人教版（2019）选择性必修第一册 4.6 光的偏振 激光 课件(共35张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）选择性必修第一册 4.6 光的偏振 激光 课件(共35张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 8.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-06-19 21:43:38 | ||
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文档简介
(共35张PPT)
4.6 光的偏振 激光
学习目标要求 核心素养和关键能力
1.认识振动中的偏振现象。 2.了解偏振光和自然光的区别,从光的偏振现象知道光是横波。 3.了解激光的特点和应用,应用激光观察全息照片 掌握偏振及激光的应用
4.6 光的偏振 激光
学习目标
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。
01
02
03
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。
04
了解激光的特点及激光的应用。
4.6 光的偏振 激光
【回顾】什么是横波？什么是纵波？
1. 在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在同一直线上.
2. 在横波中，振动方向总是垂直于波的传播方向.
传播方向相同，
振动方向也可能不同
1.如图是一列横波，当这列横波穿过两个带有狭缝的木板时, 狭缝的方向与波的振动方向相同，横波是否可以穿过？
新课讲授
思考与讨论：
2.如图当我们将后一块木板旋转900以后，这时横波就是否能再通过狭缝？
我们把这种现象称为横波的偏振现象
一、偏振
在垂直于传播方向的平面上，只沿着 的方向振动的波的现象。
横波的振动方向。
新课讲授
一个特定
1.偏振现象：
2.偏振方向：
3.纵波能否偏振现象？
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。
4.横波横波和纵波的区别：
偏振现象是横波特有的
3.纵波不发生偏振现象
横波能够发生偏振现象
纵波不能发生偏振现象。
探究思考
光到底是横波还是纵波？
惠更斯
光是纵波
托马斯·杨
光是横波
偏振现象是横波特有的
光的干涉和衍射说明光具有波动性，那么光波是横波还是纵波呢？
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”。
实物
示意图
箭头表示透振方向
1.偏振片：
二、光的偏振
2.偏振光：在 于传播方向的平面上，只沿着 的方向振动的光叫偏振光。
P
Q
自然光
偏振光
起偏器
检偏器
新课讲授
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。
垂直
一个特定
二、光的偏振
a.通过一块偏振片P 看太阳的透射光.
（转动P，亮度有无变化？）
【实验】观察阳光通过偏振片后透射光的强度变化
P
P
Q
b. 在偏振片P 的后面再放置另一个偏振片Q，转动Q 观察通过两块偏振片的透射强度有无变化？
甲
乙
检偏器
起偏器
P
明
甲
P Q
（弱）
乙
明
暗
丙
P Q
新课讲授
二、光的偏振
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 。
当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度 ，但是，比通过一块偏振片时要 。
当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度 ，几乎为 。
新课讲授
不变
弱
最大
最弱
零
二、光的偏振
自然光和偏振光的比较
自然光 偏振光
成因 从光源(如太阳、电灯等)直接发出的光 自然光通过偏振片后就变成了偏振光，反射光、折射光均为偏振光
振动方向 在垂直于传播方向的平面内，沿着各个方向振动 在垂直于传播方向的平面内，并且只有一个振动方向
二、光的偏振
经偏振片后 现象比较
经偏振片后 现象比较 如上图所示，通过偏振片后，自然光就变成了偏振光，转动偏振片，偏振光的亮度不变，但偏振方向随之变化 如上图所示，偏振光经偏振片后，若偏振方向与透振方向平行，屏亮；若垂直，则屏暗；若介于两者之间，则屏上亮度介于两者之间并随偏振方向与透振方向夹角的增大而变暗.
