(共16张PPT)
必备知识 清单破
6 光的偏振 激光
知识点 1
偏振
1.偏振现象:不同的横波,即使传播方向相同,振动方向也可能是不同的。这个现象称为“偏
振现象”。
2.偏振方向:横波的振动方向称为“偏振方向”。
1.光的干涉和衍射现象说明光具有波动性,光的偏振现象说明光是横波。
2.偏振片:偏振片由特定的材料制成,每个偏振片都有一个特定的方向,沿着这个方向振动的
光波能顺利通过偏振片,偏振方向与这个方向垂直的光不能通过,这个方向叫作“透振方
向”。
3.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,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。这种光是“自然光”。
4.偏振光
(1)自然光通过偏振片时,只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光波才能顺利通过。也
就是说,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
叫作偏振光。
知识点 2
光的偏振
(2)除了从太阳、白炽灯等光源直接发出的光以外,通常看到的绝大部分光,都是不同程度的
偏振光。自然光在玻璃、水面等表面反射时,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。
1.摄影技术中的应用;
2.汽车挡风玻璃上的应用;
3.液晶显示器上的应用;
4.立体电影中的应用。
知识点 3
偏振现象的应用
1.激光的特点
(1)相干性:只有频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的光才是相干光。激光是一种人工
产生的相干光,具有高度的相干性。
(2)平行度好:在传播很远的距离后,激光仍能保持一定的强度。
(3)亮度高:激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。
2.激光的应用
激光的相干性好,能像无线电波那样被调制,用来传递信息。精确测距、计算机中的光储存
技术,应用了它平行度好的特点。工业上的切割和焊接、医学上的“焊接”,应用了激光亮
度高的特点。
知识点 4
激光的特点与应用
知识辨析
1.自然光是在垂直于传播方向的平面上只沿着某个特定的方向振动吗
2.全息照相技术是利用激光平行度好的特点吗
3.激光能像无线电波那样用来传递信息吗
一语破的
1.不是。自然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。在垂直于传播方向的平面上只沿着某个特定的方向振动的光是偏振
光。
2.不是。全息照相技术利用了激光相干性好的特点。
3.能。激光具有电磁波的一切性质,可以用来传递信息。
1.自然光和偏振光的比较
关键能力 定点破
定点
对光的偏振现象的理解
自然光(非偏振光) 偏振光
振动方向 在垂直于光的传播方向的平面内,包含沿一切方向振动的光,且沿各个方向振动的光的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面内,光沿某个特定方向振动
举例 太阳、电灯、蜡烛火焰等直接发出的光 自然光在介质表面反射或折射形成的光
自然光经过偏 振片形成偏振光
2.对光的偏振的理解
(1)偏振片上的“狭缝”表示透振方向,而不是真实狭缝。
(2)只要光的振动方向不与透振方向垂直,就可以不同程度地通过偏振片,不过强度要比振动
方向与透振方向平行的光弱一些。
学科素养 题型破
题型 光的折射与全反射的综合问题分析
讲解分析
光从一种介质斜射入另一种介质时,会发生折射或全反射现象。关于光的折射、全反射
问题,解题思路如下:
1.解决光的折射问题的思路
(1)根据题意画出正确的光路图。
(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系,要注意入射角、折射角均以法线为标准。
(3)利用折射定律求解相关问题。
解题时要充分利用光路的可逆性原理。
2.解决全反射问题的思路
(1)确定光是从光密介质射入光疏介质。
(2)应用 sin C= 确定临界角。
(3)根据题设条件,判定光在传播时是否发生全反射。
(4)如发生全反射,画出入射角等于临界角时的临界光路图。
(5)运用几何关系、三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算,解决问题。
3.求光的传播时间的一般思路
(1)确定光在介质中的传播速度。全反射现象中,光在同种均匀介质中的传播速度不发生变
化,即v= 。
(2)确定光的传播路程l。结合光路图与几何关系进行确定。
(3)利用t= 求解光的传播时间。
典例呈现
例题 直角棱镜的折射率n=1.5【1】,其横截面如图所示,图中∠P=90°,∠M=30°。截面内一细
束与NP边平行的光线,从棱镜MN边上的O点射入【2】,经折射后射到NP边上。
(1)光线在NP边上是否会发生全反射【3】 说明理由。
(2)不考虑多次反射,求从MP边射出的光线与最初的入射光线夹角【4】的正弦值。
信息提取 画出大致光路图如图所示:
思路点拨 解答本题的思路如下:
解析 (1)由sin C= = < ,得C<60°
由几何关系,得
θ=90°-(30°-r)=60°+r>60°
即θ大于全反射临界角,因此光线在NP边上发生全反射。
(2)由光路图分析可知,从MP边射出的光线与最初的入射光线的夹角就是r'
