4.6光的偏振 激光 课件-2021-2022学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册38张PPT
文档属性
| 名称 | 4.6光的偏振 激光 课件-2021-2022学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册38张PPT |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-07-29 07:28:00 | ||
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文档简介
第6节光的偏振 激光
第四章光
立体电影出现于1922年。它能产生三维立体效果,当观众戴上立体眼镜观看时,有身临其境的感觉,亦称“3D立体电影”。 你看过立体电影吗?看立体电影为什么要戴上特制的眼镜?你能解释其中的奥秘吗?
新知探究
知识点 偏振
偏振现象
横波中各点的振动方向总与波的传播方向垂直。
纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上。横波有偏振现象。
光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，光的偏振现象说明光是横波．
1
新知探究
知识点 光的偏振
偏振片：
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
新知探究
知识点 光的偏振
自然光：
太阳、电灯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，沿着各个方向振动的光波的强度都相同。
2
新知探究
知识点 光的偏振
例：下列说法正确的是( )。
A.自然光就是白光
B.自然光一定是复色光
C.单色光不是自然光
D.自然光可以是单色光,也可以是复色光
2
新知探究
知识点 光的偏振
【解析】自然光是指含有在垂直传播方向上沿一切方向振动的光,且沿着各个方向振动的光波的强度相同,可以是单一频率的光,也可以是不同频率的光,故D选项正确。
【答案】D
【点评】自然光与偏振光的不同在于振动是不是沿特定方向。
2
新知探究
知识点 光的偏振
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。
2
新知探究
知识点 光的偏振
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，会看到在旋转Q时光的亮度发生变化。
2
新知探究
知识点 光的偏振
2
新知探究
知识点 光的偏振
例1：对于光的偏振,下列说法正确的是( )。
A.振动方向只在某一个平面内的光是偏振光
B.从电灯等光源直接发出的光本身就是偏振光
C.转动偏振片去看电灯光,看到透射光亮度无变化,说明透射光不是偏振光
D.光的偏振现象使人们认识到光是一种横波
2
新知探究
知识点 光的偏振
【解析】光的偏振现象说明光是一种横波,选项D正确。偏振光是在与传播方向垂直的方向上只沿某个特定方向振动的光;在同一个与传播方向垂直的平面内,光可以有很多振动方向,因此选项A错误。电灯、太阳等光源发出的光都是自然光,选项B错误。只通过一个偏振片去观察电灯发出的光,此偏振片只相当于起偏器,转动此起偏器时,观察到的电灯光不会发生变化,也从另一个方面证明了电灯发出的光是自然光,同时所观察到的是偏振光,选项C错误。
【答案】D
2
新知探究
知识点 光的偏振
例2：如图所示,电灯S发出的光先后经过偏振片A和B,人眼在图中P处迎着光入射的方向观察,看不到光亮,则( )。
A.图中a是偏振光
B.图中b是偏振光
C.将B转过180°,将在P处看到光亮
D.将A转过90°,将在P处看到光亮
2
新知探究
知识点 光的偏振
【解析】电灯S发出的光是自然光,自然光沿各个方向的振动是均匀分布的,通过一个偏振片后透射光中只有沿偏振片透振方向振动的光,所以选项A错误,选项B正确。偏振片B只透过振动方向与其透振方向一致的偏振光,人眼在P处看不到光亮,说明其透振方向与偏振片A的透振方向垂直。将B转过180°后,其透振方向仍与偏振片A的透振方向垂直,人眼在P处依然看不到光亮,所以选项C错误。将B转过90°后,其透振方向与偏振片A的透振方向相同,人眼在P处能看到光亮,所以选项D正确。
【答案】BD
2
新知探究
知识点 光的偏振
例3：如图所示,P是一偏振片,P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向。下列四种入射光束中,照射P时能在P的另一侧观察到透射光的是( )。
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
2
新知探究
知识点 光的偏振
【解析】太阳光是自然光,沿各个方向振动的光都有,所以在偏振片另一侧可看到透射光;沿竖直方向振动的光,与P的透振方向相同,能透过偏振光;沿与竖直方向成45°角振动的光,有部分能透过偏振片P,故A、B、D正确。
【答案】ABD
【点评】偏振片的透振方向与光的振动方向即不平行又不垂直时有部分光透过。
2
新知探究
知识点 光的偏振
光偏振现象的应用
①摄影和摄像:在拍摄水中的景物时,让镜头滤光片的透振方向与反射光的偏振方向垂直,就可以减弱反射光,使被拍摄的对象的影像更清晰。
②液晶显示:液晶具有旋光性,在外电压作用下,这个性质会消失。在液晶显示中,液晶盒上下两偏振片的透振方向相互垂直。
2
新知探究
知识点 激光的特点及其应用
激光最初的中文名叫作“镭射”“莱塞”,是它的英文名称LASER的音译,是英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是“通过受激辐射光扩大”。激光应用很广泛,你知道有哪些应用吗?
