物理人教版（2019）选择性必修第一册4.6光的偏振 激光（共38张ppt）

(共38张PPT)
4.6 光的偏振 激光
第四单元 《光》
1物理观念：
掌握单摆周期性显著特点，能在实验中发展力与运动观念、能量守恒的观念。
2科学思维：
通过实验设计，认识单摆模型。会运用数据模型分析单摆周期。通过观察、测量和归纳，利用单摆周期公式测量当地重力加速度，会用图像法处理实验数据得到实验结果。
3科学探究：
尝试用科学探究的方法研究物理问题：能正确处理数据，测出当地的重力加速度。能从多个角度进行实验误差分析。经历测量过程，能分析数据、发现特点，形成结论，解释并交流实践成果。
4科学态度与责任：
具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，形成探索自然的内在动力，严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度。培养将物理实验成果服务社会生产生活的应用意识。
核 心 素 养
一、驱动问题
3D电影有逼真效果：物体或特效可以看起来悬浮在屏幕前方或深入到屏幕后方，增加了视觉上的真实感。
观影的时候必须佩戴3D眼镜，如果观影过程不小心摘掉了眼镜，为什么屏幕看起来是模糊的呢？仔细观察后有什么新的发现没有？
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二、偏振现象
生活引入
二、偏振现象
（一）知识链接
横波与纵波在传播方向上各质点振动方向与传播方向有什么区别？
在纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上；在横波中，各点的振动方向总与波的传播方向垂直。
二、偏振现象
（二）偏振
阅读课文，回答什么是偏振，什么是偏振现象？
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”。
2.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”。
二、偏振现象
（二）偏振
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？
横波能穿过狭缝
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？
横波不能穿过狭缝
纵波会不会发生以上情况？
纵波不会发生以上情况
二、偏振现象
（二）偏振
由此可以看出横波和纵波的区别在哪里？
横波能够发生偏振现象而纵波不能发生偏振现象，这就是横波与纵波的一个区别。
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？
三、光的偏振
（一）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”。
实物
示意图
箭头表示透振方向
三、光的偏振
（二）光的偏振
三、光的偏振
（二）光的偏振
三、光的偏振
（二）光的偏振
光的偏振实验说明了什么？
光的偏振实验说明了光是一种横波。
阅读课文，回答什么是自然光，什么是偏振光？
1．自然光：实际上，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，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。这种光是“自然光”。
三、光的偏振
（二）光的偏振
2.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。
P
明
甲
P Q
（弱）
乙
明
暗
丙
P Q
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偏振滤光片，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垂直，就可以减弱反射光而使水下和玻璃后的景象清晰。
四、偏振现象的应用
（一）清晰摄影
未使用偏振镜前
使用偏振镜后
四、偏振现象的应用
（一）清晰摄影：拍水底
用偏光镜拍摄水底
未使用偏光镜拍摄水底
（二）汽车视窗
汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为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，既不用熄灯，也不用减速，
可以保证安全行车。
四、偏振现象的应用
四、偏振现象的应用
（三）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。
四、偏振现象的应用
（四）液晶显示
偏振片
偏振片
平板玻璃、电极、取向膜
液晶
旋光性
四、偏振现象的应用
（四）液晶显示
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．
（五）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。
四、偏振现象的应用
四、偏振现象的应用
（六）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。
五、激光的特点及其应用
阅读课文，回答普通光为什么不容易发生干涉？
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。
阅读课文，什么是激光？
1960年，美国物理学家梅曼率先在实验室中制造出了传播方向、偏振、相位等性质完全相同的光波，这就是激光。
（一）激光
五、激光的特点及其应用
激光有哪些特点？在生活生产或科技领域有什么应用？
（二）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
五、激光的特点及其应用
应用：测距、测速、信息存储和阅读
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。
手持式雷达测速仪
手提激光测距仪
（二）激光的特点及其应用
五、激光的特点及其应用
（二）激光的特点及其应用
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。
氧化熔化激光切割
激发核聚变
五、激光的特点及其应用
（二）激光的特点及其应用：全息成像
课堂小结
光的偏振 激光
光的偏振
光的分类
偏振现象
偏振的应用
偏振光
激光
特性
应用
自然光
课堂反馈
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
课堂反馈
【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。
课堂反馈
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
课堂反馈
【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。
课堂反馈
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
课堂反馈
【答案】B
【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。
故选B。
课堂反馈
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
课堂反馈
【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。
课堂反馈
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
课堂反馈
【答案】B
【详解】由于激光站与火箭相距较远，必须要求激光具有很好的平行度，同时利用激光的高能量特点。
故选B。
本课时结束
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