人教版（2019）高中物理 选择性必修第一册 第4章 第6节 光的偏振激光课件

第6节　光的偏振　激光
核心素养
物理观念
科学思维
科学态度与责任
1.认识振动中的偏振现象。
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.了解激光的特点和应用，应用激光观察全息照片。
掌握偏振及激光的应用。
体验现代科技的神奇、培养对科学的兴趣。
知识点一　偏振、光的偏振、偏振现象的应用
[观图助学]
如图所示是立体电影中的图片。为什么立体电影会产生如此神奇的效果？
提示　 立体电影同时放映着从不同角度同时拍摄的场景，且这两台放映机采用互相垂直的偏振光进行放映，只有戴上偏振方向也互相垂直的偏振光眼镜，才能保证每只眼镜正好通过与其检偏方向相同的偏振光，再经人的大脑整合，形成强烈立体感的场景。
1.横波与纵波的特点
横波中各点的振动方向总与波的传播方向______。纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在__________上。____波有偏振现象。
2.自然光和偏振光
(1)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于______方向上沿______方向振动的光，沿着各个方向振动的光波的强度都相同。
(2)偏振光：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。
垂直
同一直线
横
传播
一切
3.光的偏振
偏振现象
只有沿偏振片的“______方向”振动的光波才能通过偏振片
结论
偏振现象表明，光是一种____波
偏振光的形成
①自然光通过________后，得到偏振光
②自然光在介质表面反射时，______光和_____光都是偏振光
偏振现象的应用
①把偏振片装在照相机镜头前
②电子表的液晶显示
透射
横
偏振片
反射
折射
[思考判断]
(1)偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同。( )
(2)自然光通过偏振片后成为偏振光。( )
(3)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。( )
(4)如果偏振片的透振方向与偏振光的振动方向垂直，偏振光不能透过偏振片。( )
(5)光的偏振现象说明光是一种纵波。( )
(6)自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光。( )
×
×
×
√
√
√
激光的特点及其应用
知识点二　激　光
特点
性质
应用
相干性
只有频率______、相位差______、偏振方向______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
光纤通信
平行度
激光的________非常好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度
精确的测距；读取光盘上记录的信息等
高亮度
它可以在很小的______和很短的______内集中很大的______
用激光束切割、焊接；医学上可以用激光做“光刀”；激发核反应等
相同
恒定
一致
平行度
空间
时间
能量
[思考判断]
(1)激光是自然界普遍存在的一种光。( )
(2)激光是一种人工产生的相干光。( )
(3)用激光做双缝干涉实验这是应用了激光具有高度的相干性的特点。( )
(4)激光精确测距利用激光的平行度好的特点。( )
(5)激光切割利用激光平行度好的特点。( )
×
×
√
√
√
如图所示，取一个偏振片P，让阳光通过偏振片P，在P的另一侧观察，可以看到偏振片是透明的；在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，会看到什么现象？这说明什么？
[观察探究]
核心要点
自然光和偏振光
提示　会看到在旋转Q时光的亮度发生变化。
[探究归纳]
1.偏振片和透振方向
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，只有沿着某个特定方向振动的光波才能顺利通过偏振片，这个方向叫作“透振方向”。
2.光的偏振现象表明光是横波。
3.自然光与偏振光的比较
?
自然光(非偏振光)
偏振光
不
同
点
光的
来源
直接从光源发出的光
自然光通过起偏器后的光或由某种介质反射或折射的光
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，光振动沿某个特定方向(与起偏器透振方向一致)
相同点
不管是自然光还是偏振光，传播方向与振动方向一定垂直
[试题案例]
[例1] (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，则下列说法中正确的是(　　)
A.此时A、B的透振方向平行
B.只有将B绕OO′轴顺时针旋转90°，屏上透射光的强度才会最弱，几乎为零
C.将A、B中的任意一个绕OO′轴旋转90°，屏上透射光的强度都会最弱，几乎为零
D.将A沿顺时针旋转180°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零
解析　当A、B两偏振片的透振方向平行时，光屏上光的强度最大；当二者透振方向垂直时，光屏上光的强度最弱，几乎为零，由此可知选项A、C正确。
答案　AC
方法凝炼
(1)自然光通过一个偏振片成为偏振光，透射光的偏振方向与偏振片的放置有关，但光的强度与偏振片的方向无关。
(2)偏振光通过偏振片时，透光的强度与偏振光的振动方向和偏振片的透振方向的夹角大小有关。
[针对训练1] 如图所示，让太阳光(自然光)通过M上的小孔S后照射到M右方的偏振片P上，P的右侧再放一光屏Q，现使P绕着平行于光传播方向的轴匀速转动一周，则关于光屏Q上的亮度变化情况，下列判断中正确的是(　　)
A.只有当偏振片转到某一适当位置时光屏被照亮，其他位置时光屏上无亮光
B.光屏上亮度基本不变
C.光屏上亮、暗交替变化出现
D.光屏上只有一条亮线随偏振片的转动而转动
解析　太阳光是自然光，光在垂直于光的传播方向的平面内，光的振动沿任意方向，且各个方向上的光振动强度相同，所以旋转偏振片只能改变光振动的方向，不能改变光的强度。
答案　B
核心要点
激光及其应用
激光与自然光的区别
[要点归纳]
自然光
激光
原子的发光方向及时刻不确定
原子的发光方向及时刻相同
颜色多样
颜色单一
不能发生干涉
能发生干涉
非相干光
人工产生的相干光
传播中发散严重
平行度好、传播中几乎不发散
亮度远远小于激光
亮度高
[试题案例]
[例2] (多选)关于激光与自然光，下列说法正确的是(　　)
A.激光是只含一种频率的光，而自然光是含有各种色光频率的光，所以激光的相干性好
B.自然光是由物质的原子发射出来的，而激光是人工产生的，所以激光不是由物质的原子发射出来的
C.激光和自然光都具有相同的本质，它们都具有波动特性
D.相干性好是激光与普通光的根本区别
解析　激光的频率也有一定的范围，不能错误地理解激光单色性好的含义，所有的光都是由物质的原子发射的，故A、B项错误。
答案　CD
方法凝炼　激光的特点、作用以及与其对应的应用
特点
作用
应用实例
相干性好
可进行调制、传递信息
光纤通信、全息照相
平行度好
传播很远距离仍能保持一定强度，可精确测距、测速
激光雷达
可会聚于很小的一点，记录信息密度高
DVD、VCD、CD机、计算机光驱
亮度高
可在很小空间、短时间内集中很大能量
激光切割、焊接、打孔、医疗手术
[针对训练2] 激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是(　　)
A.激光是纵波
B.频率相同的激光在不同介质中的波长相同
C.两束频率不同的激光能产生干涉现象
D.利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
答案　D