廣西專版新教材高中物理第4章光6光的偏振激光課件新人教版選擇性必修第一冊

1、6光的偏振激光課前基礎(chǔ)認知課堂重難突破素養(yǎng)目標(biāo)定位隨 堂 訓(xùn) 練素養(yǎng)目標(biāo)定位目 標(biāo) 素 養(yǎng)1.知道什么是光的偏振現(xiàn)象,形成正確的物理觀念,知道偏振是橫波特有的性質(zhì)。2.知道自然光和偏振光的區(qū)別,知道偏振現(xiàn)象的一些應(yīng)用,培養(yǎng)分析解決實際問題的能力。3.了解激光的特性和應(yīng)用,應(yīng)用激光觀察全息照片,培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。知 識 概 覽課前基礎(chǔ)認知一、光的偏振偏振現(xiàn)象的應(yīng)用1.偏振現(xiàn)象:橫波只沿某一特定的方向振動的現(xiàn)象稱偏振現(xiàn)象。2.自然光與偏振光。(1)自然光:太陽、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的光,而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同。這種光是自然光。(2)偏振光:光在

2、垂直于傳播方向的平面上,只沿著某個特定的方向振動。這種光叫作偏振光。3.偏振現(xiàn)象的應(yīng)用。(1)攝影技術(shù)中的應(yīng)用。由于水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。(2)偏振片在汽車擋風(fēng)玻璃上的應(yīng)用。在夜間行車時,迎面開來的車燈眩光常常使司機看不清路面,容易發(fā)生事故。如果在每輛車燈玻璃上和司機座位前面的擋風(fēng)玻璃上安裝一塊偏振片,并使它們的透振方向跟水平方向成45角,就可以解決這一問題。微判斷1 1.自然光是偏振光。()2.立體電影利用了光的偏振原理。()3.自然光是在垂直于傳播方向的平面上,只沿

3、著某個特定的方向振動的光。()4.光的偏振表明光是一種橫波。()5.自然光與偏振光之間可以相互轉(zhuǎn)化。()微訓(xùn)練1如圖所示,讓自然光照到P偏振片上,當(dāng)P、Q兩偏振片的透振方向間的夾角為以下哪些度數(shù)時,透射光的強度最弱()A.0B.30C.60D.90答案:D解析:兩偏振片透振方向相同時透過的偏振光最強,兩偏振片透振方向垂直時幾乎沒有偏振光透過。二、激光的特點及其應(yīng)用1.激光的產(chǎn)生。激光是原子受激輻射產(chǎn)生的光,傳播方向、頻率、偏振方向、相位差均相同,兩列相同激光相遇可以發(fā)生干涉。激光是人工產(chǎn)生的相干光。2.激光的特點及應(yīng)用。 微判斷2 1.激光可以進行光纖通信是利用了相干性好的特點。()2.激光可

4、用做“光刀”來切開皮膚是利用激光的相干性好。()3.激光打孔是應(yīng)用了激光相干性好的特點。()微訓(xùn)練2(多選)關(guān)于激光,下列說法正確的是()A.激光是用人工方法激發(fā)出的一種特殊的光B.自然界中某些天然物體也可以發(fā)出激光C.激光可以像刀子一樣切除腫瘤D.由于激光的方向性好,所以激光不能發(fā)生衍射現(xiàn)象答案:AC解析:激光是用人工方法激發(fā)出的一種特殊的光,故選項A正確,B錯誤;激光具有方向性好、亮度高、強度大等特點,可以像刀子一樣切除腫瘤,故選項C正確;激光是一種波,只要是波就能發(fā)生衍射現(xiàn)象,故選項D錯誤。課堂重難突破一 偏振光的理解及應(yīng)用重難歸納1.自然光和偏振光的比較。比較項自然光偏振光成因從光源(

5、如太陽、電燈等)直接發(fā)出的光自然光通過偏振片后就變成了偏振光,反射光、折射光均為偏振光振動方向在垂直于傳播方向的平面內(nèi),沿著各個方向振動在垂直于傳播方向的平面內(nèi),并且只有一個振動方向比較項自然光偏振光經(jīng)偏振片后現(xiàn)象比較通過偏振片后,自然光就變成了偏振光,轉(zhuǎn)動偏振片,偏振光的亮度不變,但偏振方向隨之變化偏振光經(jīng)偏振片后,若偏振方向與透振方向平行,屏亮;若垂直,則屏暗;若介于兩者之間,則屏上亮度介于兩者之間并隨偏振方向與透振方向夾角的增大而變暗2.偏振光的產(chǎn)生方式。(1)自然光在玻璃、水面等表面反射時,反射光和折射光都是偏振光,入射角變化時偏振的程度也會變化。自然光射到兩種介質(zhì)的分界面上,如果光入

