4.6光的偏振 激光课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册(共34张PPT)
文档属性
| 名称 | 4.6光的偏振 激光课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册(共34张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 32.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-02-28 10:28:53 | ||
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文档简介
(共34张PPT)
新人教版 选择性必修一
第四章 光
4.6 《光的偏振 》
在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么？
光的干涉、衍射
光具有波动性
思考：那么光是横波，还是纵波呢？
一、偏振
1.偏振：横波的振动方向与波的传播方向垂直。不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能不同，这种现象叫做“偏振现象”
2.狭缝对横波、纵波的影响：
偏振现象
偏振现象
一、偏振
1.偏振：横波的振动方向与波的传播方向垂直。不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能不同，这种现象叫做“偏振现象”
2.狭缝对横波、纵波的影响：
（1）纵波能自由通过狭缝
（2）对于横波，缝向与振向相同时，则毫无阻碍通过；当缝向与振动垂直时，则不能通过。
光到底是横波还是纵波？
伟大的物理学家惠更斯最早提出光是纵波，托马斯·杨认为光是一种横波，但在当时他们都缺乏充足的证据证明自己的观点。
惠更斯提出光是纵波
托马斯·杨认为光是一种横波
二.光的偏振
1.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，振动方向与这个方向垂直的光不能通过偏振片，这个方向叫做“透振方向”。
实物
示意图
箭头表示透振方向
2.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着一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，这种光是自然光。
3.偏振光：通过偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动，这种光叫做偏振光。
光的偏振
光的偏振
4.观察光的偏振
（1）用两片偏振片观察自然光，当两偏振片的“狭缝”平行时，光屏上仍有亮光
（2）当两偏振片的“狭缝”互相垂直时，透射光的强度几乎为零。
5.偏振光的产生方式
（1）让自然光通过偏振片即可产生偏振光
（2）自然光在玻璃、水面木制桌面等表面反射或折射时，反射光和折射光都是偏振光.
光的偏振
光的偏振
光的偏振——布儒斯特角
三、偏振现象的应用
1、摄影：拍摄水下的鱼、橱窗里陈列的照片时，由于反射光的干扰，会使景象不清晰，如果在镜头前安装一片偏振滤光片，可使反射来的偏振光不能进入照相机内，从而拍出清晰的照片。
用偏光镜消除了反射偏振光使玻璃门内的人物清晰可见
玻璃门表面的反光很强
镜头未加偏振片时
拍摄的花
镜头加偏振片时
拍摄的花
用偏光镜拍摄水底
2、汽车挡风玻璃
夜间行驶时，迎面开来汽车的车灯眩光使司机看不清路面。如在车灯的玻璃上和司机前面的挡风玻璃上都装有偏振片，使它们的偏振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。
未装偏振照明灯的情景
安装偏振照明灯的情景
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。
3、立体电影
在两架放映机前装有一块偏振片，其透振方向互相垂直。观众所戴的偏振眼镜的两只镜片透振方向互相垂直，且左镜片跟左边放映机前偏振片的透振方向一致，右镜片跟右边放映机前偏振片的透振方向一致，
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。
四、激光的特点及其应用
1.激光
（1）激光：传播方向、频率、偏振（振动方向）、相位等性质完全相同
的光。激光是相干光，激光是人工产生的光。
（2）产生：普通光是原子自发辐射产生的，不同频率、偏振、相位的光向各个方向传播。而激光是由受激辐射产生的。
四、激光的特点和应用
激光是相干光，普通光是非相干光！
特点1：相干性好——频率相同、相位差恒定、偏振方向一致
探究实验1：用普通光和激光分别照射双缝，让透过双缝的光照在放置较远的光屏上，看看观察到的现象有什么不同？
四、激光的特点及其应用
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
探究实验2：将激光和普通光同时照到光屏上，先让光屏靠近光源，再逐渐远离，对比观察光斑大小的变化。
特点2：平行度好
1962年，人类第一次使用激光照射月球，月球距离地球约38万千米，但激光在月球表面的光斑直径不到两千米。
应用：测距、测速、信息存储和阅读
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。
手持式雷达测速仪
手提激光测距仪
特点3：
激光亮度可达太阳表面亮度的十亿倍！
亮度极高——能在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量
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。
氧化熔化激光切割
激发核聚变
全息投影
全息照相
“全息”的意思为“全部信息”，即相对于只记录物体的明暗变化的普通摄影来说，激光全息摄影还能记录物体的空间变化。
(1)与普通照相技术的比较：普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息，而全息照相技术还记录了光波的相位信息。
(2)原理：全息照相的拍摄利用了光的干涉原理，使参考光和物光在底片上相遇，发生干涉，形成复杂的干涉条纹。这要求参考光和物光必须具有很高的相干性。
(3)观察全息照片时要用激光照射照片，从另一侧面观察。
参考光
照相底片
反射光
物光
物
同一激光束被分成两束，参考光直接照到底片上，物光也到达底片。两者干涉，在底片上形成复杂的干涉条纹，各点的明暗程度反映了叠加的加强和减弱的情形。
