4.6光的偏振 激光— 2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理选择性必修第一册课件24张PPT
文档属性
| 名称 | 4.6光的偏振 激光— 2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理选择性必修第一册课件24张PPT |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 824.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-05-05 07:59:09 | ||
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文档简介
第四章 第6节 光的偏振 激光
问题导入
在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么？
知识梳理
一、机械波的偏振
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”。横波的振动方向称为“偏振方向”。
说明：让绳穿过一块带有狭缝的木板，将狭缝与振动方向平行放置，绳上的横波能穿过狭缝(如图甲)；将狭缝与振动方向垂直放置，横波则不能穿过狭缝(如图乙)。而对于纵波，例如在一条弹簧上传播的纵波，无论狭缝的取向如何，波都能穿过。
结论：偏振现象表明光是一种横波
二、光的偏振
1．情景探究：
(1)让阳光或灯光通过偏振片 P，在 P 的另一侧观察(如图甲)，观察透射光的强度有什么变化？如果以光的传播方向为轴旋转偏振片 P，透射光的强度又如何变化吗？
可以看到偏振片是透明的，只是透射光暗了一些；继续旋转偏振片 P，透射光的强度不发生变化。
(2)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，观察通过两块偏振片的透射光的强度变化？
当偏振片Q的透振方向与偏振片 P的透振方向平行时，透射强度与只有偏振片P时的强度一样(如图乙)。继续旋转偏振片Q，亮度变暗，当偏振片Q的透振方向与偏振片 P的透振方向垂直时，亮度最暗(如图丙)。
(3)上面演示的现象说明光是属于纵波还是横波？
2．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”。
3．偏振光：光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。例如通过偏振片的光波就是偏振光。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偏振光。
3．偏振现象的应用：
(1)摄影技术中的应用：拍摄池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物时，由于水面和玻璃表面的反射光的干扰，景象会不清楚。如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，转动滤光片，让它的透振方向与水面和玻璃表面的反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光，而使水下和玻璃后的景象清晰。
(2)3D眼镜：就是一对透振方向互相垂直的偏振片。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A} 特点
应用
相干性
激光具有频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的特点，具有高度的相干性
光纤通信
平行度
激光的平行度非常好，传播很远的距离仍能保持一定的强度
激光测距；为武器提供目标指引
亮度
它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量
用激光束切割、焊接；医学上可以用激光做“光刀”切开皮肤、切除肿瘤，“焊接”剥落的视网膜
三、激光
2．激光的其它应用：激光还是科学研究的有力工具。
(1)以激光为光源，科学家们可以深入研究原子、分子和固体材料的光谱，从而了解这些物质的结构；
(2)利用激光，可以研究分子的运动和化学反应的过程；
(3)利用激光制作的高精度光钟，可以实现对频率和时间的超高精度测量，这是人类能完成的最准确的测量之一。
判一判
(1)自然光是偏振光。( × )
(2)凡是波都有偏振现象。( × )
(3)反射可以引起自然光的偏振。( √ )
(4)拍摄水中游鱼时，在镜前装一偏振片是利用光的偏振现象。( √ )
(5)自然光与偏振光之间可以相互转化。( × )
(6)激光不能像无线电波那样用来传播信息。( × )
重点突破
[例1]两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯的前面以致没有光通过．如果将其中的一片旋转180°，在旋转过程中，将会产生下述的哪一种现象( )
A．透过偏振片的光先增强，然后又减弱到零
B．透过的光先增强，然后减弱到非零的最小值
C．透过的光在整个过程中都增强
D．透过的光先增强，再减弱，然后又增强
任务一：光的偏振现象及其应用
[变式1] (多选)在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q，在Q的后边放上光屏，如图所示，则下列说法正确的是( )
A．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度不变
B．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度时强时弱
C．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度不变
D．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度时强时弱
答案：BD
[例2] (多选)对激光的认识，下列说法中正确的是( )
A．普通光源发出的光都是激光
B．激光是自然界普遍存在的一种光
C．激光是一种人工产生的相干光
D．激光已经深入到我们生活的各个方面
任务二：激光的特点及其应用
答案：CD
[变式2] (多选)关于激光与自然光，下列说法中正确的是( )
A．激光只含一种频率的光，而自然光含有各种频率的光，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电磁本质，它们都是电磁波
D．激光与自然光没有区别
巩固训练
1．在拍摄日落水面下的景物时，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
答案： A
5．(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( )
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
