第十三章 第六节
请同学们认真完成练案[16]
(时间：30分钟 总分：50分)
基础夯实
一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)
1．关于自然光和偏振光，以下说法正确的是( B )
A．自然光包含着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相同
B．偏振光是在垂直于传播方向上，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．晚上月亮光是自然光
解析：光源发出的光，沿着各个方向振动的光的强度都相同的光，叫做自然光。沿某个特定方向振动的光叫做偏振光，故A错B对。偏振光不能通过偏振片还原为自然光，C错；月亮光是偏振光，D错。
2．如图所示，两光屏间放有两个透振方向相互平行的偏振片，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上，再通过偏振片Q。现以光的传播方向为轴使偏振片
P由图示位置旋转90°度，下列说法正确的是( D )
A．MN间为偏振光
B．PQ间为自然光
C．PQ间的光线亮度逐渐变暗
D．光屏N上的亮线逐渐变暗
解析：MP间为自然光，PN间为偏振光，故A、B错；PQ间亮度不变，光屏上亮度逐渐变暗，故C错D正确。
3．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 )
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
解析：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。
4．如图所示，一束自然光通过起偏器照射到光屏上，则图中光屏上发亮的有(起偏器上用箭头表示其透射方向)( ABD )
解析：自然光通过起偏器后成为偏振光，当偏振光的振动方向与起偏器的透振方向平行时能够通过，否则不能通过，所以A、B、D正确。
5．关于波动，下列说法正确的是( BD )
A．各种波均会发生偏振现象
B．用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹
C．声波传播过程中，介质中质点的运动速度等于声波的传播速度
D．已知地震波的纵波波速大于横波波速，此性质可用于横波的预警
解析：只有横波才能发生偏振现象，A错；白光是复色光，做单缝衍射和双缝干涉均能看到彩色条纹，B对；波在传播过程中的传播速度与介质运动速度是两回事，二者没有可比性，C错；在同一介质中，纵波传播速度大于横波的传播速度，D正确。
二、非选择题
6．将手电筒射出的光照到平面镜上，发生反射后，再用偏振片观察反射光，发现旋转偏振片时有什么现象？说明什么？
答案：当旋转偏振片时，观察到旋转偏振片时亮度变化，说明反射光是偏振光。
7．如图所示，杨氏双缝实验中，下述情况能否看到干涉条纹？简单说明理由。
(1)在单色自然光源S后加一偏振片P。
(2)在(1)情况下，再加P1、P2，P1与P2透射光方向垂直。
答案：(1)能。到达S1、S2的光是从同一线偏振光分解出来的，它们满足相干条件，能看到干涉条纹，且由于线偏振片很薄，对路程差的影响可忽略，干涉条纹的位置与间距和没有P时基本一致，只是强度由于偏振片的吸收作用而减弱。
(2)不能。由于从P1、P2射出的光方向相互垂直，不满足干涉条件，故光屏E被均匀照亮，但无干涉现象。
能力提升
一、选择题(1题为单选题，2～4题为多选题)
1．光的偏振现象说明光是横波，下列现象中不能反映光的偏振特性的是( D )
A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化
B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光
C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰
D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹
解析：通过手指的缝隙观察日光灯，看到彩色条纹是光的衍射现象。其余各项均是光的偏振现象，故选D。
2．“假奶粉事件”曾经闹得沸沸扬扬，奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定糖量。偏振光通过糖水溶液后，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的测量值与标度值相比较，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，最后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是( ACD )
A．到达O处光的强度会明显减弱
B．到达O处光的强度不会明显减弱
C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，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处光强度最大，偏振片A转过的角度等于α
解析：A、B之间不放糖溶液时，自然光通过偏振片A后，变成偏振光，通过B后到O。当在A、B间放糖溶液时，由于溶液的旋光作用，使通过A的偏振光振动方向转动了一定角度，到达O处的光强会明显减弱；但当B转过一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光振动方向一致时，O处光强又为最强，故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度；因为A、B的偏振方向一致，故转动偏振片A也可以。故选ACD。
3．如图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，让太阳光或白炽灯光通过狭缝S形成细光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2。现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于纸面的轴线转动，使反射光束1和透射光束2恰好垂直。在入射光线的方向上加偏振片P，偏振片与入射光线垂直，其透振方向在纸面内，这时看到的现象是( AD )
