第4节 光的偏振
第5节 激光与全息照相
1．知道光的偏振现象和激光的特点。
2．能区分偏振光和自然光，理解激光的特点及应用。
3．能够与他人合作，探究激光的特点。
4．感受偏振光和激光在日常生活中的应用，激发学习科学的热情。
知识点一 光的偏振
1．偏振现象
(1)偏振：横波只沿着某一个特定的方向振动的现象。
(2)偏振片和透振方向
偏振片是只让某一方向振动的光通过的一种光学元件。通常把这个透光方向称为偏振片的透振方向。
(3)光的偏振现象说明，光是一种横波。
(4)自然光
在垂直于传播方向的平面内，光波可沿任何方向振动，光振动在平面内的分布是大致均匀的，这样的光称为自然光。
(5)偏振光
让自然光通过偏振片，就能获得偏振光。
(6)起偏器和检偏器
用于获得偏振光的偏振片叫起偏器，用于检查通过起偏器的光是不是偏振光的偏振片叫检偏器。
2．偏振现象在生产生活中的应用
偏振现象的主要应用有偏振镜、立体电影、检查力的分布情况、地震预报等。
只有横波才存在偏振现象，纵波不存在偏振现象。
1．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)自然光是偏振光。 (×)
(2)光的偏振现象说明光是横波。 (√)
(3)自然光通过偏振片可以获得偏振光。 (√)
2．填空
立体电影应用了光的偏振现象。
知识点二 激光与全息照相
1．激光及其特性
(1)激光器
产生激光的装置。
(2)激光及特性
激光是原子受激辐射产生的光，激光光束中所有光子的频率一致、相位一致、偏振方向一致、传播方向一致，所以激光具有单色性好、方向性强、亮度高等特点。
2．激光的应用
(1)生活中：用激光读取CD、VCD等中的信息，还可用于通信。
(2)医疗中：用激光器治疗疾病、进行整容美容。
(3)军事上：激光制导、激光测距等。
(4)科技上：用激光实现热核聚变，研究引力波等。
3．全息照相
全息照相是应用光的干涉实现的。作为光源的激光被分成两部分：一部分通过凹透镜发散后射至胶片上；另一部分射向一个平面镜，经反射后通过另一个凹透镜发散后射向被拍摄的物体。该物体把光反射到胶片上，并与第一束光发生干涉，两束光干涉的结果就在胶片上记录下被拍摄物体的三维图像信息，这就是全息照片。
自然界中是否存在激光？
提示：自然界中不存在激光。
3．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)激光是人工产生的相干光，其单色性好、相干性好。 (√)
(2)探照灯的光束就是激光。 (×)
(3)全息照相是利用激光单色性好的特点，发生干涉。 (√)
你看过3D电影吗？3D电影为什么会产生立体的神奇效果呢？
提示：在观看立体电影时，观众要戴上一副特制的眼镜，这副眼镜就是一对透振方向相互垂直的偏振片。
考点1 光的偏振
1．偏振现象
对于横波通过狭缝的情况，只有狭缝的方向与横波质点的振动方向相同时，横波才能无阻碍地通过狭缝，而当狭缝的方向与横波质点的振动方向垂直时，横波不能通过狭缝，说明偏振是横波特有的现象。
2．自然光与偏振光的区别
自然光(非偏振光) 偏振光
光的来源 直接从光源发出的光 自然光通过起偏器后的光
光的振动方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所有方向，且沿各个方向振动的光强度都相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某一特定方向(与起偏器透振方向一致)
【典例1】 (多选)在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q，在Q的后边放上光屏，如图所示，则下列说法正确的是( )
A．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度不变
B．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度时强时弱
C．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度不变
D．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度时强时弱
[思路点拨] 该题可按如下思路分析：太阳光是自然光→振动方向与偏振片的透振方向相同的光透过→两平行偏振片的透振方向平行时透光最多，垂直时不透光。