3
新知探究
知识点 激光的特点及其应用
激光：
激光是一种通过人工方法获得的一种频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的光波。
3
新知探究
知识点 激光的特点及其应用
激光的特点及其应用
1．特点
(1)相干性：只有频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的光才是相干光．激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性．
(2)平行度好：在传播很远的距离后仍保持一定的强度；可以会聚到很小的一点．
(3)高亮度：它可以在很小空间和很短时间内聚集大到难以想象的能量．
3
新知探究
知识点 激光的特点及其应用
激光的特点及其应用
2．应用
激光的应用：应用它的相干性，激光能像无线电波那样进行调制，用来传递信息．应用平行度好，精密测距、计算机中的光储存技术．应用高亮度，工业上的切割和焊接；医学上的切割和“焊接”．
3
新知探究
知识点 激光的特点及其应用
全息照相
1．原理：将一束激光通过分光镜分成两束，一束光直接照射到感光底片上(称为参考光)，另一部分通过拍射物反射后再到达底片(称为
物光)．物光和参考光在底片相遇时会发生干涉，形成复杂的干涉条纹
，底片上某点的明暗程度反映了两束光叠加后到达这点时光波的强弱．也就是说记录了物光的全部信息和两束光的干涉条纹．
3
新知探究
知识点 激光的特点及其应用
全息照相
2．观察全息照片时要用激光照射照片，从另一侧面观察．
3
新知探究
知识点 激光的特点及其应用
例1：对于激光的认识,以下说法正确的是( )。
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中的各个方面
3
新知探究
知识点 激光的特点及其应用
【解析】普通光源发出的光是自然光,是非相干光。激光是人工产生的光,具有很好的相干性,激光已得到广泛的应用。所以选项C、D正确。
【答案】CD
【点评】 激光是人工产生的相干光,现在已经有很广泛的应用。
3
新知探究
知识点 激光的特点及其应用
例2：下列所述应用激光的事例中,说法正确的是( )。
A.激光平行度好可以用于测距
B.激光能量十分集中,医疗中外科研制的“激光刀”就利用了这个特点,而且有效地减少了细菌的感染
C.激光的亮度高,可以用于室内照明
D.激光的相干性好,可用于全息照相
3
新知探究
知识点 激光的特点及其应用
【解析】激光平行度好,即使传播了很远的距离之后,它仍保持一定的强度,此特点可用于激光测距,选项A正确。激光的亮度高,能量十分集中,可应用于金属的加工、激光医疗、激光美容、激光武器等,选项B正确。激光具有很好的相干性,可应用于全息照相,由于它记录了光的相位信息,所以看起来跟真的一样,立体感较强,选项D正确。激光亮度高,但是单色的,因此不能用于室内照明,所以选项C错误。
【答案】ABD
3
新知探究
知识点 激光的特点及其应用
例3：关于全息照相,下列说法中正确的是( )。
A.普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息,而全息照相技术还可以记录光波的相位信息
B.全息照片的拍摄利用了光的衍射现象
C.激光的出现使全息技术得到了长足的发展
D.立体电影的拍摄利用的是全息照相技术
3
新知探究
知识点 激光的特点及其应用
【解析】由全息照相的原理可知A对,B错;立体电影的拍摄是利用了光的偏振,故D错。
【答案】AC
【点评】全息照相利用了激光的相干性。
3
新知探究
1.在拍摄日落时的水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是( )
A．减少阳光在水面上反射光
B．阻止阳光在水面的反射光进入照相机镜头
C．增强光由水面射入空气中的折射光强度
D．减弱光由水面射入空气中的折射光强度
课堂训练
解析：在照相机镜头前装一个偏振片，使它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使景像清晰。
答案：B
课堂训练
2.由下列哪些现象可以说明光是横波( )
A．光的干涉和衍射现象
B．光的折射现象
C．光的全反射现象
D．光的偏振现象
课堂训练
解析：根据光能发生干涉和衍射现象，说明光是一种波，具有波动性；光的折射现象仅反映了光通过两种介质的界面时的一种传播现象，不能说明光是横波；根据光的全反射现象，说明光由光密介质进入光疏介质和由光疏介质进入光密介质会有不同的现象；光的偏振现象说明振动方向与光的传播方向垂直，即说明光是横波，所以正确选项为D。
答案：D
课堂训练
3. 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．透过偏振片的光强先增强，然后又减少到零
B．透过的光强先增强，然后减少到非零的最小值