自然光和偏振光的比较
二、光的偏振
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，我们通常看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光．自然光照在玻璃、水面、木质桌面等表面发生发射时，反射光、折射光都是偏振光。入射角变化时，偏振程度也有变化。
光振动垂直于纸面
光振动在纸面内
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。
二、光的偏振
用偏光镜拍摄景色
摄影
三、偏振现象的应用
汽车
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。
各种炫彩的灯光
未加偏振片
未加偏振片
汽车
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 方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分散射光。
竖直
偏光太阳镜
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。
偏正片
普通镜片
立体电影
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。
三、偏振现象的应用
昆虫对偏振光的应用
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。
三、偏振现象的应用
四、激光的特点及其应用
请同学们阅读课本111-113页，找出“激光有哪些特点和具体应用？”然后到讲台上和同学分享自己的学习成果。
光纤通讯
激光全息技术
四、激光的特点及其应用
1.相干性：激光是一种人工产生的相干光。
相干性应用：光纤通讯、激光全息技术
手持式雷达测速仪
手提激光测距仪
光盘存储和阅读信息
2.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。
应用：测距、测速、信息存储和阅读
给枪械、火炮、导弹引导方向
引导方向
氧化熔化激光切割
激发核聚变
3.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1万倍。
应用：工业切割、焊接；医学“光刀”；利用强激光产生的高压引发核聚变。
激光理疗、组织焊接、激光刀切割、激光美容、激光武器等。
激光与自然光的区别
自然光 激光
原子的发光方向 及时刻不确定 原子的发光方向
及时刻相同
颜色多样 颜色单一
非相干光 人工产生的相干光
传播中发散严重 平行度好、传播
中几乎不发散
亮度远远小于激光 亮度高
课堂小结
光的偏振
偏振光的特点
偏振光的获得
偏振现象的应用
激光
光是横波
特点
特点
相干性
平行度好
亮度好
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
B
课堂练习
2．关于光的偏振，下列说法不正确的是（ ）
A．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光
B．拍摄水面下的景物时，加偏振片可使像更清晰
C．所有的波都具有偏振现象
D．立体电影是应用光的偏振的一个实例
C
课堂练习
【答案】C
【详解】A．自然光通过偏振片后，从而得到在某一方向振动的光，这就是偏振光，故A正确；
B．拍摄水面下的景物时，为防止反射光的干扰，所以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B正确；
C．只有横波才能发生光的偏振现象，故C错误；
D．立体电影的制作利用了光的偏振现象，放映的时候也是用双镜头放映机，其中每个镜头前放有偏振方向不同的偏振光片，观众戴的眼镜上也有相对应方向的偏振光片，这样每只眼睛就只能看到一个镜头所投影的图像，故D正确。
故选C。
课堂练习
3．小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光，转动镜片时发现光有强弱变化。下列说法能够解释这一现象的是（ ）
A．阳光在水面反射后的反射光是偏振光，镜片起起偏器的作用
B．阳光在水面反射后的反射光是偏振光，镜片起检偏器的作用
C．阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起起偏器的作用
D．阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起检偏器的作用
B
课堂练习
【详解】阳光属于自然光，阳光在水面发生反射后的反射光是偏振光，转动镜片时发现光有强弱变化，是由于镜片相当于检偏器，当偏振光偏振的方向与偏振镜片偏振的方向平行时可以通过偏振片，当二者方向垂直时不能通过偏振光，所以镜片起检偏器的作用。
4．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
C
课堂练习
C．因为激光方向性好、能量高
5．激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船，激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，于是形成一股高温高压的燃气流，以极高的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空。激光火箭利用了激光的（ ）
①单色性好 ②平行度好 ③高能量 ④相干性好
A．①② B．②③ C．①③ D．②④
B
课堂练习
4.6 光的偏振 激光
学习目标要求 核心素养和关键能力
1.认识振动中的偏振现象。 2.了解偏振光和自然光的区别,从光的偏振现象知道光是横波。 3.了解激光的特点和应用,应用激光观察全息照片 掌握偏振及激光的应用
4.6 光的偏振 激光
学习目标
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。
01
02
03
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。
04
了解激光的特点及激光的应用。
4.6 光的偏振 激光
【回顾】什么是横波？什么是纵波？
1. 在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在同一直线上.
2. 在横波中，振动方向总是垂直于波的传播方向.
传播方向相同，
振动方向也可能不同
1.如图是一列横波，当这列横波穿过两个带有狭缝的木板时, 狭缝的方向与波的振动方向相同，横波是否可以穿过？
新课讲授
思考与讨论：
2.如图当我们将后一块木板旋转900以后，这时横波就是否能再通过狭缝？
我们把这种现象称为横波的偏振现象
一、偏振
在垂直于传播方向的平面上，只沿着 的方向振动的波的现象。
横波的振动方向。
新课讲授
一个特定
1.偏振现象：
2.偏振方向：
3.纵波能否偏振现象？
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。
4.横波横波和纵波的区别：
偏振现象是横波特有的
3.纵波不发生偏振现象
横波能够发生偏振现象
纵波不能发生偏振现象。
探究思考
光到底是横波还是纵波？
惠更斯
光是纵波
托马斯·杨
光是横波
偏振现象是横波特有的
光的干涉和衍射说明光具有波动性，那么光波是横波还是纵波呢？
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”。
实物
示意图
箭头表示透振方向
1.偏振片：
二、光的偏振
2.偏振光：在 于传播方向的平面上，只沿着 的方向振动的光叫偏振光。
P
Q
自然光
偏振光
起偏器
检偏器
新课讲授
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。
垂直
一个特定
二、光的偏振
a.通过一块偏振片P 看太阳的透射光.