BD [P是起偏器，它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光，该偏振光的振动方向与P的透振方向一致，所以当Q与P的透振方向平行时，通过Q的光强最大；当Q与P的透振方向垂直时通过Q的光强最小，即无论旋转P或Q，屏上的光强都是时强时弱。]
关于偏振的几点注意事项
(1)偏振片是由特定的材料制成的，每个偏振片都有一个特定的方向，这个方向叫作“透振方向”，只有沿透振方向振动的光才能通过偏振片。
(2)偏振片上的“狭缝”表示透振方向，而不是真实狭缝。
(3)光的偏振现象说明光是一种横波。
(4)自然光透过偏振片可以变成偏振光。
(5)当偏振片的偏振方向与光的偏振方向夹角不同时，透过偏振片的光的强度不同。
[跟进训练]
1．关于自然光和偏振光，下列观点正确的是( )
A．自然光能产生干涉和衍射现象，而偏振光却不能
B．只有自然光透过偏振片才能获得偏振光
C．自然光只能是白色光，而偏振光不能是白色光
D．自然光和偏振光都能使感光底片感光
D [振动沿各个方向均匀分布的光是自然光，而振动沿着特定方向的光是偏振光，但自然光和偏振光都能发生干涉、衍射，所以A错；光的偏振现象并不罕见，除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光，所以B错；光的颜色由光的频率决定，与光的振动方向无关，所以C错；自然光和偏振光都具有能量，都能使感光底片感光，D对。]
考点2 激光
激光的特性及应用
特点(与普通光相比) 特点内容 应用
单色性好相干性好 频率单一，相位差恒定，易发生干涉现象，可像无线电波一样调制 激光全息照相、光纤通信、光的干涉
方向性好 激光的方向性非常好，是一束几乎不发散的平行光，可以会聚到很小的点上 测距和跟踪目标、CD唱片、计算机光盘
亮度高 激光能在很小的空间、很短的时间内集中很大的能量 “光刀”、激发核反应
【典例2】 2023年诺贝尔物理学奖颁发给“为研究物质中的电子动力学，而产生阿秒激光的实验方法”方面所做出贡献的三位科学家。关于激光的应用，下列说法正确的是( )
A．全息照片拍摄是利用了激光的全反射原理
B．利用激光是相干光，可以用在雷达上进行精确的测距
C．由于激光平行度好，它能像无线电波那样被调制，用来传递信息
D．利用激光亮度高，可以用在医学上做光刀切除肿瘤，或“焊接”剥落的视网膜
D [全息照片拍摄是利用了激光的频率单一，相干性好，能够产生明显的干涉，故A错误；利用激光平行度好，可以用在雷达上进行精确的测距，故B错误；利用激光相干性好，它能像无线电波那样被调制，用来传递信息，故C错误；利用激光的光强度大、能量集中，可以用在医学上做光刀切除肿瘤，或“焊接”剥落的视网膜，故D正确。]
[跟进训练]
2．激光可以用来进行精确的测距，激光测距雷达就是一种可以用来测距的装置，它是利用了激光的什么特点( )
A．激光具有高度的相干性
B．激光的平行度非常好
C．激光的亮度高
D．激光的单色性好
B [“激光测距雷达”利用激光测量很远距离的目标是因为激光平行度好，方向性好。故B正确。]
1．(多选)关于自然光和偏振光，以下说法正确的是( )
A．自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振动的光波的强度可以不同
B．偏振光是垂直于传播方向上，只沿着某一特定方向振动的光
C．自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光
D．太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光
BD [自然光沿各振动方向的光波的强度相同，A错误；偏振光在垂直于传播方向上，只沿某一特定方向振动，B正确；自然光透过偏振片后成为偏振光，偏振光透过偏振片后不能还原为自然光，C错误；太阳、电灯等普通光源发出的是自然光，D正确。]
2．在拍摄日落时水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是( )
A．减弱反射光，从而使景物的像清晰
B．增强反射光，从而使景物的像清晰
C．增强透射光，从而使景物的像清晰
D．减弱透射光，从而使景物的像清晰
A [由于反射光的干扰，景物的像常常比较模糊，装上偏振片的目的是减弱反射光，且透振方向与反射光的振动方向垂直，但不能增强透射光。]
3．科学家利用激光干涉方法探测到由于引力波引起的干涉条纹的变化，这是引力波存在的直接证据。关于激光，下列说法正确的是( )
