5.3 光的偏振 课件 (4)

课件38张PPT。 光的偏振知识与技能
1．通过实验，认识偏振现象，知道只有横波才有偏振现象。
2．了解偏振光和自然光的区别，从光的偏振现象知道光是横波。
3．了解日常见到的光多数是偏振光，了解偏振光在生产生活中的一些应用。过程与方法
1．从机械波的横波特点入手，采用对比的手段和方法，探究光波的类型。
2．列举日常生活中大量光的偏振知识的应用，引导学生加深理解。情感态度与价值观
1．让学生了解偏振现象在生产、生活、科技等方面的应用，培养学生科学探索的精神。
2．加深对光的波动性理解，开阔学生的视野。1.光的偏振现象，说明光是________。
2．偏振片由特定的材料制成，每个偏振片都有一个________的方向，只有沿着这个方向振动的光波________通过偏振片，这个方向叫做________方向。
3．通过偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动。这种光叫做________。
4．请举例说明光的偏振现象的应用实例：摄影、________________等等。答案：
1．横波
2．特定　才能　透振
3．偏振光
4．电子表的液晶显示
知识点1 偏振现象
(1)狭缝对横波、纵波的影响
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，纵波都能自由通过狭缝；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，这种现象叫做横波的偏振。如图13－6－1所示。图13－6－1(2)自然光和偏振光
①自然光：从普通光源直接发出的自然光是无数偏振光的无规则集合，所以直接观察时不能发现光强偏于哪一个方向。这种沿着各个方向振动的光波强度都相同的光叫自然光。
②偏振光：自然光通过偏振片后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过，这时的光只沿着一个特定的方向振动，这种光就叫做偏振光。(3)偏振片的特点
偏振片是由特殊材料制成的，其“狭缝”用肉眼不能看见，它只允许振动方向与“狭缝”平行的光波通过。通过偏振片后，自然光就变成了偏振光。如图13－6－2所示，普通光源S发出的光经过偏振片时，后面的光屏是明亮的，说明光透过了偏振片，若转动偏振片，光屏上亮度不变，说明透过光的强度不变，由此可知，自然光沿着各个方向振动的光波的强度都相同。图13－6－2若偏振光再经过一个偏振片后，情况会怎样呢？如图13－6－3所示，当两偏振片的“狭缝”平行时，光屏上仍有亮光。当两偏振片的“狭缝”相互垂直时，透射光的强度几乎为零，光屏上是暗的。如图13－6－4所示。图13－6－3图13－6－4注意：①在如图13－6－3和如图13－6－4所示中P偏振片叫起偏器，Q偏振片叫检偏器。
②偏振片并非刻有狭缝，而是具有一种特性，即存在一个偏振方向，只让平行于该方向振动的光通过，其他振动方向的光被吸收了。
(4)偏振光的意义
只有横波才能发生偏振现象，光的偏振现象说明光是横波。【例1】如图13－6－5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处将看到光亮图13－6－5【答案】B、D
【解析】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。从电灯直接发出的光为自然光，则A错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B对；设通过A的光沿竖直方向振动，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，则P点无光亮，将B转过180°后，P处仍无光亮，即C错；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片。则偏振光能通过B；即在P处有光亮，亦即D对。【思维点悟】本题考查自然光和偏振光的特征，以及偏振光的获得方法。开始时P处看不到光亮，是由于A、B两偏振片的偏振方向相互垂直，将A或B转过90°均可在P处看到光亮，其实，在A或B转动过程中，P处都有光亮，只是当A或B转过90°时，P处光亮最大而已。
本题易错之处主要表现在：其一是对自然光和偏振光的特征不熟悉；其二是对偏振片的作用不清楚。对应练习
1．如图13－6－6所示，P是偏振片，P的透振方向(用带箭头的实线表示)为竖直方向。下列四种入射光束中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光？(　　)
A．太阳光
B．沿竖直方向振动的光
C．沿水平方向振动的光
D．沿与竖直方向成45°角振动的光图13－6－6解析：根据光的现象，只要光的振动方向不与偏振片的狭缝垂直，光都能通过偏振片。太阳光、沿竖直方向振动的光、沿与竖直方向成45°角振动的光均能通过偏振片。故A、B、D正确。
答案：A、B、D知识点2 偏振现象的应用
(1)偏振光的两种产生方式
①让自然光通过偏振片；②自然光射到两种介质的交界面上，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。
注意：平时我们所看到的光，除直接从光源射来的以外都是偏振光。(2)偏振光的应用
①摄影技术中的应用
光的偏振现象有很多应用。如在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常使景象不清楚，如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可使反射来的偏振光不能进入照相机内，从而可拍出清晰的照片。故人们把偏振滤光片叫做摄像机的“门卫”。②偏振片在汽车挡风玻璃上的应用
