4.6光的偏振 激光 课件—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（28张PPT）
文档属性
| 名称 | 4.6光的偏振 激光 课件—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（28张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-08-12 13:09:22 | ||
图片预览
文档简介
光的偏振 激光
光的偏振
光的波动性 光的干涉、衍射
光波是横波 光的偏振
机械横波与纵波的区别
机械波穿过狭缝
只有横波有偏振现象 而纵波无偏振问题
如何检验光的横波性呢？---用偏振片检验
通光方向
通
不通
形象说明偏振片的原理
通光方向
腰横别扁担进不了城门
1. 线偏振光
线偏振光的图示
也叫面偏振光 偏振光 完全偏振光
光源的偏振状态
在纸面内振动
垂直纸面的振动
2．自然光
乱
是各个振动的无规混杂
普通光源发光：
在垂直传播方向的平面内
各个方向的光振动全有
各个振动方向的强度相等
3.偏振光的获取
问题： 如何从普通光源中取得偏振光呢？
方法： （1）偏振片法 （2）反射折射法
检偏器
检 偏
起偏器
方法： （1）用起偏器获取偏振光
a.一般入射角的情况
反射光 折射光都是部分偏振光
反射光中
垂直入射面振动占优
折射光中
平行入射面振动占优
方法： （2）布儒斯特定律
b.特殊入射角的情况
1 ) 两光偏振状态
反射光 -- 完全偏振光
折射光 -- 部分偏振光
2 )反射光线与折射光线垂直
(起偏角或布儒斯特角 )
入射角满足
4、布儒斯特定律
光在两各向同性介质表面入射时
如果入射角与两介质折射率存在下述关系
反射光成为只有垂直振动的线偏振光
这就是布儒斯特定律
偏振现象的应用
在相机前加偏振片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，可消除水面和玻璃表面的反射光，而使图像清晰。
应用一：拍摄
两块透振方向相互垂直的偏振片
当中插进一个液晶盒，
盒内液晶层的上下是透明的电极板，它们刻成了数字笔画的形状。
应用二：液晶显示
如果两玻璃板之间加上电压，旋光性消失，光线将不会通过第二块偏振片． 这个电极的区域变暗。
有光线进入,通过第一个偏振片后，成了偏振光。
通过液晶时，如果上下两极板没有电压，光的偏振方向会被液晶旋转90°（液晶的旋光性）.于是它能通过第二块偏振片第二块偏振片下面是反射镜，光线被反射回来，这时液晶看起来是透明的。
电极刻成了数字的笔画的形状，用这种方法就可以显示数字。
应用三：立体电影
偏光镜头 立体电影
汽车车灯
汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为了避免双方车灯的眩目，司机都关闭大灯，只开小灯，放慢车速，以免发生车祸。如驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，而且规定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45度角，那么，司机从前窗只能看到自已的车灯发出的光，而看不到对面车灯的光，这样，汽车在夜间行驶时，即不要熄灯，也不要减速，可以保证安全行车。
另外，在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁不开。由于光是横波，所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向振动的。因此，只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光。
1. 物体发光的微观机理
物质中的原子受到激发以后，原子能量增加，处于不稳定状态，要向低能态跃迁。在向低能态跃迁的过程中，会发出光。
普通光源（白炽灯、日光灯、高压水银灯）的发光过程为自发辐射。各原子自发辐射发出的光彼此独立，频率、振动方向、相位不一定相同——为非相干光。
激光
2.激光及其产生
（1）概念：激光准确内涵是“辐射的受激发射的光放大”。
（2）产生机理：
原子受激辐射后发生跃迁
某些物质的原子中的粒子受光或电刺激，使低能级的原子变成高能级原子，在向低能态跃迁时辐射出相位、频率、方向等完全相同的光，这种光叫作激光。
3.激光的发展史
1958年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文，奠定了激光发展的基础。
1960年，美国加利福尼亚州休斯航空公司实验室的研究员梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器。
1965年，第一台可产生大功率激光的器件--二氧化碳激光器诞生。
1967年，第一台Ｘ射线激光器研制成功。
梅曼和第一只激光器
红宝石激光器
气体激光器
固体激光器
液体激光器
半导体激光器
1.激光的特性
（1）相干性应用：光纤通讯、激光全息技术
（2）平行度好：测距、测速（激光雷达测速）
信息存储和阅读（DVD、CD唱机、计算机光盘）
（3）亮度高（能量高）：工业切割、焊接；
医学“光刀”、焊接。
利用强激光产生的高压引发核聚变。
激光的特性及应用
形形色色的激光武器
激光枪
高能激光武器（强激光武器、激光炮）
利用高功能激光摧毁敌方卫星、导弹、飞机、坦克等大型目标的武器。（现仍在研制阶段）
“魟鱼”激光致盲武器
1982年开始研制，1990年1--3月在野外试验成功，海湾战争中装配在美军第七步兵师，参加了“沙漠盾牌”和“沙漠风暴”作战。