A．激光是自然界中某种物质直接发光产生的，不是偏振光
B．激光相干性好，任何两束激光都能发生干涉
C．用激光照射不透明挡板上小圆孔时，光屏上能观测到等间距的光环
D．激光全息照片是利用光的干涉记录下物体三维图像的信息
D [激光是人造光，也是偏振光，故A错误；激光相干性好，只有频率相同的两束激光才会发生干涉，故B错误；用激光照射不透明挡板上小圆孔时，光屏上能观测到衍射条纹，间距不等，故C错误；激光全息照片是利用光的干涉记录下物体三维图像的信息，故D正确。]
4．(新情境题，以照相机、太阳镜为背景，考查光的偏振现象)在柏油马路和湖面上常常遇到耀眼的炫光，它使人的视觉疲劳。这些天然的炫光往往是光滑表面反射而来的镜式反射光和从表面反射的漫反射光重叠的结果，漫反射光是非偏振光，而镜式反射光一般是部分偏振光。由于它们是从水平面上反射的，光线的入射面是垂直的，所以反射光含有大量振动在水平方向的偏振光。要想消除这种炫光，只要将光线中的水平振动成分减弱些就可以了。同理，要想消除从竖直面反射来的炫光，如玻璃窗反射来的炫光，所用偏振轴应取水平方向。
问题：(1)某些特定环境下照相时，常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使影像清晰，这是利用什么原理？
(2)市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片，为什么不用普通的带色玻璃片而用偏振片？安装镜片时它的透振方向应该沿什么方向？
[解析] (1)在某些特定环境下，如拍摄池水中的游动的鱼时，由于水面反射光的干扰，影像会不清楚，在镜头前装一片偏振片，清除反射光(反射光为偏振光)，影像就变得清晰。这是利用了光的偏振。
(2)这种太阳镜是为了消除柏油马路和湖面上反射的耀眼的炫光，因此应用偏振片而不是带色的普通玻璃片。该反射光为水平方向的偏振光，故应使镜片的透振方向竖直。
[答案] 见解析
回归本节知识，自我完成以下问题：
1．什么是偏振现象？
提示：如果横波只沿着某一个特定的方向振动，叫作波的偏振，只有横波才有这个特性。
2．激光有什么特性？
提示：单色性好、相干性好、方向性好、亮度高等。
3．让自然光通过一块偏振片，能否获得偏振光？
提示：能。
立体电影和偏振光
你看过立体电影吗？你知道它的道理吗？它就是应用光的偏振现象的一个例子。在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片。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？
两眼看到的物体稍有差别，大脑分析后就产生了立体感
这要从人眼看物的立体感说起。人的两只眼睛同时观察物体，不但能扩大视野，而且能判断物体的远近，产生立体感。这是由于人的两只眼睛同时观察一个物体时，两眼看到的两个像并不完全相同，左眼看到物体的左侧面较多，右眼看到物体的右侧面较多，这两个像经过大脑综合以后就能区分物体的前后、远近，从而产生立体感。
拍摄立体电影时，可以用两个镜头如人眼那样从两个不同方向同步拍摄景物的像，制成电影胶片。放映时通过两台放映机，同步放映两组胶片，使略有差别的两幅图像重叠在银幕上。这时如果用眼睛直接观看，看到的画面好像是电视天线不好时出现的“重影”。
实际上，每架放映机前还要安装一片偏振片，两架放映机射出的光，通过偏振片后成了偏振光。左右两架放映机前的偏振片的透振方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众那里，偏振方向不变。观众用上述的偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图像，即左眼只看到左机映出的画面，右眼只看到右机映出的画面，这样就会像直接观看物体那样产生立体感。
实际拍摄立体电影时只用一台摄像机，让它通过两个窗口(相当于人的双眼)交替拍摄，两套图像交替地印在同一条电影胶片上。放映时也是只用一台放映机，把两套图像交替地映在银幕上。
为了实现这些功能还需要一套复杂的装置，但原理就是上面所说的那样。
课时分层作业(十五) 光的偏振 激光与全息照相
?题组一 光的偏振
1．(多选)准分子激光器利用氩气和氟气的混合物产生激光刀，可用于进行近视眼的治疗。用这样的激光刀对近视眼进行手术，手术时间短、效果好、无痛苦。关于这个治疗，以下说法正确的是( )
A．近视眼是物体成像在眼球中的视网膜的前面，使人不能看清物体
B．近视眼是物体成像在眼球中的视网膜的后面，使人不能看清物体