偏振片——汽车司机的福音。在夜间行车时，迎面开来的车灯眩光常常使司机看不清路面，容易发生事故。如果在每辆车灯玻璃上和司机坐席前面的挡风玻璃上安装一片偏振片，并使它们的透振方向跟水平方向成45°角，就可以解决这一问题。这时，从对面车灯射来的偏振光，由于振动方向跟司机座前挡风玻璃偏振片的透振方向垂直，所以不会射进司机眼里。而从自己的车灯射出去的偏振光，由于振动方向跟自己的挡风玻璃上的偏振片的透振方向相同，所以司机仍能看清自己灯照亮的路面和物体。③立体电影
立体电影也是利用光的偏振原理。
【例2】关于立体电影，以下说法正确的是(　　)
A．观众戴上特制眼镜是为了防止伤害眼睛
B．这副眼镜其实就是一对偏振方向互相垂直的偏振片
C．戴上特制眼镜的观众若只用一只眼睛看，则银幕上只是一片光亮而无图像
D．产生立体视觉是因为人的两只眼睛同时观察物体时，形成的在视网膜上的像并不完全相同【答案】B、D
【解析】放立体电影时有左右两架放影机同时工作，如图13－6－7所示，在每架放映机前有一块偏振镜子，其偏振方向互相垂直，因此从放映机前偏振镜射出
图13－6－7　立体电影示意图的两束偏振光的偏振方向互相垂直，这两束偏振光经银幕反射其偏振方向不改变，观众眼睛所戴的偏光眼镜的两只镜片偏振方向互相垂直，且左眼镜片跟左边放映机前偏振镜的偏振方向一致，右眼镜片跟右边放映机前面偏振镜的偏振方向一致。这样，左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，两眼看到的画面略有差别，因而产生立体感，因此B、D选项正确。
【思维点悟】这是一个偏振现象实际应用的题目，看立体电影必须用偏振片才能达到立体的效果。对应练习
2．在拍摄日落时的水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是
(　　)
A．减少阳光在水面上反射光
B．阻止阳光在水面的反射光进入照相机镜头
C．增强光由水面射入空气中的折射光强度
D．减弱光由水面射入空气中的折射光强度解析：在照相机镜头前装一个偏振片，使它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使景像清晰。
答案：B
偏振光的两种产生方式
(1)让自然光通过偏振片；
(2)自然光射到两种介质的交界面上，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。
注意：平时我们所看到的光，除直接从光源射来的以外都是偏振光。【例3】如图13－6－8所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象。这个实验表明 (　　)
A．光是电磁波　　　　　 B．光是一种横波
C．光是一种纵波 D．光是概率波图13－6－8【答案】B
【解析】偏振现象是横波特有的，光的偏振现象说明光是一种横波，选项B正确。
光的偏振在实际中的应用
偏振眼镜由偏振膜与眼镜片胶合成的偏振眼镜片装上眼镜架而成。
偏振膜是偏振眼镜的核心部件，偏振眼镜的功能，主要取决于偏振膜。
偏振膜的应用实例眩光(光亮耀眼的光)往往是由各种光滑表面反射而来的镜式反射光和由粗糙表面反射来的漫反射光重叠而成的，其中漫反射光是极不规则的，它们极其复杂地自行交错叠加，因此本质上是一种非偏振光，然而镜式反射光是经平面反射而成的，它至少已经是部分偏振化了。大部分天然眩光都是从水平的平面(如水泥路面、水面、沙漠、桌面、玻璃台板、纸面等)或垂直平面(如黑板、窗户、玻璃、荧光屏等)反射而来，它含有大量的水平方向或垂直方向振动的直线偏振光，如果让它进入眼睛，视网膜上的神经在它的电场作用下，就比较容易产生疲劳的感觉，而且视物不清，这对人眼是有害的。所以要清除眩光，只要将反射光中的直线偏振光去掉就行了。各种用途的偏振眼镜就是根据这个原理而设计的。
将偏振膜光轴置竖直方向，就能拦掉水平偏振光而制成“太阳镜”、“钓鱼镜”、“司机镜”等偏振眼镜。偏振眼镜与普通太阳镜不同，后者是将各种振动方向的光都普遍地加以吸收、削弱，只能使总的光量变弱一些，因此在消除水平振动的眩光的同时，就不可避免地削弱了其它方向振动的光，从而使视场变得太暗，而光线太暗，也会促使视觉疲劳，对人眼引起不良影响。而偏振眼镜对其它方向振动的光吸收很少，所以可以两者兼顾。比较有效地保护眼睛。偏振眼镜除了可减弱视场明度外，尚可增加视觉的美感，一般景色在透过偏振镜片后，便可显得更为柔和与深沉，这是一种野外使用的高级太阳镜。对于钓鱼爱好者来说，通常鱼塘前方是一片明朗的天空，强烈的反射光入眼使人难受，甚至看不清水面上的浮子。钓鱼者戴上这种眼镜，就可避免上述情况，所以这种眼镜又可称为“钓鱼镜”。司机开车奔驰在水泥路面或柏油路面上，路面的太阳反射光会刺激眼睛，容易使眼睛产生疲劳，造成安全隐患，戴上这种偏振眼镜，即使长时间开车也不易因反射光而产生眼睛疲劳，所以这种眼镜又可称为“司机镜”。
对于学生来说，教室黑板的反光是一个普遍存在的问题，通常发生在前面几排窗户对面的位置。反光使学生看不清黑板上的字迹，影响学生视力和学习。若将偏振膜的透光轴装成水平方向，制成“学生镜”，就可以解决这一问题。以上几种偏振眼镜片都制成叠合结构，耐冲击力强，即使受到强烈冲击镜片破坏，也不会发生碎片飞溅而伤害眼睛，具有安全防护功效，是一种安全眼镜。偏振眼镜片也可以制成各种度数的单视球镜片，满足不同视力的人的需要。