纹G.刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清
【答案】AB   CFG     DE【详解】水面上的油膜呈现彩色，是因为油膜上下两个表面反射的光发生干涉形成的彩色条纹，属于薄膜干涉现象。用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用的是薄膜干涉原理。泊松亮斑是光照射不透光的圆盘，在适当的距离，影的正中心出现一个亮斑，属于光的衍射现象。立体电影利用了光的偏振原理。拍摄玻璃橱窗内物品时，往往在镜头前加装一个偏振片是利用光的偏振原理，减弱反射光的强度，使照片更清晰。将两支铅笔并排放置，其直缝与日光灯平行，通过直缝看到彩色条纹属于衍射现象。刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清属于衍射现象。故与光的干涉现象有关的是AB，与光的衍射现象有关的是CFG，与光的偏振有关的是DE。
3.关于激光，下列说法正确的是（　　）A．激光是自然光的一种B．自然界中某些天然物体也可以发出激光C．激光可以像刀子一样切除肿瘤D．由于激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象
【答案】C【详解】AB．激光是用人工方法激发的一种特殊的光，是人工产生的，不是天然光，故AB错误；C．激光亮度高，能量集中，可以像刀子一样切除肿瘤，故C正确；D．激光和自然光一样能发生衍射现象，故D错误。故选C。