答案： BD
7．电子表的显示屏利用了液晶的旋光性，当液晶上不加电压时，偏振光通过液晶时偏振方向会旋转90°，这就是液晶的旋光性；如果在液晶上加上电压，则旋光性消失．有一种电子表的显示屏是透明的，而在显示数字的笔画处不透光，则上下两个偏振片的透振方向相互________；笔画处为________电极，因此加上电压时变为________的．
答案：垂直 透明 不透明
谢谢观看！
问题导入
在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么？
知识梳理
一、机械波的偏振
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”。横波的振动方向称为“偏振方向”。
说明：让绳穿过一块带有狭缝的木板，将狭缝与振动方向平行放置，绳上的横波能穿过狭缝(如图甲)；将狭缝与振动方向垂直放置，横波则不能穿过狭缝(如图乙)。而对于纵波，例如在一条弹簧上传播的纵波，无论狭缝的取向如何，波都能穿过。
结论：偏振现象表明光是一种横波
二、光的偏振
1．情景探究：
(1)让阳光或灯光通过偏振片 P，在 P 的另一侧观察(如图甲)，观察透射光的强度有什么变化？如果以光的传播方向为轴旋转偏振片 P，透射光的强度又如何变化吗？
可以看到偏振片是透明的，只是透射光暗了一些；继续旋转偏振片 P，透射光的强度不发生变化。
(2)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，观察通过两块偏振片的透射光的强度变化？
当偏振片Q的透振方向与偏振片 P的透振方向平行时，透射强度与只有偏振片P时的强度一样(如图乙)。继续旋转偏振片Q，亮度变暗，当偏振片Q的透振方向与偏振片 P的透振方向垂直时，亮度最暗(如图丙)。
(3)上面演示的现象说明光是属于纵波还是横波？
2．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”。
3．偏振光：光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。例如通过偏振片的光波就是偏振光。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偏振光。
3．偏振现象的应用：
(1)摄影技术中的应用：拍摄池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物时，由于水面和玻璃表面的反射光的干扰，景象会不清楚。如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，转动滤光片，让它的透振方向与水面和玻璃表面的反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光，而使水下和玻璃后的景象清晰。
(2)3D眼镜：就是一对透振方向互相垂直的偏振片。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A} 特点
应用
相干性
激光具有频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的特点，具有高度的相干性
光纤通信
平行度
激光的平行度非常好，传播很远的距离仍能保持一定的强度
激光测距；为武器提供目标指引
亮度
它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量
用激光束切割、焊接；医学上可以用激光做“光刀”切开皮肤、切除肿瘤，“焊接”剥落的视网膜
三、激光
2．激光的其它应用：激光还是科学研究的有力工具。
(1)以激光为光源，科学家们可以深入研究原子、分子和固体材料的光谱，从而了解这些物质的结构；
(2)利用激光，可以研究分子的运动和化学反应的过程；
(3)利用激光制作的高精度光钟，可以实现对频率和时间的超高精度测量，这是人类能完成的最准确的测量之一。
判一判
(1)自然光是偏振光。( × )
(2)凡是波都有偏振现象。( × )
(3)反射可以引起自然光的偏振。( √ )
(4)拍摄水中游鱼时，在镜前装一偏振片是利用光的偏振现象。( √ )
(5)自然光与偏振光之间可以相互转化。( × )
(6)激光不能像无线电波那样用来传播信息。( × )
重点突破
[例1]两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯的前面以致没有光通过．如果将其中的一片旋转180°，在旋转过程中，将会产生下述的哪一种现象( )
A．透过偏振片的光先增强，然后又减弱到零
B．透过的光先增强，然后减弱到非零的最小值
C．透过的光在整个过程中都增强
D．透过的光先增强，再减弱，然后又增强
任务一：光的偏振现象及其应用
[变式1] (多选)在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q，在Q的后边放上光屏，如图所示，则下列说法正确的是( )
A．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度不变
B．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度时强时弱
C．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度不变
D．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度时强时弱
答案：BD
[例2] (多选)对激光的认识，下列说法中正确的是( )
A．普通光源发出的光都是激光
B．激光是自然界普遍存在的一种光
C．激光是一种人工产生的相干光
D．激光已经深入到我们生活的各个方面
任务二：激光的特点及其应用
答案：CD
[变式2] (多选)关于激光与自然光，下列说法中正确的是( )
A．激光只含一种频率的光，而自然光含有各种频率的光，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电磁本质，它们都是电磁波
D．激光与自然光没有区别
巩固训练
1．在拍摄日落水面下的景物时，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
答案： A
5．(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( )
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
答案： BD
7．电子表的显示屏利用了液晶的旋光性，当液晶上不加电压时，偏振光通过液晶时偏振方向会旋转90°，这就是液晶的旋光性；如果在液晶上加上电压，则旋光性消失．有一种电子表的显示屏是透明的，而在显示数字的笔画处不透光，则上下两个偏振片的透振方向相互________；笔画处为________电极，因此加上电压时变为________的．
答案：垂直 透明 不透明
谢谢观看！