高中物理 5.3光的偏振1課件 魯科選修34

1、2021/8/11 星期三1第3節(jié) 光的偏振2021/8/11 星期三21、引入：在縱波中，振動(dòng)方向總是跟波的傳播方向在同一直線上在橫波中，振動(dòng)方向總是垂直于波的傳播方向，但不同的橫波，振動(dòng)方向可以不同例如一列橫波沿水平方向傳播，質(zhì)點(diǎn)在豎直平面內(nèi)可能沿著上下方向振動(dòng)，也可能沿著左右方向振動(dòng)，也可能沿著任何其他方向振動(dòng)當(dāng)然，對(duì)于一個(gè)確定的橫波，它的振動(dòng)方向是確定的2021/8/11 星期三32、實(shí)驗(yàn)：取一根軟繩，一端固定在墻上，手持另一端上下抖動(dòng)，就在軟繩上形成一列橫波.現(xiàn)在，讓軟繩穿過(guò)一塊帶有狹縫的木板，如果狹縫與振動(dòng)方向平行，則振動(dòng)可以通過(guò)狹縫傳到木板的另一側(cè)（圖甲）如果狹縫與振動(dòng)方向垂直，

2、則振動(dòng)就被狹縫擋住而不能向前傳播（圖乙）2021/8/11 星期三4如果將這根繩換成細(xì)軟的彈簧，前后推動(dòng)彈簧形成縱波，則無(wú)論狹縫怎樣放置，彈簧上的縱波都可以通過(guò)狹縫傳播到木板的另一側(cè)（如下圖） 2021/8/11 星期三5 受上面實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)，我們可以利用類似的實(shí)驗(yàn)來(lái)判斷光波是橫波還是縱波偏振片由特定的材料制成，它上面有一個(gè)特殊的方向（叫做透振方向），只有振動(dòng)方向與透振方向平行的光波才能通過(guò)偏振片偏振片對(duì)光波的作用就像上圖中的狹縫對(duì)于機(jī)械波的作用一樣 現(xiàn)在利用偏振片代替上面的帶有狹縫的木板，來(lái)做光學(xué)實(shí)驗(yàn)2021/8/11 星期三62021/8/11 星期三7當(dāng)只有一塊偏振片時(shí)，以光的傳播方向?yàn)檩S

3、旋轉(zhuǎn)偏振片，透射光的強(qiáng)度不變當(dāng)兩塊偏振片的透振方向平行時(shí)，透射光的強(qiáng)度最大，但是，比通過(guò)一塊偏振片時(shí)要弱當(dāng)兩塊偏振片的透振方向垂直時(shí)，透射光的強(qiáng)度最弱，幾乎為零.2021/8/11 星期三83、產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因1、太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同這種光叫做自然光 .2021/8/11 星期三92、自然光通過(guò)第一個(gè)偏振片（叫做起偏器）之后，只有振動(dòng)方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通過(guò)也就是說(shuō)，通過(guò)第一個(gè)偏振片的光波，在垂直于傳播方向的平面上，只沿著一個(gè)特定的方向振動(dòng)這種光叫做偏振光 橫波只沿著某一個(gè)特定的方向振

4、動(dòng)，稱為波的偏振只有橫波才有偏振現(xiàn)象2021/8/11 星期三103、通過(guò)第一個(gè)偏振片的偏振光再通過(guò)第二個(gè)偏振片（稱為檢偏器）時(shí)，如果兩個(gè)偏振片的透振方向平行，那么，通過(guò)第一個(gè)偏振光的振動(dòng)方向跟第二個(gè)偏振片的透振方向平行，透射光的強(qiáng)度最大2021/8/11 星期三114、如果兩個(gè)偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的振動(dòng)方向跟第二個(gè)偏振片的透振方向垂直，偏振光不能通過(guò)第二個(gè)偏振片，透射光的強(qiáng)度為零 所以，光是一種橫波 2021/8/11 星期三12下一章我們會(huì)知道，光是電磁波,電磁波是橫波，電磁波中電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的振動(dòng)方向都與電磁波的傳播方向垂直實(shí)驗(yàn)指出，光波的感光作用和生理作用等主要

5、是由電場(chǎng)強(qiáng)度E所引起的，因此常將E的振動(dòng)稱為光振動(dòng)在與光波傳播方向垂直的平面內(nèi)，光振動(dòng)的方向可以沿任意的方向光振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻分布的光就是自然光光振動(dòng)沿著特定方向的光就是偏振光 4.偏振現(xiàn)象的應(yīng)用2021/8/11 星期三13光的偏振現(xiàn)象并不罕見(jiàn)除了從光源（如太陽(yáng)、電燈等）直接發(fā)出的光以外，我們通常看到的絕大部分光，都是偏振光自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，如果光入射的方向合適，使反射光與折射光之間的夾角恰好是90，這時(shí)，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直2021/8/11 星期三14 光的偏振現(xiàn)象有很多應(yīng)用如在拍攝日落時(shí)水面下的景物、池中的游魚、玻璃櫥窗里的陳列物的照片時(shí)，由于水