A．反射光束1消失
B．透射光束2消失
C．反射光束1和透射光束2都消失
D．偏振片P以入射光线为轴旋转90°角，透射光束2消失
解析：自然光射到界面上，当反射光与折射光垂直时，反射光和折射光的偏振方向相互垂直，且反射光的偏振方向与纸面垂直，折射光的透振方向与纸面平行，因此当在入射光线方向垂直放上透振方向在纸面内的偏振片P时，因垂直于纸面无光；反射光束1消失，A正确，B，C均错误；偏
振片转动90°，平行于纸面内的光消失，则透射光束2消失，D正确。
4．如图所示是一种利用温度敏感光纤测量物体温度的装置，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，从而使偏振光的偏振方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化。关于这种温度计的工作原理，正确的说法是( AC )
A．到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大
B．到达检偏器的光的偏振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小
C．到达检偏器的光的偏振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越小
D．到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越大
解析：温度变化越大，光纤的各个物理参量变化越大，光的偏振方向变化越大，光接收器接收的光强度会越小。
二、非选择题
5．一束光由真空入射到平面玻璃上，当其折射角为30°时，反射光恰好发生完全偏振(反射光线与折射光线垂直)，由此可以计算出玻璃的折射率是多少？此时的入射角称为起偏角，也叫布儒斯特角，试求折射率为n的介质的布儒斯特角的通用表达式。
答案： θ1＝arctann
解析：光由空气进入玻璃，光路图如图所示，根据折射定律可得n＝，而
θ1＋θ2＝90°
所以n＝＝cotθ2
由题意知θ2＝30°
n＝cot30°＝
所求的布儒斯特角为θ1，所以由n＝＝tanθ1
可得表达式为θ1＝arctann(共32张PPT)
物 理
选修3-4
·
人教版
新课标导学
第十三章
光
第六节 光
的
偏
振
【素养目标定位】
※
了解偏振现象，知道光是横波
※
知道自然光与偏振光的区别
※
了解偏振光的应用
【素养思维脉络】
1
课前预习反馈
2
课内互动探究
3
核心素养提升
4
课内随堂达标
5
课时强化作业
课前预习反馈
偏振现象
横波只沿某一特定的____________的现象称偏振现象。
自然光与偏振光
1．自然光
太阳、电灯等普通光源发生的光，包含着在垂直于传播方向上__________________的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都________。这种光是自然光。
2．偏振光
光在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定的____________。这种光叫做偏振光。
方向振动
知识点
1
知识点
2
沿一切方向振动
相同
方向振动
偏振光的应用
1．摄影技术中的应用
由于水或玻璃表面的反射光的干扰，常使景像不清楚，如果在照相机镜头前装一片______________，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以________反射光而使景像清晰。
偏振滤光片
知识点
3
减弱
2．偏振片在汽车挡风玻璃上的应用
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块__________，并使它们的透振方向跟水平方向成________角，就可以解决这一问题。
3．立体电影
立体电影也是利用了光的________原理。
偏振片
45°
偏振
『判一判』
(1)自然光是偏振光。
( )
(2)立体电影利用了光的偏振原理。
( )
(3)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的光。
( )
(4)光的偏振表明光是一种横波。
( )
(5)自然光与偏振光之间可以相互转化。
( )
(6)起偏器和检偏器都是偏振器。
( )
×
×
×
×
×
×
辨析思考
『选一选』
(多选)P是一偏振片，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
解析：只要光的振动方向不与偏振片的透振方向垂直，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。
ABD
『想一想』
(现象分析题)通过一块偏振片去观察电灯、蜡烛、月亮、反光的黑板，当以入射光线为轴转动偏振片时，看到的现象有何不同？
解析：通过一块偏振片去观察电灯、蜡烛时，透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化。因为灯光、烛光都是自然光，沿各个方向振动的光的强度相同，因此当偏振片旋转时，透射出来的光波的振动方向虽然改变了(肉眼对此不能感觉)，但光的强弱没有改变。月亮和黑板反射的光已经是偏振光，它们通过偏振片透射过来的光线的强弱会随偏振片的旋转发生周期性的变化。
课内互动探究
对光的偏振现象的理解
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相互垂直的偏振片，如果不戴这副眼镜，银幕上的图象就模糊不清了。这是为什么？
探究
思考讨论
提示：立体电影的光是偏振光。只有与偏振片透振方向一致的光才能通过。
1．偏振现象
(1)波的偏振
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，这种现象叫做偏振。如图所示。
归纳总结
②横波独有的特征
偏振现象是横波所特有的，故利用偏振现象可判断一列波是横波还是纵波。
2．光的偏振
