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学案word版含答案
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学案word版含答案 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 606.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-05-10 06:17:41 | ||
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文档简介
第6节 光的偏振 激光
【学习目标】
1．通过观察光的偏振现象，知道光是横波。
2．知道偏振光和自然光的区别，能运用偏振知识解释生活中的一些常见光学现象。
3．了解激光的特性，能举例说明激光技术在生产生活中的应用。
【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。
三、激光
1．激光的特点及应用：
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
2．激光的其它应用：激光还是科学研究的有力工具。
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；
利用激光，可以研究分子的运动和化学反应的过程；
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。
【考点研析】
任务一：光的偏振现象及其应用
[例1] (多选)毒奶粉作为食品加工业中的添加剂或调味剂，做成了糖果面包等，让人防不胜防．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．如下图所示，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
[变式1]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
任务二：激光的特点及其应用
[例2] (多选)下列说法中正确的是( )
A．如果地球表面没有大气层，太阳照亮地球的范围要比有大气层时略大些
B．激光是一种人工产生的相干光，因此可对它进行调制来传递信息
C．激光雷达能根据多普勒效应测出目标的运动速度，从而对目标进行跟踪
D．从本质上说激光是一种横波
[变式2] (多选)关于激光与自然光，下列说法正确的是( )
A．激光的频率单一，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，它们都是由原子的跃迁产生的
D．相干性好是激光与普通光的根本区别
【答案提示】
[例1] 答案： ACD
[变式1] 答案： C
[例2] 答案： BCD
[变式2] 答案： ACD
【学习目标】
1．通过观察光的偏振现象，知道光是横波。
2．知道偏振光和自然光的区别，能运用偏振知识解释生活中的一些常见光学现象。
3．了解激光的特性，能举例说明激光技术在生产生活中的应用。
【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。
三、激光
1．激光的特点及应用：
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
2．激光的其它应用：激光还是科学研究的有力工具。
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；
利用激光，可以研究分子的运动和化学反应的过程；
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。
【考点研析】
任务一：光的偏振现象及其应用
[例1] (多选)毒奶粉作为食品加工业中的添加剂或调味剂，做成了糖果面包等，让人防不胜防．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．如下图所示，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
[变式1]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
任务二：激光的特点及其应用
[例2] (多选)下列说法中正确的是( )
A．如果地球表面没有大气层，太阳照亮地球的范围要比有大气层时略大些
B．激光是一种人工产生的相干光，因此可对它进行调制来传递信息
C．激光雷达能根据多普勒效应测出目标的运动速度，从而对目标进行跟踪
D．从本质上说激光是一种横波
[变式2] (多选)关于激光与自然光，下列说法正确的是( )
A．激光的频率单一，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，它们都是由原子的跃迁产生的
D．相干性好是激光与普通光的根本区别
【答案提示】
[例1] 答案： ACD
[变式1] 答案： C
[例2] 答案： BCD
[变式2] 答案： ACD