6、面或玻璃表面的反射光的干擾，常使景像不清楚如果在照相機(jī)鏡頭前裝一片偏振濾光片，讓它的透振方向與反射光的偏振方向垂直，就可以減弱反射光而使景像清晰偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：拍攝2021/8/11 星期三15液晶顯示器是一個(gè)由上下兩片導(dǎo)電玻制成的液晶盒，盒內(nèi)充有液晶，四周用密封材料膠框密封，盒的兩個(gè)外側(cè)貼有偏光片。 偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：液晶顯示2021/8/11 星期三16偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：液晶顯示如果有光線進(jìn)入,通過(guò)第一個(gè)偏振片后，將被液晶分子逐漸改變偏振方向.由于光線沿著分子排列的方向傳播，光線最終將從另一端射出如果兩玻璃板之間加上電壓，分子排列方向?qū)⑴c電場(chǎng)方向平行，光線由于不能扭轉(zhuǎn)將不會(huì)通過(guò)第二個(gè)極板202

7、1/8/11 星期三17液晶顯示器就是利用這一特性，在上下兩片柵欄相互垂直的偏光板之間充滿液晶，利用電場(chǎng)控制液晶的轉(zhuǎn)動(dòng)不同的電場(chǎng)大小就會(huì)形成不同的灰階亮度偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：液晶顯示2021/8/11 星期三181、汽車車燈汽車夜間在公路上行駛與對(duì)面的車輛相遇時(shí)，為了避免雙方車燈的眩目，司機(jī)都關(guān)閉大燈，只開小燈，放慢車速，以免發(fā)生車禍。如駕駛室的前窗玻璃和車燈的玻璃罩都裝有偏振片，而且規(guī)定它們的偏振化方向都沿同一方向并與水平面成45度角，那么，司機(jī)從前窗只能看到自已的車燈發(fā)出的光，而看不到對(duì)面車燈的光，這樣，汽車在夜間行駛時(shí)，即不要熄燈，也不要減速，可以保證安全行車。另外，在陽(yáng)光充足的白天駕駛汽車

8、，從路面或周圍建筑物的玻璃上反射過(guò)來(lái)的耀眼的陽(yáng)光，常會(huì)使眼睛睜不開。由于光是橫波，所以這些強(qiáng)烈的來(lái)自上空的散射光基本上是水平方向振動(dòng)的。因此，只需帶一副只能透射豎直方向偏振光的偏振太陽(yáng)鏡便可擋住部分的散射光。 2021/8/11 星期三192、觀看立體電影:在拍攝立體電影時(shí)，用兩個(gè)攝影機(jī)，兩個(gè)攝影機(jī)的鏡頭相當(dāng)于人的兩只眼睛，它們同時(shí)分別拍下同一物體的兩個(gè)畫像，放映時(shí)把兩個(gè)畫像同時(shí)映在銀幕上。如果設(shè)法使觀眾的一只眼睛只能看到其中一個(gè)畫面，就可以使觀眾得到立體感。為此，在放映時(shí)，兩個(gè)放放像機(jī)每個(gè)放像機(jī)鏡頭上放一個(gè)偏振片，兩個(gè)偏振片的偏振化方向相互垂直，觀眾戴上用偏振片做成的眼鏡，左眼偏振片的偏振化

9、方向與左面放像機(jī)上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向與右面放像機(jī)上的偏振化方向相同，這樣，銀幕上的兩個(gè)畫面分別通過(guò)兩只眼睛觀察，在人的腦海中就形成立體化的影像了。 2021/8/11 星期三203、生物的生理機(jī)能與偏振光 人的眼睛對(duì)光的偏振狀態(tài)是不能分辨的，但某些昆蟲的眼睛對(duì)偏振卻很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支復(fù)眼、兩支復(fù)眼，每個(gè)復(fù)眼包含有6300個(gè)小眼，這些小眼能根據(jù)太陽(yáng)的偏光確定太陽(yáng)的方位，然后以太陽(yáng)為定向標(biāo)來(lái)判斷方向，所以蜜蜂可以準(zhǔn)確無(wú)誤地把它的同類引到它所找到的花叢。 再如在沙漠中，如果不帶羅盤，人是會(huì)迷路的，但是沙漠中有一種螞蟻，它能利用天空中的紫外偏光導(dǎo)航，因而不會(huì)迷路。2021/8/11 星期三21例兩個(gè)偏振片緊靠在一起將它們放在一盞燈的前面以致沒(méi)有光通過(guò)如果將其中的一片旋轉(zhuǎn)180度，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，將會(huì)產(chǎn)生下述的哪一種現(xiàn)象（ ）A、透過(guò)偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，然后又減少到零B、透過(guò)偏振片的光強(qiáng)光增強(qiáng)，然后減少到非零的最小值C、透過(guò)偏振片的光強(qiáng)在整個(gè)過(guò)程中都增強(qiáng)D、透過(guò)偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，再減弱，然后又增強(qiáng)