（转动P，亮度有无变化？）
【实验】观察阳光通过偏振片后透射光的强度变化
P
P
Q
b. 在偏振片P 的后面再放置另一个偏振片Q，转动Q 观察通过两块偏振片的透射强度有无变化？
甲
乙
检偏器
起偏器
P
明
甲
P Q
（弱）
乙
明
暗
丙
P Q
新课讲授
二、光的偏振
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 。
当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度 ，但是，比通过一块偏振片时要 。
当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度 ，几乎为 。
新课讲授
不变
弱
最大
最弱
零
二、光的偏振
自然光和偏振光的比较
自然光 偏振光
成因 从光源(如太阳、电灯等)直接发出的光 自然光通过偏振片后就变成了偏振光，反射光、折射光均为偏振光
振动方向 在垂直于传播方向的平面内，沿着各个方向振动 在垂直于传播方向的平面内，并且只有一个振动方向
二、光的偏振
经偏振片后 现象比较
经偏振片后 现象比较 如上图所示，通过偏振片后，自然光就变成了偏振光，转动偏振片，偏振光的亮度不变，但偏振方向随之变化 如上图所示，偏振光经偏振片后，若偏振方向与透振方向平行，屏亮；若垂直，则屏暗；若介于两者之间，则屏上亮度介于两者之间并随偏振方向与透振方向夹角的增大而变暗.
自然光和偏振光的比较
二、光的偏振
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，我们通常看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光．自然光照在玻璃、水面、木质桌面等表面发生发射时，反射光、折射光都是偏振光。入射角变化时，偏振程度也有变化。
光振动垂直于纸面
光振动在纸面内
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。
二、光的偏振
用偏光镜拍摄景色
摄影
三、偏振现象的应用
汽车
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。
各种炫彩的灯光
未加偏振片
未加偏振片
汽车
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 方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分散射光。
竖直
偏光太阳镜
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。
偏正片
普通镜片
立体电影
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。
三、偏振现象的应用
昆虫对偏振光的应用
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。
三、偏振现象的应用
四、激光的特点及其应用
请同学们阅读课本111-113页，找出“激光有哪些特点和具体应用？”然后到讲台上和同学分享自己的学习成果。
光纤通讯
激光全息技术
四、激光的特点及其应用
1.相干性：激光是一种人工产生的相干光。
相干性应用：光纤通讯、激光全息技术
手持式雷达测速仪
手提激光测距仪
光盘存储和阅读信息
2.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。
应用：测距、测速、信息存储和阅读
给枪械、火炮、导弹引导方向
引导方向
氧化熔化激光切割
激发核聚变
3.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1万倍。
应用：工业切割、焊接；医学“光刀”；利用强激光产生的高压引发核聚变。
激光理疗、组织焊接、激光刀切割、激光美容、激光武器等。
激光与自然光的区别
自然光 激光
原子的发光方向 及时刻不确定 原子的发光方向
及时刻相同
颜色多样 颜色单一
非相干光 人工产生的相干光
传播中发散严重 平行度好、传播
中几乎不发散
亮度远远小于激光 亮度高
课堂小结
光的偏振
偏振光的特点
偏振光的获得
偏振现象的应用
激光
光是横波
特点
特点
相干性
平行度好
亮度好
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
B
课堂练习
2．关于光的偏振，下列说法不正确的是（ ）
A．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光
B．拍摄水面下的景物时，加偏振片可使像更清晰
C．所有的波都具有偏振现象
D．立体电影是应用光的偏振的一个实例
C
课堂练习
【答案】C
【详解】A．自然光通过偏振片后，从而得到在某一方向振动的光，这就是偏振光，故A正确；
B．拍摄水面下的景物时，为防止反射光的干扰，所以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B正确；
C．只有横波才能发生光的偏振现象，故C错误；
D．立体电影的制作利用了光的偏振现象，放映的时候也是用双镜头放映机，其中每个镜头前放有偏振方向不同的偏振光片，观众戴的眼镜上也有相对应方向的偏振光片，这样每只眼睛就只能看到一个镜头所投影的图像，故D正确。
故选C。
课堂练习
3．小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光，转动镜片时发现光有强弱变化。下列说法能够解释这一现象的是（ ）
A．阳光在水面反射后的反射光是偏振光，镜片起起偏器的作用
B．阳光在水面反射后的反射光是偏振光，镜片起检偏器的作用
C．阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起起偏器的作用
D．阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起检偏器的作用
B
课堂练习
【详解】阳光属于自然光，阳光在水面发生反射后的反射光是偏振光，转动镜片时发现光有强弱变化，是由于镜片相当于检偏器，当偏振光偏振的方向与偏振镜片偏振的方向平行时可以通过偏振片，当二者方向垂直时不能通过偏振光，所以镜片起检偏器的作用。
4．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
C
课堂练习
C．因为激光方向性好、能量高
5．激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船，激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，于是形成一股高温高压的燃气流，以极高的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空。激光火箭利用了激光的（ ）
①单色性好 ②平行度好 ③高能量 ④相干性好
A．①② B．②③ C．①③ D．②④
B
课堂练习