激光弦目描准具（英国）
是一种激光致盲描准具，1982年马鸟战争期间安装在“竞技神”号战舰上，实战中效果良好，造成3架阿根廷飞机失事。所有这一切均是保密的。直致1989年英军舰“考文垂”号上因帆布未盖好才被记者拍下照片，1990年公布于世。
再见
光的偏振
光的波动性 光的干涉、衍射
光波是横波 光的偏振
机械横波与纵波的区别
机械波穿过狭缝
只有横波有偏振现象 而纵波无偏振问题
如何检验光的横波性呢？---用偏振片检验
通光方向
通
不通
形象说明偏振片的原理
通光方向
腰横别扁担进不了城门
1. 线偏振光
线偏振光的图示
也叫面偏振光 偏振光 完全偏振光
光源的偏振状态
在纸面内振动
垂直纸面的振动
2．自然光
乱
是各个振动的无规混杂
普通光源发光：
在垂直传播方向的平面内
各个方向的光振动全有
各个振动方向的强度相等
3.偏振光的获取
问题： 如何从普通光源中取得偏振光呢？
方法： （1）偏振片法 （2）反射折射法
检偏器
检 偏
起偏器
方法： （1）用起偏器获取偏振光
a.一般入射角的情况
反射光 折射光都是部分偏振光
反射光中
垂直入射面振动占优
折射光中
平行入射面振动占优
方法： （2）布儒斯特定律
b.特殊入射角的情况
1 ) 两光偏振状态
反射光 -- 完全偏振光
折射光 -- 部分偏振光
2 )反射光线与折射光线垂直
(起偏角或布儒斯特角 )
入射角满足
4、布儒斯特定律
光在两各向同性介质表面入射时
如果入射角与两介质折射率存在下述关系
反射光成为只有垂直振动的线偏振光
这就是布儒斯特定律
偏振现象的应用
在相机前加偏振片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，可消除水面和玻璃表面的反射光，而使图像清晰。
应用一：拍摄
两块透振方向相互垂直的偏振片
当中插进一个液晶盒，
盒内液晶层的上下是透明的电极板，它们刻成了数字笔画的形状。
应用二：液晶显示
如果两玻璃板之间加上电压，旋光性消失，光线将不会通过第二块偏振片． 这个电极的区域变暗。
有光线进入,通过第一个偏振片后，成了偏振光。
通过液晶时，如果上下两极板没有电压，光的偏振方向会被液晶旋转90°（液晶的旋光性）.于是它能通过第二块偏振片第二块偏振片下面是反射镜，光线被反射回来，这时液晶看起来是透明的。
电极刻成了数字的笔画的形状，用这种方法就可以显示数字。
应用三：立体电影
偏光镜头 立体电影
汽车车灯
汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为了避免双方车灯的眩目，司机都关闭大灯，只开小灯，放慢车速，以免发生车祸。如驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，而且规定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45度角，那么，司机从前窗只能看到自已的车灯发出的光，而看不到对面车灯的光，这样，汽车在夜间行驶时，即不要熄灯，也不要减速，可以保证安全行车。
另外，在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁不开。由于光是横波，所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向振动的。因此，只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光。
1. 物体发光的微观机理
物质中的原子受到激发以后，原子能量增加，处于不稳定状态，要向低能态跃迁。在向低能态跃迁的过程中，会发出光。
普通光源（白炽灯、日光灯、高压水银灯）的发光过程为自发辐射。各原子自发辐射发出的光彼此独立，频率、振动方向、相位不一定相同——为非相干光。
激光
2.激光及其产生
（1）概念：激光准确内涵是“辐射的受激发射的光放大”。
（2）产生机理：
原子受激辐射后发生跃迁
某些物质的原子中的粒子受光或电刺激，使低能级的原子变成高能级原子，在向低能态跃迁时辐射出相位、频率、方向等完全相同的光，这种光叫作激光。
3.激光的发展史
1958年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文，奠定了激光发展的基础。
1960年，美国加利福尼亚州休斯航空公司实验室的研究员梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器。
1965年，第一台可产生大功率激光的器件--二氧化碳激光器诞生。
1967年，第一台Ｘ射线激光器研制成功。
梅曼和第一只激光器
红宝石激光器
气体激光器
固体激光器
液体激光器
半导体激光器
1.激光的特性
（1）相干性应用：光纤通讯、激光全息技术
（2）平行度好：测距、测速（激光雷达测速）
信息存储和阅读（DVD、CD唱机、计算机光盘）
（3）亮度高（能量高）：工业切割、焊接；
医学“光刀”、焊接。
利用强激光产生的高压引发核聚变。
激光的特性及应用
形形色色的激光武器
激光枪
高能激光武器（强激光武器、激光炮）
利用高功能激光摧毁敌方卫星、导弹、飞机、坦克等大型目标的武器。（现仍在研制阶段）
“魟鱼”激光致盲武器
1982年开始研制，1990年1--3月在野外试验成功，海湾战争中装配在美军第七步兵师，参加了“沙漠盾牌”和“沙漠风暴”作战。
激光弦目描准具（英国）
是一种激光致盲描准具，1982年马鸟战争期间安装在“竞技神”号战舰上，实战中效果良好，造成3架阿根廷飞机失事。所有这一切均是保密的。直致1989年英军舰“考文垂”号上因帆布未盖好才被记者拍下照片，1990年公布于世。
再见