4.6 光的偏振 激光课件 (共31张PPT) 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修1
文档属性
| 名称 | 4.6 光的偏振 激光课件 (共31张PPT) 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 57.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-10-31 20:26:08 | ||
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文档简介
(共31张PPT)
立体电影出现于1922年。它能产生三维立体效果，当观众戴上立体眼镜观看时，有身临其境的感觉，亦称“3D立体电影”。 你看过立体电影吗 看立体电影为什么要戴上特制的眼镜 你能解释其中的奥秘吗
用实验区别横波和纵波
1.狭缝对纵波的影响
如图所示，如果在波的传播方向上放一带狭缝的木板，不管狭缝方向如何，在一条弹簧上传播的纵波都能自由通过狭缝。
纵波在竖直狭缝中的传播情况
纵波在水平狭缝中的传播情况
偏振现象及光的偏振
2.狭缝对横波的影响
对横波，只有狭缝的方向与横波质点的振动方向相同时，横波才能毫无阻碍地通过狭缝；当狭缝的方向与质点的振动方向垂直时，横波就不能通过狭缝。
狭缝与振动方向平行
狭缝与振动方向垂直
偏振现象及光的偏振
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 的，这种现象称为“偏振现象”，横波的 称为“偏振方向”。
狭缝与振动方向平行
狭缝与振动方向垂直
不同
振动方向
光的干涉
光的衍射
光的干涉、衍射现象都说明光是一种波。光波是横波还是纵波呢？
光能否发生偏振现象？
观察光的偏振现象
2.偏振片：由特定的材料制成，每个偏振片都有一个 ，沿着这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，这个方向叫作“透振方向”。
特定的方向
如图所示，观察光源(或阳光)通过偏振片后透射光的强度变化
(1)让阳光或灯光通过偏振片P，在P的另一侧观察，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？
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。
自然光
偏振片P
动态展示
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
乙
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。
丙
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。
说明了光是横波
(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有什么变化？
动画展示
3.自然光和偏振光
(1)自然光：太阳以及日光灯、发光二极管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，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同。这种光是“自然光”。
自然光表示法
x
y
z
x
y
沿 z 轴传播的自然光
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。入射角变化时偏振的程度也有变化。
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。
振动垂直于纸面
振动在纸面内
(2)偏振光：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。
1.摄影技术中的应用：摄影师在拍摄池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物时，由于水面和玻璃表面的反射光的干扰，景象会不清楚。如果在照相机镜头前装一片 ，转动滤光片，让它的透振方向与水面和玻璃表面的反射光的偏振方向 ，就可以减弱反射光而使水下和玻璃后的景象清晰。
偏振现象的应用
无偏振镜
有偏振镜
偏振滤光片
垂直
未使用偏振镜前
使用偏振镜后
2.偏振片在汽车挡风玻璃上的应用：汽车夜间行驶与对面的车辆相遇时，如遇远光灯引发炫目，极易引起车祸。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方向都沿同一方向并与水平面成45°，可避免远光灯引发炫目，保证行车安全。
未装偏振照明灯的情景
安装偏振照明灯的情景
3.立体电影：在每架放映机前装有一块偏振片，其透振方向 。观众所戴的偏振眼镜的两只镜片透振方向互相垂直，且左眼镜片与左放映机前偏振片的透振方向一致，右眼镜片与右边放映机前偏振片的透振方向一致。这样，左眼只能看到左边放映机放映出的画面，右眼只能看到右边放映机放映出的画面，两眼看到的画面略有差别，因而产生立体感。
互相垂直
偏振现象的其它应用
液晶显示
平板玻璃、电极、取向膜
偏振片
偏振片
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。
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。比如蜜蜂有五只眼、三只单眼、两只复眼，每只复眼包含有6300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。
美丽的激光秀
激光的特点及其应用
1.普通光源与激光
(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，发出的光的 、 、 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 光。
普通光源与激光
相位差
频率
振动方向
相干
(1)相干性好：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.容易产生干涉现象。
应用：光纤通信、全息照相
激光是最好的相干光：用激光器做光源观察光的干涉和衍射现象，都能取得较好的效果。
激光的特点及应用
利用相干光易于调制的特点，传输信息，所能传递的信息密度极高，一条细细的激光束通过光缆可以同时传送一百亿路电话和一千万套电视，全国人民同时通话还用不完它的通讯容量。
激光全息技术
(2)激光的平行度非常好，传播很远的距离后仍能保持一定的强度.