全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，它是利用参考光和物光发生干涉形成的。
拍摄全息照片的基本光路
全息照片的观看
照明光
全息照片
人眼
全息照片的观看：用激光照射全息照片，在照片的另一侧观看原物体的立体的像。
激光全息图－根
彩色全息苹果图
新人教版 选择性必修一
第四章 光
4.6 《光的偏振 》
在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么？
光的干涉、衍射
光具有波动性
思考：那么光是横波，还是纵波呢？
一、偏振
1.偏振：横波的振动方向与波的传播方向垂直。不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能不同，这种现象叫做“偏振现象”
2.狭缝对横波、纵波的影响：
偏振现象
偏振现象
一、偏振
1.偏振：横波的振动方向与波的传播方向垂直。不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能不同，这种现象叫做“偏振现象”
2.狭缝对横波、纵波的影响：
（1）纵波能自由通过狭缝
（2）对于横波，缝向与振向相同时，则毫无阻碍通过；当缝向与振动垂直时，则不能通过。
光到底是横波还是纵波？
伟大的物理学家惠更斯最早提出光是纵波，托马斯·杨认为光是一种横波，但在当时他们都缺乏充足的证据证明自己的观点。
惠更斯提出光是纵波
托马斯·杨认为光是一种横波
二.光的偏振
1.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，振动方向与这个方向垂直的光不能通过偏振片，这个方向叫做“透振方向”。
实物
示意图
箭头表示透振方向
2.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着一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，这种光是自然光。
3.偏振光：通过偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动，这种光叫做偏振光。
光的偏振
光的偏振
4.观察光的偏振
（1）用两片偏振片观察自然光，当两偏振片的“狭缝”平行时，光屏上仍有亮光
（2）当两偏振片的“狭缝”互相垂直时，透射光的强度几乎为零。
5.偏振光的产生方式
（1）让自然光通过偏振片即可产生偏振光
（2）自然光在玻璃、水面木制桌面等表面反射或折射时，反射光和折射光都是偏振光.
光的偏振
光的偏振
光的偏振——布儒斯特角
三、偏振现象的应用
1、摄影：拍摄水下的鱼、橱窗里陈列的照片时，由于反射光的干扰，会使景象不清晰，如果在镜头前安装一片偏振滤光片，可使反射来的偏振光不能进入照相机内，从而拍出清晰的照片。
用偏光镜消除了反射偏振光使玻璃门内的人物清晰可见
玻璃门表面的反光很强
镜头未加偏振片时
拍摄的花
镜头加偏振片时
拍摄的花
用偏光镜拍摄水底
2、汽车挡风玻璃
夜间行驶时，迎面开来汽车的车灯眩光使司机看不清路面。如在车灯的玻璃上和司机前面的挡风玻璃上都装有偏振片，使它们的偏振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。
未装偏振照明灯的情景
安装偏振照明灯的情景
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。
3、立体电影
在两架放映机前装有一块偏振片，其透振方向互相垂直。观众所戴的偏振眼镜的两只镜片透振方向互相垂直，且左镜片跟左边放映机前偏振片的透振方向一致，右镜片跟右边放映机前偏振片的透振方向一致，
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。
四、激光的特点及其应用
1.激光
（1）激光：传播方向、频率、偏振（振动方向）、相位等性质完全相同
的光。激光是相干光，激光是人工产生的光。
（2）产生：普通光是原子自发辐射产生的，不同频率、偏振、相位的光向各个方向传播。而激光是由受激辐射产生的。
四、激光的特点和应用
激光是相干光，普通光是非相干光！
特点1：相干性好——频率相同、相位差恒定、偏振方向一致
探究实验1：用普通光和激光分别照射双缝，让透过双缝的光照在放置较远的光屏上，看看观察到的现象有什么不同？
四、激光的特点及其应用
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
探究实验2：将激光和普通光同时照到光屏上，先让光屏靠近光源，再逐渐远离，对比观察光斑大小的变化。
特点2：平行度好
1962年，人类第一次使用激光照射月球，月球距离地球约38万千米，但激光在月球表面的光斑直径不到两千米。
应用：测距、测速、信息存储和阅读
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。
手持式雷达测速仪
手提激光测距仪
特点3：
激光亮度可达太阳表面亮度的十亿倍！
亮度极高——能在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量
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。
氧化熔化激光切割
激发核聚变
全息投影
全息照相
“全息”的意思为“全部信息”，即相对于只记录物体的明暗变化的普通摄影来说，激光全息摄影还能记录物体的空间变化。
(1)与普通照相技术的比较：普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息，而全息照相技术还记录了光波的相位信息。
(2)原理：全息照相的拍摄利用了光的干涉原理，使参考光和物光在底片上相遇，发生干涉，形成复杂的干涉条纹。这要求参考光和物光必须具有很高的相干性。
(3)观察全息照片时要用激光照射照片，从另一侧面观察。
参考光
照相底片
反射光
物光
物
同一激光束被分成两束，参考光直接照到底片上，物光也到达底片。两者干涉，在底片上形成复杂的干涉条纹，各点的明暗程度反映了叠加的加强和减弱的情形。
全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，它是利用参考光和物光发生干涉形成的。
拍摄全息照片的基本光路
全息照片的观看
照明光
全息照片
人眼
全息照片的观看：用激光照射全息照片，在照片的另一侧观看原物体的立体的像。
激光全息图－根
彩色全息苹果图