C．透过的光强在整个过程中都增强
D．透过的光强先增强，再减弱，然后又增强
课堂训练
解析：起偏器和检偏器的偏振方向垂直时，没有光通过即光强为零。偏振方向平行时，光强度达到最大。当其中一个偏振片转动180°的过程中，两偏振片的方向由垂直到平行再到垂直，所以通过的光先增强，又减少到零，所以答案为A。
答案：A
课堂训练
4. 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( )
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°，透射光束2消失
课堂训练
解析：自然光在柱体表面反射时，反射光与折射光都是偏振光，当使反射光束1和透射光束2恰好垂直时，光束1的光振动方向垂直于纸面，而光束2的光振动方向平行于纸面。当入射光线的方向上加偏振片P后，偏振片与入射光线垂直，其透振方向在纸面内，此时反射光束1应消失，A正确，B、C错误；当偏振片P以入射光线为轴旋转90°角时，其透振方向垂直于纸面，则光束2消失，D正确。
课堂训练
谢谢
第四章光
立体电影出现于1922年。它能产生三维立体效果,当观众戴上立体眼镜观看时,有身临其境的感觉,亦称“3D立体电影”。 你看过立体电影吗?看立体电影为什么要戴上特制的眼镜?你能解释其中的奥秘吗?
新知探究
知识点 偏振
偏振现象
横波中各点的振动方向总与波的传播方向垂直。
纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上。横波有偏振现象。
光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，光的偏振现象说明光是横波．
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新知探究
知识点 光的偏振
偏振片：
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”。
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新知探究
知识点 光的偏振
自然光：
太阳、电灯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，沿着各个方向振动的光波的强度都相同。
2
新知探究
知识点 光的偏振
例：下列说法正确的是( )。
A.自然光就是白光
B.自然光一定是复色光
C.单色光不是自然光
D.自然光可以是单色光,也可以是复色光
2
新知探究
知识点 光的偏振
【解析】自然光是指含有在垂直传播方向上沿一切方向振动的光,且沿着各个方向振动的光波的强度相同,可以是单一频率的光,也可以是不同频率的光,故D选项正确。
【答案】D
【点评】自然光与偏振光的不同在于振动是不是沿特定方向。
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知识点 光的偏振
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。
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新知探究
知识点 光的偏振
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，会看到在旋转Q时光的亮度发生变化。
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新知探究
知识点 光的偏振
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新知探究
知识点 光的偏振
例1：对于光的偏振,下列说法正确的是( )。
A.振动方向只在某一个平面内的光是偏振光
B.从电灯等光源直接发出的光本身就是偏振光
C.转动偏振片去看电灯光,看到透射光亮度无变化,说明透射光不是偏振光
D.光的偏振现象使人们认识到光是一种横波
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知识点 光的偏振
【解析】光的偏振现象说明光是一种横波,选项D正确。偏振光是在与传播方向垂直的方向上只沿某个特定方向振动的光;在同一个与传播方向垂直的平面内,光可以有很多振动方向,因此选项A错误。电灯、太阳等光源发出的光都是自然光,选项B错误。只通过一个偏振片去观察电灯发出的光,此偏振片只相当于起偏器,转动此起偏器时,观察到的电灯光不会发生变化,也从另一个方面证明了电灯发出的光是自然光,同时所观察到的是偏振光,选项C错误。
【答案】D
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知识点 光的偏振
例2：如图所示,电灯S发出的光先后经过偏振片A和B,人眼在图中P处迎着光入射的方向观察,看不到光亮,则( )。