应用：激光测距、测速，信息存储和阅读，为枪械、火炮、导弹等武器提供目标指引.
卫星激光测距仪
手持式雷达测速仪
光盘(VCD 、DVD)刻录和读取
(3)亮度高：它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量.所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率.
应用：用激光束切割、焊接，医学上可以用激光做“光刀”，激发核聚变等.
激光切割
激光枪
反卫星武器
激光控制核聚变
1964年，王淦昌院士就提出了激光核聚变的初步理论。
1986年，我国激光核聚变实验装置“神光”研制成功。
激光理疗、组织焊接、激光刀切割以及激光美容等。
偏振现象
偏振片
光的偏振
光是一种横波
横波特有
自然光和偏振光
摄影技术
汽车挡风玻璃
立体电影
目标二：偏振现象的应用
目标一：
偏振现象及光的偏振
光的偏振
激光
目标三：
激光的特点
及其应用
相干性好
平行度好
亮度高
光纤通讯等
精确测距等
切割、焊接等
全息照相
如图所示为拍摄全息照片的基本光路。同一束激光被分为两部分，一部分直接照射到底片上(称为参考光)，另一部分通过被拍摄物反射后再到达底片(称为物光)。参考光和物光在底片上相遇时会发生干涉，形成复杂的干涉条纹。底片上某点的明暗程度反映了两束光叠加后到达这点时光波的强弱。全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，要求参考光和物光有很高的相干性。
激光全息图－根
彩色全息苹果图
立体电影出现于1922年。它能产生三维立体效果，当观众戴上立体眼镜观看时，有身临其境的感觉，亦称“3D立体电影”。 你看过立体电影吗 看立体电影为什么要戴上特制的眼镜 你能解释其中的奥秘吗
用实验区别横波和纵波
1.狭缝对纵波的影响
如图所示，如果在波的传播方向上放一带狭缝的木板，不管狭缝方向如何，在一条弹簧上传播的纵波都能自由通过狭缝。
纵波在竖直狭缝中的传播情况
纵波在水平狭缝中的传播情况
偏振现象及光的偏振
2.狭缝对横波的影响
对横波，只有狭缝的方向与横波质点的振动方向相同时，横波才能毫无阻碍地通过狭缝；当狭缝的方向与质点的振动方向垂直时，横波就不能通过狭缝。
狭缝与振动方向平行
狭缝与振动方向垂直
偏振现象及光的偏振
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 的，这种现象称为“偏振现象”，横波的 称为“偏振方向”。
狭缝与振动方向平行
狭缝与振动方向垂直
不同
振动方向
光的干涉
光的衍射
光的干涉、衍射现象都说明光是一种波。光波是横波还是纵波呢？
光能否发生偏振现象？
观察光的偏振现象
2.偏振片：由特定的材料制成，每个偏振片都有一个 ，沿着这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，这个方向叫作“透振方向”。
特定的方向
如图所示，观察光源(或阳光)通过偏振片后透射光的强度变化
(1)让阳光或灯光通过偏振片P，在P的另一侧观察，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？
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。
自然光
偏振片P
动态展示
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乙
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。
丙
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。
说明了光是横波
(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有什么变化？
动画展示
3.自然光和偏振光
(1)自然光：太阳以及日光灯、发光二极管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，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同。这种光是“自然光”。
自然光表示法
x
y
z
x
y
沿 z 轴传播的自然光
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。入射角变化时偏振的程度也有变化。
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。