C．激光具有很好的方向性，用激光刀可以在非常小的面积上对眼睛进行手术
D．激光治疗近视眼手术是对视网膜进行修复
AC [激光手术是物理技术用于临床医学的最新成果。人的眼睛是一个光学成像系统，角膜和晶状体相当于一个凸透镜，物体通过凸透镜成像在视网膜上，人就能看清楚物体。当角膜和晶状体组成的这个凸透镜的焦距比较小，物体成像在视网膜的前面时，人就不能看清物体，这就是近视眼，A对，B错；激光具有很好的方向性，用激光刀可以在非常小的面积上对眼睛进行手术，C对；激光手术不是修复视网膜，而是对角膜进行切削，改变角膜的形状，使眼球中的凸透镜的焦距适当变大，物体经过角膜和晶状体后成像在视网膜上，D错。]
2．(多选)对于自然光和偏振光，以下认识正确的是( )
A．从太阳、蜡烛等普通光源直接发出的光是自然光
B．自然光在玻璃表面反射时，反射光和折射光都是偏振光
C．电灯光透过偏振片，偏振片旋转时看到透射光的亮度无变化，说明透射光不是偏振光
D．自然光只有在通过偏振片后才能成为偏振光
AB [太阳、蜡烛等普通光源发出的光为自然光，包括在垂直光的传播方向上沿一切方向振动的光，故选项A正确；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，故选项B正确；由于自然光在各个振动方向上的强度相同，所以旋转偏振片时透射光的亮度不变，即旋转偏振片时亮度不变是因为入射光是自然光，而不是因为透射光不是偏振光，所以选项C是错误的；偏振现象是很普遍的，而不是只有通过偏振片后才能成为偏振光，平常见到的绝大多数光都是偏振光，故选项D是错误的。]
3．如图所示是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的振动方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化。设起偏器和检偏器透振方向相同，关于这种温度计的工作原理，正确的说法是( )
A．到达检偏器的光的振动方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大
B．到达检偏器的光的振动方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大
C．到达检偏器的光的振动方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小
D．到达检偏器的光的振动方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小
B [根据题意知，温度变化越大，光通过光纤时振动方向变化越大，起偏器和检偏器的透振方向是相同的，光从光纤中通过时振动方向变化越大，透过检偏器的光强度就会越小，所以光接收器接收的光强度也就会越小，因此选项B正确。]
4．(多选)如图所示，A、B为两偏振片，一束自然光沿OO′方向射向A，此时在光屏C上透射光的强度最大，则下列说法正确的是( )
A．此时A、B的偏振方向平行
B．只有将B绕OO′轴顺时针旋转90°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零
C．将A或B绕OO′轴旋转90°时，屏上透射光的强度最弱，几乎为零
D．将A沿顺时针方向旋转180°时，屏上透射光的强度最弱，几乎为零
AC [当两偏振片平行时，透射光强度最强，当两偏振片垂直时，透射光强度最弱，几乎为零，故选项A、C正确。]
5．夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照射得睁不开眼睛，严重影响行车安全。若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好与灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体，假设所有的汽车前窗和前灯玻璃均按要求设置，反射光不改变振动方向。下面的措施可行的是( )
A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的
B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的
C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°
D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°