6、射的方向合適,使反射光和折射光之間的夾角恰好是90時,反射光和折射光都是偏振光,且偏振方向相互垂直。(2)自然光經(jīng)過偏振片(起偏振器)后能形成偏振光。偏振光可以用另一個偏振片(檢偏振器)檢驗。為什么戴上偏振片眼鏡時,可以清楚地看到水中的物體?提示:由于水面反射的光對人眼產(chǎn)生干擾,使人不能清楚地看到水下的物體,從水面反射的光中包含有很多偏振光,偏振片眼鏡可不讓這些偏振光進入眼睛,則水中的物體可以比較清楚地被看到。典例剖析(多選)在垂直于太陽光的傳播方向前后放置兩個偏振片P和Q,在Q的后邊放上光屏,如圖所示,則下列說法正確的是()A.Q不動,旋轉(zhuǎn)偏振片P,屏上光的亮度不變B.Q不動,旋轉(zhuǎn)偏振片P,

7、屏上光的亮度時強時弱C.P不動,旋轉(zhuǎn)偏振片Q,屏上光的亮度不變D.P不動,旋轉(zhuǎn)偏振片Q,屏上光的亮度時強時弱答案:BD解析:P是起偏振器,它的作用是把太陽光(自然光)轉(zhuǎn)變?yōu)槠窆?該偏振光的振動方向與P的透振方向一致,所以當(dāng)Q與P的透振方向平行時,通過Q的光最強;當(dāng)Q與P的透振方向垂直時,通過Q的光最弱,即無論旋轉(zhuǎn)P或Q,屏上的光都是時強時弱。特別提醒1.偏振現(xiàn)象在生活中非常普遍,并不是只有自然光通過偏振片后才變?yōu)槠窆?生活中除光源直接發(fā)出的光外,我們看到的絕大部分光都是偏振光,如自然光射到水面時的反射和折射光線,尤其是二者互相垂直時,都是典型的偏振光,并且是完全偏振光,振動方向相互垂直。2

8、.只有橫波才能發(fā)生偏振現(xiàn)象,光是橫波。學(xué)以致用(多選)電子表的顯示屏利用了液晶的旋光性,當(dāng)液晶上不加電壓時,偏振光通過液晶時偏振方向會旋轉(zhuǎn)90,這就是液晶的旋光性;如果在液晶上加上電壓,則旋光性消失。有一種電子表的顯示屏是透明的,而在顯示數(shù)字的筆畫處不透光,則關(guān)于該顯示屏,下列說法正確的是()A.上下兩個偏振片的透振方向相互垂直B.上下兩個偏振片的透振方向相互平行C.筆畫處為透明電極,因此加上電壓時變?yōu)椴煌该鞯腄.筆畫處沒有電極,其余部分為透明電極答案:AC 解析:假設(shè)光從下向上傳播,光線通過下偏振片時成為偏振光,如果不加電壓,偏振光通過液晶時偏振方向旋轉(zhuǎn)90,此時光線能透過上偏振片,可知上偏

9、振片的透振方向應(yīng)與此時偏振光的偏振方向相同,即與下偏振片的透振方向垂直,選項A正確,B錯誤;組成數(shù)字的筆畫處有時透明,有時不透明,可知筆畫處為透明電極,當(dāng)加上電壓時液晶旋光性消失,光線不能透過,選項C正確,D錯誤。二 激光的特性及應(yīng)用重難歸納1.相干性好。所謂相干性好,是指容易產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。普通光源發(fā)出的光(即使是所謂的單色光)頻率是不一樣的,而激光器發(fā)出的激光的頻率幾乎是單一的,并且滿足其他的相干條件。所以,現(xiàn)在我們做雙縫干涉實驗時,無須在雙縫前放一個單縫,而是用激光直接照射雙縫,就能得到既明亮又清晰的干涉條紋。利用相干光易于調(diào)制的特點傳輸信息,所能傳遞的信息密度極高,一條細細的激光束通過光

10、纜可以同時傳送一百億路電話和一千萬套電視,全國人民同時通話還用不完它的通信容量,而光纖通信就必須借助激光技術(shù)才能發(fā)展。2.平行度非常好。與普通光相比,傳播相同距離的激光束的擴散程度小,光線仍能保持很大的強度,保持它的高能量,利用這一點可以精確測距。3.激光的亮度非常高。激光不能直接照射眼睛,否則會傷害眼睛。4.激光單色性很好。激光的頻率范圍極窄,顏色幾乎是完全一致的。5.全息照相。下圖為拍攝全息照片的基本光路。同一束激光被分為兩部分,一部分直接照射到底片上(稱為參考光),另一部分通過被拍攝物反射后再到達底片(稱為物光)。參考光和物光在底片上相遇時會發(fā)生干涉,形成復(fù)雜的干涉條紋。底片上某點的明暗