振动垂直于纸面
振动在纸面内
(2)偏振光：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。
1.摄影技术中的应用：摄影师在拍摄池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物时，由于水面和玻璃表面的反射光的干扰，景象会不清楚。如果在照相机镜头前装一片 ，转动滤光片，让它的透振方向与水面和玻璃表面的反射光的偏振方向 ，就可以减弱反射光而使水下和玻璃后的景象清晰。
偏振现象的应用
无偏振镜
有偏振镜
偏振滤光片
垂直
未使用偏振镜前
使用偏振镜后
2.偏振片在汽车挡风玻璃上的应用：汽车夜间行驶与对面的车辆相遇时，如遇远光灯引发炫目，极易引起车祸。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方向都沿同一方向并与水平面成45°，可避免远光灯引发炫目，保证行车安全。
未装偏振照明灯的情景
安装偏振照明灯的情景
3.立体电影：在每架放映机前装有一块偏振片，其透振方向 。观众所戴的偏振眼镜的两只镜片透振方向互相垂直，且左眼镜片与左放映机前偏振片的透振方向一致，右眼镜片与右边放映机前偏振片的透振方向一致。这样，左眼只能看到左边放映机放映出的画面，右眼只能看到右边放映机放映出的画面，两眼看到的画面略有差别，因而产生立体感。
互相垂直
偏振现象的其它应用
液晶显示
平板玻璃、电极、取向膜
偏振片
偏振片
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。
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。比如蜜蜂有五只眼、三只单眼、两只复眼，每只复眼包含有6300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。
美丽的激光秀
激光的特点及其应用
1.普通光源与激光
(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，发出的光的 、 、 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 光。
普通光源与激光
相位差
频率
振动方向
相干
(1)相干性好：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.容易产生干涉现象。
应用：光纤通信、全息照相
激光是最好的相干光：用激光器做光源观察光的干涉和衍射现象，都能取得较好的效果。
激光的特点及应用
利用相干光易于调制的特点，传输信息，所能传递的信息密度极高，一条细细的激光束通过光缆可以同时传送一百亿路电话和一千万套电视，全国人民同时通话还用不完它的通讯容量。
激光全息技术
(2)激光的平行度非常好，传播很远的距离后仍能保持一定的强度.
应用：激光测距、测速，信息存储和阅读，为枪械、火炮、导弹等武器提供目标指引.
卫星激光测距仪
手持式雷达测速仪
光盘(VCD 、DVD)刻录和读取
(3)亮度高：它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量.所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率.
应用：用激光束切割、焊接，医学上可以用激光做“光刀”，激发核聚变等.
激光切割
激光枪
反卫星武器
激光控制核聚变
1964年，王淦昌院士就提出了激光核聚变的初步理论。
1986年，我国激光核聚变实验装置“神光”研制成功。
激光理疗、组织焊接、激光刀切割以及激光美容等。
偏振现象
偏振片
光的偏振
光是一种横波
横波特有
自然光和偏振光
摄影技术
汽车挡风玻璃
立体电影
目标二：偏振现象的应用
目标一：
偏振现象及光的偏振
光的偏振
激光
目标三：
激光的特点
及其应用
相干性好
平行度好
亮度高
光纤通讯等
精确测距等
切割、焊接等
全息照相
如图所示为拍摄全息照片的基本光路。同一束激光被分为两部分，一部分直接照射到底片上(称为参考光)，另一部分通过被拍摄物反射后再到达底片(称为物光)。参考光和物光在底片上相遇时会发生干涉，形成复杂的干涉条纹。底片上某点的明暗程度反映了两束光叠加后到达这点时光波的强弱。全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，要求参考光和物光有很高的相干性。
激光全息图－根
彩色全息苹果图