D [如A选项所述情景，会使自己发出的光反射回来与前窗的透振方向垂直，自己看不到反射回来的光，即看不清所照亮的物体；如B、C选项所述情景，会使对方的车灯光与自己的前窗玻璃的透振方向相同，被对方的灯光照得睁不开眼睛；如D选项所述情景，会使对方车灯的光与自己车窗的透振方向垂直，这样避免了对方强光的照射，自己车灯反射回来的光与自己车窗玻璃的透振方向相同，又能看到反射回来的光。]
?题组二 激光与全息照相
6．(多选)下列说法正确的是( )
A．普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息，而全息照相技术还可以记录光波的相位信息
B．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理
C．全息照片损坏一部分后，将仍能看到全部图像
D．立体电影的拍摄利用的是全息照相技术
AC [由全息照相的原理可知A正确；全息照相利用的是光的干涉，B错误；物体任一发光点发出的物光在整个底片上各处都与参考光发生干涉，因而在底片上各点都有该发光点的记录，C正确；立体电影利用的是光的偏振，不是全息照相，故D错误。]
7．(多选)下列说法正确的是( )
A．激光可用于测距
B．激光能量十分集中，只可用于加工金属材料
C．外科研制的“激光刀”可以有效地减少细菌的感染
D．激光可用于全息照相，记录下物体的三维信息
ACD [激光平行度好，即使在传播了很远的距离之后，它仍保持一定的强度，此特点可用于激光测距，A正确；激光的亮度高，能量十分集中，可用于金属加工，激光医疗，激光美容，激光武器等，B错误；激光具有很高的相干性，可用于全息照相，由于它记录了光的相位信息，所以看起来跟真的一样，立体感较强，D正确；由于激光亮度高、能量大，在切割皮肤等的同时，也能杀灭细菌，C正确。]
8．(多选)激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重要的卫星或飞船，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，以极大的速度喷出，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( )
A．单色性好 B．平行度高
C．高能量 D．相干性好
BC [由于激光站与卫星相隔距离远，为了减少能量损失，必须使激光具有很好的平行度，同时使用激光的高能量。故选BC。]
9．(多选)将激光束的宽度聚焦到纳米级(10-9m)范围内，可修复人体已损坏的器官，可对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人无奈的癌症、遗传疾病彻底根除，以上功能是利用了激光的( )
A．单色性好 B．平行度好
C．粒子性 D．高能量
BD [激光的平行度好，故可聚焦到很小的范围；激光的亮度高、能量大，故可修复器官。]
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第4节 光的偏振
第5节 激光与全息照相
第5章
光的干涉、衍射和偏振
1．知道光的偏振现象和激光的特点。
2．能区分偏振光和自然光，理解激光的特点及应用。
3．能够与他人合作，探究激光的特点。
4．感受偏振光和激光在日常生活中的应用，激发学习科学的热情。
学习任务
知识点一 光的偏振
1．偏振现象
(1)偏振：横波只沿着某一个____的方向振动的现象。
(2)偏振片和透振方向
偏振片是只让________振动的光通过的一种光学元件。通常把这个____方向称为偏振片的透振方向。
必备知识·自主预习储备
特定
某一方向
透光
(3)光的偏振现象说明，光是一种横波。
(4)自然光
在垂直于传播方向的平面内，光波可沿任何方向振动，光振动在平面内的分布是大致____的，这样的光称为自然光。
(5)偏振光
让自然光通过偏振片，就能获得偏振光。
(6)起偏器和检偏器
用于获得偏振光的偏振片叫______，用于检查通过起偏器的光是不是偏振光的偏振片叫______。
均匀
起偏器
检偏器
2．偏振现象在生产生活中的应用
偏振现象的主要应用有______、________、检查力的分布情况、地震预报等。
提醒 只有横波才存在偏振现象，纵波不存在偏振现象。
偏振镜
立体电影
体验1．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)自然光是偏振光。 ( )