A.图中a是偏振光
B.图中b是偏振光
C.将B转过180°,将在P处看到光亮
D.将A转过90°,将在P处看到光亮
2
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知识点 光的偏振
【解析】电灯S发出的光是自然光,自然光沿各个方向的振动是均匀分布的,通过一个偏振片后透射光中只有沿偏振片透振方向振动的光,所以选项A错误,选项B正确。偏振片B只透过振动方向与其透振方向一致的偏振光,人眼在P处看不到光亮,说明其透振方向与偏振片A的透振方向垂直。将B转过180°后,其透振方向仍与偏振片A的透振方向垂直,人眼在P处依然看不到光亮,所以选项C错误。将B转过90°后,其透振方向与偏振片A的透振方向相同,人眼在P处能看到光亮,所以选项D正确。
【答案】BD
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知识点 光的偏振
例3：如图所示,P是一偏振片,P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向。下列四种入射光束中,照射P时能在P的另一侧观察到透射光的是( )。
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
2
新知探究
知识点 光的偏振
【解析】太阳光是自然光,沿各个方向振动的光都有,所以在偏振片另一侧可看到透射光;沿竖直方向振动的光,与P的透振方向相同,能透过偏振光;沿与竖直方向成45°角振动的光,有部分能透过偏振片P,故A、B、D正确。
【答案】ABD
【点评】偏振片的透振方向与光的振动方向即不平行又不垂直时有部分光透过。
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知识点 光的偏振
光偏振现象的应用
①摄影和摄像:在拍摄水中的景物时,让镜头滤光片的透振方向与反射光的偏振方向垂直,就可以减弱反射光,使被拍摄的对象的影像更清晰。
②液晶显示:液晶具有旋光性,在外电压作用下,这个性质会消失。在液晶显示中,液晶盒上下两偏振片的透振方向相互垂直。
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知识点 激光的特点及其应用
激光最初的中文名叫作“镭射”“莱塞”,是它的英文名称LASER的音译,是英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是“通过受激辐射光扩大”。激光应用很广泛,你知道有哪些应用吗?
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知识点 激光的特点及其应用
激光：
激光是一种通过人工方法获得的一种频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的光波。
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知识点 激光的特点及其应用
激光的特点及其应用
1．特点
(1)相干性：只有频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的光才是相干光．激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性．
(2)平行度好：在传播很远的距离后仍保持一定的强度；可以会聚到很小的一点．
(3)高亮度：它可以在很小空间和很短时间内聚集大到难以想象的能量．
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知识点 激光的特点及其应用
激光的特点及其应用
2．应用
激光的应用：应用它的相干性，激光能像无线电波那样进行调制，用来传递信息．应用平行度好，精密测距、计算机中的光储存技术．应用高亮度，工业上的切割和焊接；医学上的切割和“焊接”．
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知识点 激光的特点及其应用
全息照相
1．原理：将一束激光通过分光镜分成两束，一束光直接照射到感光底片上(称为参考光)，另一部分通过拍射物反射后再到达底片(称为
物光)．物光和参考光在底片相遇时会发生干涉，形成复杂的干涉条纹
，底片上某点的明暗程度反映了两束光叠加后到达这点时光波的强弱．也就是说记录了物光的全部信息和两束光的干涉条纹．
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知识点 激光的特点及其应用
全息照相
2．观察全息照片时要用激光照射照片，从另一侧面观察．
3
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知识点 激光的特点及其应用