由几何关系可得i'=90°-θ=i-r
在MN边,有sin i=n sin r,得sin r= =
所以cos r=
在MP边,有n sin i'= sin r', sin r'=n sin (i-r)= (sin i cos r-cos i sin r)=
答案 (1)见解析 (2)
素养解读 本题通过光的折射与全反射考查学生的综合分析和推理能力、数学运算能力。
通过对光学的学习,使学生对物质世界的认识进一步加深,能够运用所学知识解释一些光学
现象。第四章 光
6 光的偏振 激光
基础过关练
题组一 光的偏振
1.关于光的偏振现象,下列说法正确的是 ( )
A.自然界的光都是自然光
B.自然光通过一个偏振片后成为偏振光,偏振光再通过一个偏振片后又还原为自然光
C.光发生偏振现象说明光波是横波
D.光学镜头上的增透膜利用了光的偏振现象
2.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 ( )
A.光的偏振现象说明光是纵波
B.自然光垂直于OO'方向振动的光波的强度不相同
C.只将A绕OO'轴旋转30°时,屏上透射光的强度不为零
D.只将B绕OO'轴旋转180°时,屏上透射光的强度几乎为零
3.如图所示,白炽灯的右侧依次放置偏振片P和Q,A点位于P、Q之间,B点位于Q右侧,旋转偏振片P,A、B两点光的强度变化情况是 ( )
A.均不变 B.均有变化
C.A不变,B有变化 D.A有变化,B不变
4.旋光仪测糖溶液浓度原理:偏振光通过糖溶液后,迎着光看,偏振方向以传播方向为轴,旋转角θ,称“旋光角”,θ与糖溶液浓度有关,将θ测量值与标准值比较能确定含糖量。如图,有自然光源S,偏振片A、B,转动B使O处光最强,然后把被测样品P置于A、B间,则 ( )
A.O处光强一定为零
B.O处光强不会明显减弱
C.B转一角度使O处光强最大,B转过角度θ
D.通过转动A无法使O处光强再次达到最大
题组二 激光
5.有关激光的特点与应用,下列说法不正确的是 ( )
A.激光是一种人工产生的相干光,全息照相技术利用了激光相干性好的特点
B.激光具有良好的单色性,光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物
C.激光在医学上被当做“光刀”使用,但其亮度还不足以在金属上打孔、切割、焊接
D.用激光从各个方向照射参加核聚变的物质,利用光压可使反应物质“挤”在一起发生反应
6.。下列激光的特性及其应用,正确的是 ( )
A.实验室里用激光更容易完成双缝干涉实验和衍射实验,是利用激光纯净度高
B.医学上用激光“焊接”剥落的视网膜,是利用激光的相干性
C.激光束很容易给坚硬的材料打孔,是利用激光的平行度好
D.激光能够比较精确测量地球到月球的距离,是利用激光的亮度高
答案与分层梯度式解析
第四章 光
6 光的偏振 激光
基础过关练
1.C 由光源直接发出的自然光一般是非偏振光,但经过反射的光一般为偏振光,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,选项A错误;自然光通过一个偏振片后成为偏振光,偏振光再通过一个偏振片后不能还原为自然光,选项B错误;光发生偏振现象说明光波是横波,选项C正确;光学镜头上的增透膜利用了光的干涉现象,选项D错误。
2.C 光的偏振现象说明光是横波,选项A错误;自然光沿各个方向振动的光波的强度都相同,选项B错误;原来自然光通过两偏振片后在光屏C上透射光的强度最大,说明两偏振片的透振方向是平行的,只将A绕OO'轴旋转30°时,两偏振片的透振方向不垂直,屏上透射光的强度不为零,选项C正确;将B绕OO'轴旋转180°时,两偏振片的透振方向平行,透射光的强度最大,选项D错误。
3.C 旋转偏振片P,A处得到的是强度始终相同的偏振光,偏振光再经过偏振片Q,B处的光强随着P的转动而变化,当Q的透振方向与经过P的偏振光的振动方向垂直时,B处的光强最弱,选项C正确。
4.C 不放样品时,转动B使O处光最强,此时A、B的透振方向相同;放置样品后,由于样品会使经过A的偏振光旋转一个角度,所以此时穿过样品的偏振光振动方向与B的透振方向不再平行,O处光强将明显减弱,不一定为零,选项A、B错误。放入样品后,穿过样品的偏振光振动方向与B的透振方向存在夹角θ,若B转一角度使O处光强最大,则B转过角度θ;同理可知若A转一角度使O处光强最大,则A转过角度θ,选项C正确,D错误。
导师点睛 事实上,只要光的振动方向不与偏振片的透振方向垂直,它都可以不同程度地通过偏振片,不过强度要比振动方向与透振方向平行时弱一些。
5.C 激光是一种人工产生的相干光,全息照相技术利用了激光相干性好的特点,选项A正确;激光具有良好的单色性,光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物,选项B正确;激光在医学上被当作“光刀”使用,激光可以在金属上打孔、切割、焊接,选项C错误;用激光从各个方向照射参加核聚变的物质,利用光压可使反应物质“挤”在一起发生反应,选项D正确。
6.A 实验室里用激光更容易完成双缝干涉实验和衍射实验,是利用激光纯净度高,频率单一,相干性好的特点,选项A正确;医学上用激光“焊接”剥落的视网膜,是利用激光的亮度高,强度大,能量集中的特点,选项B错误;激光束很容易给坚硬的材料打孔,是利用激光的亮度高,强度大,能量集中的特点,选项C错误;激光能够比较精确测量地球到月球的距离,是利用激光的平行度好,选项D错误。
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