(2)光的偏振现象说明光是横波。 ( )
(3)自然光通过偏振片可以获得偏振光。 ( )
2．填空
立体电影应用了光的________。
×
√
√
偏振现象
知识点二 激光与全息照相
1．激光及其特性
(1)激光器
产生激光的装置。
(2)激光及特性
激光是____受激辐射产生的光，激光光束中所有光子的____一致、____一致、________一致、________一致，所以激光具有______好、______强、____高等特点。
原子
频率
相位
偏振方向
传播方向
单色性
方向性
亮度
2．激光的应用
(1)生活中：用激光读取CD、VCD等中的信息，还可用于通信。
(2)医疗中：用激光器治疗疾病、进行整容美容。
(3)军事上：激光制导、激光测距等。
(4)科技上：用激光实现热核聚变，研究引力波等。
3．全息照相
全息照相是应用光的____实现的。作为光源的激光被分成两部分：一部分通过凹透镜发散后射至____上；另一部分射向一个平面镜，经反射后通过另一个凹透镜发散后射向______的物体。该物体把光反射到胶片上，并与第一束光发生干涉，两束光干涉的结果就在胶片上记录下被拍摄物体的________信息，这就是全息照片。
思考 自然界中是否存在激光？
提示：自然界中不存在激光。
干涉
胶片
被拍摄
三维图像
体验3．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)激光是人工产生的相干光，其单色性好、相干性好。 ( )
(2)探照灯的光束就是激光。 ( )
(3)全息照相是利用激光单色性好的特点，发生干涉。 ( )
√
×
√
你看过3D电影吗？3D电影为什么会产生立体的神奇效果呢？
关键能力·情境探究达成
提示：在观看立体电影时，观众要戴上一副特制的眼镜，这副眼镜就是一对透振方向相互垂直的偏振片。
考点1 光的偏振
1．偏振现象
对于横波通过狭缝的情况，只有狭缝的方向与横波质点的振动方向相同时，横波才能无阻碍地通过狭缝，而当狭缝的方向与横波质点的振动方向垂直时，横波不能通过狭缝，说明偏振是横波特有的现象。
2．自然光与偏振光的区别
自然光(非偏振光) 偏振光
光的
来源 直接从光源发出的光 自然光通过起偏器后的光
光的振动方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所有方向，且沿各个方向振动的光强度都相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某一特定方向(与起偏器透振方向一致)
【典例1】 (多选)在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q，在Q的后边放上光屏，如图所示，则下列说法正确的是( )
A．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度不变
B．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度时强时弱
C．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度不变
D．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度时强时弱
√
√
[思路点拨] 该题可按如下思路分析：太阳光是自然光→振动方向与偏振片的透振方向相同的光透过→两平行偏振片的透振方向平行时透光最多，垂直时不透光。
BD [P是起偏器，它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光，该偏振光的振动方向与P的透振方向一致，所以当Q与P的透振方向平行时，通过Q的光强最大；当Q与P的透振方向垂直时通过Q的光强最小，即无论旋转P或Q，屏上的光强都是时强时弱。]
规律方法 关于偏振的几点注意事项
(1)偏振片是由特定的材料制成的，每个偏振片都有一个特定的方向，这个方向叫作“透振方向”，只有沿透振方向振动的光才能通过偏振片。
(2)偏振片上的“狭缝”表示透振方向，而不是真实狭缝。
(3)光的偏振现象说明光是一种横波。
(4)自然光透过偏振片可以变成偏振光。
(5)当偏振片的偏振方向与光的偏振方向夹角不同时，透过偏振片的光的强度不同。
[跟进训练]
1．关于自然光和偏振光，下列观点正确的是( )
A．自然光能产生干涉和衍射现象，而偏振光却不能
