高中物理人教版选修3-4 13.6 光的偏振导学案含答案

光的偏振
课程目标引航
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．知道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。
情景思考导入
2012年1月11日国产3D动画大片《大闹天宫》全线上映，我们在观看立体电影时需要戴一副特制的眼镜。你知道这是为什么吗？特制的眼镜有什么作用呢？

提示：这一切都跟偏振光有关。立体电影拍摄时是利用偏振光。放映时也是偏振光，戴的眼镜是偏振片。
基础知识梳理
1．偏振现象
在纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向____，在横波中，各点的振动方向总与波的传播方向____，不同的横波，振动方向可能不同。
(1)自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向上沿____________的光，而且沿各个方向振动的光波____都相同，这样的光叫做自然光。
(2)偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后，其振动方向沿着偏振片的____，这样的光称为偏振光。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____，入射角变化时偏振的程度也有所变化。
(3)偏振现象：偏振方向与透振方向平行的光都通过偏振片，偏振方向与透振方向____的光不能通过偏振片，这种现象称为偏振现象。
思考：为什么偏振现象说明光是一种横波？
2．偏振现象在生产生活中的应用
(1)摄影中应用偏振光：为了消除反射光的影响，在镜头前安装一片偏振片，让它的透射方向与反射光的偏振方向____，阻挡了反射光进入镜头。
(2)电子表的液晶显示屏：两块透振方向互相垂直的偏振片当中插进一个液晶盒，液晶各向异性的属性，特别是当偏振光经过液晶时，其振动方向会旋转90°，这种性质叫做液晶的______。利用这种特性控制让光通过或不通过，从而显示数字的形状。
思考：当戴上偏振片眼镜观察水面时，能够清楚地看到水中的游鱼，试解释其中的道理。
重点难点突破
一、自然光与偏振光的比较
自然光(非偏振光) 偏振光
光的来源 直接从普通光源发出的光 自然光通过起偏振器后的光
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波的强度都相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某一特定方向(与起偏振器透振方向一致)

特别警示
偏振现象在生活中非常普遍，并不是只有自然光通过偏振片后才变为偏振光，生活中除光源直接发出的光外，我们看到的绝大部分光都是偏振光。如自然光射到水面时的反射光和折射光，尤其是二者互相垂直时，都是典型的偏振光。
二、偏振光的应用
1．观看立体电影
双眼视差：左右两只眼睛看外界图像时的差别叫做双眼视差。
在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们同时分别拍下同一物体的两个画像，放映时把两个画像同时映在银幕上。如果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面，就可以使观众得到立体感。为此，在放映时，有两个放像机，每个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的偏振方向与左面放像机上的偏振方向相同，右眼偏振片的偏振方向与右面放像机上的偏振方向相同，这样，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观看，在人的脑海中就形成立体化的影像了。
2．汽车车灯
汽车在夜间公路上行驶与对面的车辆相遇时，为了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。如果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己的车灯发出的光，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。
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，只需戴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。
特别警示
应用偏振光时使用的镜片叫偏振片。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，这个方向叫做“透振方向”，只有沿透振方向振动的光才能通过该偏振片。
随堂练习巩固
1关于偏振，下列说法中正确的是(　　)。
A．只有横波才有偏振现象
B．只有纵波才有偏振现象
C．偏振是一切波的特有现象
D．横波和纵波都具有偏振现象
2对于自然光和偏振光，以下认识中正确的是(　　)。
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．电灯发出的光透过偏振片，旋转偏振片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
3如图所示，让灯光通过偏振片P，在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，转动Q观察通过两块偏振片的透射光。当透射的光线最强时，记录P、Q放置的位置关系，如果在这一位置处将P转动90°，在Q的另一侧观察到的现象是(　　)。

A．射出光线的强度保持不变
B．有光线射出，强度变弱
C．有光线射出，强度变强
D．无光线射出
4在杨氏干涉实验装置的双缝后面各放置一个偏振片，若两个偏振片的透振方向相互垂直，则(　　)。
A．光屏上仍有干涉条纹，但亮条纹的亮度减小
B．光屏上仍有干涉条纹，但亮条纹的亮度增大
C．干涉条纹消失，光屏上一片黑暗
D．干涉条纹消失，但仍有光照射到光屏上
5一段时间以来，“假奶粉事件”闹得沸沸扬扬。奶粉的碳水化合物(糖)含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是(　　)。

A．到达O处的光波的强度会明显减弱
B．到达O处的光波的强度不会明显减弱
C．将偏振片B转动一个角度，使得O处的光波的强度最大，偏振片B转过的角度等于α
D．将偏振片A转动一个角度，使得O处的光波的强度最大，偏振片A转过的角度等于α






















基础知识梳理答案：
1．平行　垂直　(1)各个方向振动　强度　(2)透振方向　偏振光　(3)垂直
思考
提示：如图所示，反射光和折射光垂直时，反射光和折射光都是完全偏振光，它们的振动方向也互相垂直。反射光的振动方向垂直于纸面，折射光的振动方向沿着纸面。如果光是纵波，上述现象不会出现。

2．(1)垂直　(2)旋光性
思考
提示：在水面反射的光对人眼产生干扰，使人不能清楚地看到水面下的东西，从水面反射的光中包含很多偏振光，偏振光眼镜可阻挡这些偏振光进入眼睛，这时可以比较清楚地看到水中的情景。
随堂练习巩固答案：
1．A
2．A　本题考查自然光与偏振光的区别、产生及鉴别。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；自然光通过偏振片时，只有与偏振片透振方向一致的光才能通过，沿其他方向振动的光被偏振片吸收，所以通过偏振片后的透射光是偏振光，而不论通过几个偏振片，所以选项B是错误的；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，只有选项A正确。
3．D　灯光为自然光，振动方向沿各个方向，经偏振片后振动方向沿某一特定方向，为偏振光。由于光波为横波，在透射的光线最强时，两个偏振片P、Q的透振方向平行，当偏振片P转动90°后，两个偏振片透振方向垂直。能够透射过P的光线不能够透射过Q，所以在偏振片Q的另一侧看不到任何光线。
4．D　双缝后分别放置偏振片后，由于两偏振片的透振方向相互垂直，不满足相干条件，不能出现干涉条纹，但仍有光照射到光屏上。
5．ACD　偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向旋转一个角度，所以经过偏振片A获得的偏振光经过P后旋转一个角度α，这将与偏振片B的透振方向不一致，到达O处的光的强度会明显减弱，A项正确；要想使O处的光的强度最大，可将偏振片B或A旋转一个角度α，因此C、D项正确。