11、程度反映了兩束光疊加后到達這點時光波的強弱。全息照片的拍攝利用了光的干涉原理,要求參考光和物光有很高的相干性。利用激光測量地球到月球的距離,應(yīng)用了激光哪方面的性質(zhì)?提示:應(yīng)用了激光平行度非常好的性質(zhì)。典例剖析關(guān)于激光的應(yīng)用問題,下列說法正確的是()A.光纖通信是應(yīng)用激光平行度非常好的特點對信號進行調(diào)制,使其在光導(dǎo)纖維中傳遞信息的B.計算機內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上記錄的信息是應(yīng)用激光有相干性的特點C.醫(yī)學(xué)中用激光作“光刀”來切除腫瘤是應(yīng)用了激光亮度高的特點D.激光測距雷達利用激光測量很遠目標(biāo)的距離是應(yīng)用了激光亮度高的特點答案:C 解析:由激光的特點及應(yīng)用可知光纖通信主要利用了激光的相干性,選項A錯

12、誤;計算機內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上的信息主要應(yīng)用了激光的平行度好,選項B錯誤;醫(yī)療中的激光“光刀”利用了激光的亮度高的特點,選項C正確;激光測距利用的是激光的平行度和方向性好的特點,選項D錯誤。規(guī)律總結(jié)激光的特點及其應(yīng)用特點作用應(yīng)用實例高度的相干性可進行調(diào)制、傳遞信息光纖通信、全息照相平行度非常好傳播很遠距離仍能保持一定強度,可精確測距、測速激光雷達可會聚于很小的一點,記錄信息密度高DVD機、CD唱機、計算機的光驅(qū)亮度很高可在很小空間、短時間內(nèi)集中很大能量激光切割、焊接、打孔、醫(yī)療手術(shù)學(xué)以致用下列應(yīng)用激光的事例錯誤的是()A.利用激光進行長距離的精確測量B.利用激光進行通信C.利用激光進行室內(nèi)照

13、明D.利用激光加工堅硬的材料答案:C解析:激光的定向性好、精準(zhǔn)度高,可以進行長距離測距,故選項A不符合題意。激光能夠傳遞聲音、圖像等信息,因此可以利用激光進行通信,故選項B不符合題意。激光的亮度很高,不能用于室內(nèi)照明,會刺傷人的眼睛;可以用來切割、加工較硬的材料,故選項C符合題意,D不符合題意。隨 堂 訓(xùn) 練1.下列光現(xiàn)象中應(yīng)用了光的偏振現(xiàn)象的是()A.全息照相B.立體電影C.醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡D.增透膜答案:B解析:全息照相利用激光的相干性好的特點,與光的干涉有關(guān),故選項A錯誤。偏振片式立體電影技術(shù)的基本原理是光的偏振,故選項B正確。醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡利用了光的全反射,故選項C錯誤。增透膜利用光

14、的薄膜干涉,故選項D錯誤。2.關(guān)于偏振現(xiàn)象,下列說法正確的是()A.所有單色光都是偏振光B.一切光和波都能發(fā)生偏振現(xiàn)象C.偏振現(xiàn)象是橫波特有的現(xiàn)象D.光的振動方向與偏振片的透振方向平行時,光完全不能通過偏振片答案:C解析:自然光中的單色光不是偏振光,選項A錯誤。只有橫波才能發(fā)生偏振現(xiàn)象,縱波不能發(fā)生偏振現(xiàn)象,因此偏振現(xiàn)象是橫波特有的現(xiàn)象,選項B錯誤,C正確。光的振動方向與偏振片的透振方向垂直時,光完全不能通過偏振片,選項D錯誤。3.關(guān)于激光,下列說法正確的是()A.利用激光的相干性,可以用在雷達上進行精確的測距B.激光相干性好,任何兩束激光都能發(fā)生干涉C.激光是人工制造的,不是偏振光D.利用激

15、光亮度高,可在醫(yī)學(xué)上做光刀切除腫瘤,或“焊接”剝落的視網(wǎng)膜答案:D解析:利用激光平行度好,可以用在雷達上進行精確的測距,故選項A錯誤。激光相干性好,只有頻率相同的兩束激光才會發(fā)生干涉,故選項B錯誤。激光是人造光,也是偏振光,故選項C錯誤。利用激光強度大、能量集中,可以用在醫(yī)學(xué)上做光刀切除腫瘤,或“焊接”剝落的視網(wǎng)膜,故選項D正確。4.下列有關(guān)偏振現(xiàn)象和偏振光的說法正確的是()A.橫波能發(fā)生偏振,縱波也能發(fā)生偏振B.只有電磁波才能發(fā)生偏振,機械波不能發(fā)生偏振C.自然條件下不存在偏振光,自然光只有通過偏振片才能變?yōu)槠窆釪.照相機鏡頭前加裝偏振片,可以減弱水面或鏡面反射光的影響答案:D解析:根據(jù)偏振原理可知,只有橫波能發(fā)生偏振,縱波不能發(fā)生偏振,選項A錯誤。電磁波是橫波,能發(fā)生偏振,而機械波中的橫波能發(fā)生偏振,縱波不可以,選項B錯誤。自然界中大部分是偏振光,自然光不一定非要通過偏振片才能變?yōu)槠窆?選項C錯誤。拍攝水中景物時,照相機鏡頭前裝一片偏振片,可以減弱水面反射光進入相