B．只有自然光透过偏振片才能获得偏振光
C．自然光只能是白色光，而偏振光不能是白色光
D．自然光和偏振光都能使感光底片感光
√
D [振动沿各个方向均匀分布的光是自然光，而振动沿着特定方向的光是偏振光，但自然光和偏振光都能发生干涉、衍射，所以A错；光的偏振现象并不罕见，除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光，所以B错；光的颜色由光的频率决定，与光的振动方向无关，所以C错；自然光和偏振光都具有能量，都能使感光底片感光，D对。]
考点2 激光
激光的特性及应用
特点(与普通光相比) 特点内容 应用
单色性好相干性好 频率单一，相位差恒定，易发生干涉现象，可像无线电波一样调制 激光全息照相、光纤通信、光的干涉
特点(与普通光相比) 特点内容 应用
方向性好 激光的方向性非常好，是一束几乎不发散的平行光，可以会聚到很小的点上 测距和跟踪目标、CD唱片、计算机光盘
亮度高 激光能在很小的空间、很短的时间内集中很大的能量 “光刀”、激发核反应
【典例2】 2023年诺贝尔物理学奖颁发给“为研究物质中的电子动力学，而产生阿秒激光的实验方法”方面所做出贡献的三位科学家。关于激光的应用，下列说法正确的是( )
A．全息照片拍摄是利用了激光的全反射原理
B．利用激光是相干光，可以用在雷达上进行精确的测距
C．由于激光平行度好，它能像无线电波那样被调制，用来传递信息
D．利用激光亮度高，可以用在医学上做光刀切除肿瘤，或“焊接”剥落的视网膜
√
D [全息照片拍摄是利用了激光的频率单一，相干性好，能够产生明显的干涉，故A错误；利用激光平行度好，可以用在雷达上进行精确的测距，故B错误；利用激光相干性好，它能像无线电波那样被调制，用来传递信息，故C错误；利用激光的光强度大、能量集中，可以用在医学上做光刀切除肿瘤，或“焊接”剥落的视网膜，故D正确。]
[跟进训练]
2．激光可以用来进行精确的测距，激光测距雷达就是一种可以用来测距的装置，它是利用了激光的什么特点( )
A．激光具有高度的相干性 B．激光的平行度非常好
C．激光的亮度高 D．激光的单色性好
B [“激光测距雷达”利用激光测量很远距离的目标是因为激光平行度好，方向性好。故B正确。]
√
1．(多选)关于自然光和偏振光，以下说法正确的是( )
A．自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振动的光波的强度可以不同
B．偏振光是垂直于传播方向上，只沿着某一特定方向振动的光
C．自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光
D．太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光
学习效果·随堂评估自测
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题号
1
√
BD [自然光沿各振动方向的光波的强度相同，A错误；偏振光在垂直于传播方向上，只沿某一特定方向振动，B正确；自然光透过偏振片后成为偏振光，偏振光透过偏振片后不能还原为自然光，C错误；太阳、电灯等普通光源发出的是自然光，D正确。]
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3
题号
1
2．在拍摄日落时水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是( )
A．减弱反射光，从而使景物的像清晰
B．增强反射光，从而使景物的像清晰
C．增强透射光，从而使景物的像清晰
D．减弱透射光，从而使景物的像清晰
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题号
1
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√
A [由于反射光的干扰，景物的像常常比较模糊，装上偏振片的目的是减弱反射光，且透振方向与反射光的振动方向垂直，但不能增强透射光。]
3．科学家利用激光干涉方法探测到由于引力波引起的干涉条纹的变化，这是引力波存在的直接证据。关于激光，下列说法正确的是( )
A．激光是自然界中某种物质直接发光产生的，不是偏振光
B．激光相干性好，任何两束激光都能发生干涉
C．用激光照射不透明挡板上小圆孔时，光屏上能观测到等间距的光环
D．激光全息照片是利用光的干涉记录下物体三维图像的信息