例1：对于激光的认识,以下说法正确的是( )。
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中的各个方面
3
新知探究
知识点 激光的特点及其应用
【解析】普通光源发出的光是自然光,是非相干光。激光是人工产生的光,具有很好的相干性,激光已得到广泛的应用。所以选项C、D正确。
【答案】CD
【点评】 激光是人工产生的相干光,现在已经有很广泛的应用。
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新知探究
知识点 激光的特点及其应用
例2：下列所述应用激光的事例中,说法正确的是( )。
A.激光平行度好可以用于测距
B.激光能量十分集中,医疗中外科研制的“激光刀”就利用了这个特点,而且有效地减少了细菌的感染
C.激光的亮度高,可以用于室内照明
D.激光的相干性好,可用于全息照相
3
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知识点 激光的特点及其应用
【解析】激光平行度好,即使传播了很远的距离之后,它仍保持一定的强度,此特点可用于激光测距,选项A正确。激光的亮度高,能量十分集中,可应用于金属的加工、激光医疗、激光美容、激光武器等,选项B正确。激光具有很好的相干性,可应用于全息照相,由于它记录了光的相位信息,所以看起来跟真的一样,立体感较强,选项D正确。激光亮度高,但是单色的,因此不能用于室内照明,所以选项C错误。
【答案】ABD
3
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知识点 激光的特点及其应用
例3：关于全息照相,下列说法中正确的是( )。
A.普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息,而全息照相技术还可以记录光波的相位信息
B.全息照片的拍摄利用了光的衍射现象
C.激光的出现使全息技术得到了长足的发展
D.立体电影的拍摄利用的是全息照相技术
3
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知识点 激光的特点及其应用
【解析】由全息照相的原理可知A对,B错;立体电影的拍摄是利用了光的偏振,故D错。
【答案】AC
【点评】全息照相利用了激光的相干性。
3
新知探究
1.在拍摄日落时的水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是( )
A．减少阳光在水面上反射光
B．阻止阳光在水面的反射光进入照相机镜头
C．增强光由水面射入空气中的折射光强度
D．减弱光由水面射入空气中的折射光强度
课堂训练
解析：在照相机镜头前装一个偏振片，使它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使景像清晰。
答案：B
课堂训练
2.由下列哪些现象可以说明光是横波( )
A．光的干涉和衍射现象
B．光的折射现象
C．光的全反射现象
D．光的偏振现象
课堂训练
解析：根据光能发生干涉和衍射现象，说明光是一种波，具有波动性；光的折射现象仅反映了光通过两种介质的界面时的一种传播现象，不能说明光是横波；根据光的全反射现象，说明光由光密介质进入光疏介质和由光疏介质进入光密介质会有不同的现象；光的偏振现象说明振动方向与光的传播方向垂直，即说明光是横波，所以正确选项为D。
答案：D
课堂训练
3. 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．透过偏振片的光强先增强，然后又减少到零
B．透过的光强先增强，然后减少到非零的最小值
C．透过的光强在整个过程中都增强
D．透过的光强先增强，再减弱，然后又增强
课堂训练
解析：起偏器和检偏器的偏振方向垂直时，没有光通过即光强为零。偏振方向平行时，光强度达到最大。当其中一个偏振片转动180°的过程中，两偏振片的方向由垂直到平行再到垂直，所以通过的光先增强，又减少到零，所以答案为A。
答案：A
课堂训练
4. 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( )
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°，透射光束2消失
课堂训练
解析：自然光在柱体表面反射时，反射光与折射光都是偏振光，当使反射光束1和透射光束2恰好垂直时，光束1的光振动方向垂直于纸面，而光束2的光振动方向平行于纸面。当入射光线的方向上加偏振片P后，偏振片与入射光线垂直，其透振方向在纸面内，此时反射光束1应消失，A正确，B、C错误；当偏振片P以入射光线为轴旋转90°角时，其透振方向垂直于纸面，则光束2消失，D正确。
课堂训练
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