(1)光属于电磁波，是横波，具有偏振性。从普通光源直接发出的光(自然光)，包含在垂直于光的传播方向上一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波是均匀的，不显示偏振性。
如图，自然光通过偏振片后变成偏振光，后面的屏是明亮的，转动偏振片时，偏振光的振动方向随之变化，但屏上亮度不变。
(2)自然光通过偏振片后，只有振动方向跟透振方向一致的光才能通过。这时的光只沿着一个特定的方向振动，显示偏振性。
如图，偏振光经过偏振片时，若光的振动方向与偏振片的“透振方向”平行，屏是亮的；若光的振动方向与偏振片的“透振方向”垂直，屏是暗的；若既不平行也不垂直，屏的亮度介于两者之间，随振动方向与“透振方向”的夹角变大，亮度逐渐变暗。
3．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(与起偏器的偏振方向一致)
(1)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和折射光线，尤其是二者互相垂直时，都是典型的偏振光，并且是完全偏振光，振动方向相互垂直。
(2)只有横波才能发生偏振现象，光是横波。
特别提醒
(2020·浙江省湖州市高二下学期期末)如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片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．A、B均不变
B．A、B均有变化
C．A不变，B有变化
D．A有变化，B不变
典
例
典题例析
C
解题指导：(1)思考自然光通过偏振片后有何变化。
(2)当P、Q的透振方向平行和垂直时对光有何影响。
解析：白炽灯发出的光为自然光，通过偏振片P后变成偏振光，旋转P，A点光的强度不变；当P与Q的偏振方向一致时，B点光的强度最大。当P与Q的偏振方向垂直时，B点光的强度最小，所以选项C正确。
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
对点训练
解析：光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光，而振动沿着特定方向的光就是偏振光，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，都能使感光片感光，D正确。
核心素养提升
偏振光的应用非常广泛。例如
(1)在摄影中的应用：在镜头前安装一片偏振滤光片，可以减弱进入镜头的反射光。
(2)电子表的液晶显示屏：在两块透振方向垂直的偏振片当中插进一个液晶盒，可以控制光线显示数字。
(3)夜晚行车时，车灯眩光的消除用的就是光的偏振原理。
(4)立体电影也利用了光的偏振原理。
偏振光的应用
(多选)如图所示是立体电影的工作原理图，观众戴上一副特殊的眼镜就能看到由立体电影放出的立体图象。关于立体电影，以下说法正确的是
(
)
案
例
BD
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象
D．产生立体视觉是因为人的两只眼睛同时观察物体时，在视网膜上形成的像并不完全相同
解析：放立体电影时有左右两架放影机同时工作，如上图所示，在每架放映机前装有一块偏振镜子，其偏振方向互相垂直，因此从放映机前偏振镜射出的两束偏振光的偏振方向互相垂直，这两束偏振光经屏幕反射其偏振方向不改变，观众眼睛所戴的偏振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，这样，左眼只能看到左边放映机映出的画面，右眼只能看到右边放映机映出的画面，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。
课内随堂达标
课时强化作业第十三章 第六节
沙场点兵·名校真题·实效检测
1．(2020·江苏省扬州中学第二学期质量检测)如图所示，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( B )
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
解析：光的偏振现象证明光是一种横波，故选B。
2．(2020·浙江省金华六校高二下学期检测)如图所示，让太阳光通过M上的小孔S后照射到M右方的一偏振片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，下列说法中正确的是( C )
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、暗交替变化
C．光屏上亮度不变
D．光屏上只有一条亮线随偏振片转动而转动
解析：因为太阳光为自然光，自然光沿各个方向振动的光的强度都相同，故光屏Q上的亮度不变，故选C。
3．(2020·山西省忻州市第一中学高二下学期期中)夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼，
严重影响行车安全(如图)。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玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施中可行的是( D )
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°
解析：此题要求自己车灯发出的光经对面车窗反射后仍能进入自己眼中，而对面车灯发出的光不能进入自己的眼中。若前窗的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平，从车灯发出的光照射到物体上反射回的光线将不能透过窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，所以A错误；若前窗玻璃与车灯玻璃透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能照射得司机睁不开眼，B错误；若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°，则车灯发出的光经物体反射后无法透射进本车窗内，却可以透射进对面车内，C错误，故D正确。