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题号
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√
D [激光是人造光，也是偏振光，故A错误；激光相干性好，只有频率相同的两束激光才会发生干涉，故B错误；用激光照射不透明挡板上小圆孔时，光屏上能观测到衍射条纹，间距不等，故C错误；激光全息照片是利用光的干涉记录下物体三维图像的信息，故D正确。]
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4．(新情境题，以照相机、太阳镜为背景，考查光的偏振现象)在柏油马路和湖面上常常遇到耀眼的炫光，它使人的视觉疲劳。这些天然的炫光往往是光滑表面反射而来的镜式反射光和从表面反射的漫反射光重叠的结果，漫反射光是非偏振光，而镜式反射光一般是部分偏振光。由于它们是从水平面上反射的，光线的入射面是垂直的，所以反射光含有大量振动在水平方向的偏振光。要想消除这种炫光，只要将光线中的水平振动成分减弱些就可以了。同理，要想消除从竖直面反射来的炫光，如玻璃窗反射来的炫光，所用偏振轴应取水平方向。
问题：(1)某些特定环境下照相时，常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使影像清晰，这是利用什么原理？
(2)市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片，为什么不用普通的带色玻璃片而用偏振片？安装镜片时它的透振方向应该沿什么方向？
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[解析] (1)在某些特定环境下，如拍摄池水中的游动的鱼时，由于水面反射光的干扰，影像会不清楚，在镜头前装一片偏振片，清除反射光(反射光为偏振光)，影像就变得清晰。这是利用了光的偏振。
(2)这种太阳镜是为了消除柏油马路和湖面上反射的耀眼的炫光，因此应用偏振片而不是带色的普通玻璃片。该反射光为水平方向的偏振光，故应使镜片的透振方向竖直。
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1
[答案] 见解析
回归本节知识，自我完成以下问题：
1．什么是偏振现象？
提示：如果横波只沿着某一个特定的方向振动，叫作波的偏振，只有横波才有这个特性。
2．激光有什么特性？
提示：单色性好、相干性好、方向性好、亮度高等。
3．让自然光通过一块偏振片，能否获得偏振光？
提示：能。
阅读材料·拓展物理视野
立体电影和偏振光
你看过立体电影吗？你知道它的道理吗？它就是应用光的偏振现象的一个例子。在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片。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？
两眼看到的物体稍有差别，大脑分析后就产生了立体感
这要从人眼看物的立体感说起。人的两只眼睛同时观察物体，不但能扩大视野，而且能判断物体的远近，产生立体感。这是由于人的两只眼睛同时观察一个物体时，两眼看到的两个像并不完全相同，左眼看到物体的左侧面较多，右眼看到物体的右侧面较多，这两个像经过大脑综合以后就能区分物体的前后、远近，从而产生立体感。
拍摄立体电影时，可以用两个镜头如人眼那样从两个不同方向同步拍摄景物的像，制成电影胶片。放映时通过两台放映机，同步放映两组胶片，使略有差别的两幅图像重叠在银幕上。这时如果用眼睛直接观看，看到的画面好像是电视天线不好时出现的“重影”。
实际上，每架放映机前还要安装一片偏振片，两架放映机射出的光，通过偏振片后成了偏振光。左右两架放映机前的偏振片的透振方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众那里，偏振方向不变。观众用上述的偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图像，即左眼只看到左机映出的画面，右眼只看到右机映出的画面，这样就会像直接观看物体那样产生立体感。
实际拍摄立体电影时只用一台摄像机，让它通过两个窗口(相当于人的双眼)交替拍摄，两套图像交替地印在同一条电影胶片上。放映时也是只用一台放映机，把两套图像交替地映在银幕上。
为了实现这些功能还需要一套复杂的装置，但原理就是上面所说的那样。
