第四章光6光的偏振激光课件（新人教版选择性必修第一册）

第四章　光\n6．光的偏振　激光\n课前预习反馈课内互动探究课堂达标检测目标体系构建核心素养提升\n目标体系构建\n【学习目标】1．观察光的偏振现象，知道光是横波。2．知道自然光和偏振光的区别，知道偏振现象的一些应用。3．了解激光的特征和应用。\n【思维脉络】\n课前预习反馈\n不同的横波，即使传播方向相同，振动方向________________。这个现象称为“偏振现象”。也可能是不同的知识点1偏振现象\n1．光是一种横波光的干涉和______现象说明光具有波动性，光的______现象说明光是一种横波。2．自然光太阳、日光灯等普通光源发生的光，包含着在垂直于传播方向上________________的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都______。这种光是自然光。3．偏振光光在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定的__________。这种光叫作偏振光。衍射知识点2自然光与偏振光偏振沿一切方向振动相同方向振动\n在拍摄水中的游鱼、玻璃橱窗的陈列物时，由于水或玻璃表面的反射光的干扰，常使景象不清楚，如果在照相机镜头前装一片____________，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以______反射光而使景象清晰。偏振滤光片知识点3偏振光的应用减弱\n特点性质应用相干性激光具有频率______、相位差______、偏振方向______的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性光纤通信平行度激光的________非常好，传播______的距离仍能保持一定的强度精确的______；读取光盘上记录的______等高亮度它可以在很小的______和很短的______内集中很大的______用激光束______、焊接、医学上可以用激光做“______”；激发核反应等知识点4激光的特点及应用相同恒定相同平行度很远测距信息空间时间能量切割光刀\n思考辨析『判一判』(1)自然光是偏振光。()(2)立体电影利用了光的偏振原理。()(3)自然光是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。()(4)光的偏振表明光是一种横波。()(5)自然光与偏振光之间可以相互转化。()(6)全息照相技术利用激光平行度好的特点。()(7)激光不能像无线电波那样用来传播信息。()×√×√×××\n『选一选』(多选)关于激光，下列说法正确的是()A．激光可从自然界中直接获取B．用激光读出光盘上的信息是利用了激光的平行度好C．医学上用激光做“光刀”来切开皮肤是利用了激光的平行度好D．激光雷达测量目标的运动速度是利用了多普勒效应解析：激光是原子受激辐射产生的，不能从自然界直接获取，A错；用激光做“光刀”是利用了激光的亮度高，C错；根据激光的特性可知B、D选项正确。BD\n『想一想』(现象分析题)通过一块偏振片去观察电灯、蜡烛、月亮、反光的黑板，当以入射光线为轴转动偏振片时，看到的现象有何不同？解析：通过一块偏振片去观察电灯、蜡烛时，透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化。因为灯光、烛光都是自然光，沿各个方向振动的光的强度相同，因此当偏振片旋转时，透射出来的光波的振动方向虽然改变了(肉眼对此不能感觉)，但光的强弱没有改变。月亮和黑板反射的光已经是偏振光，它们通过偏振片透射过来的光线的强弱会随偏振片的旋转发生周期性的变化。\n课内互动探究\n探究在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，这副眼镜就是一对透振方向相互垂直的偏振片，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？对光的偏振现象的理解情景导入提示：立体电影的光是偏振光。只有与偏振片透振方向一致的光才能通过。\n1．偏振现象波的偏振①狭缝对横波、纵波的影响如果在波的传播方向上放一带狭缝的木板，不管狭缝方向如何，纵波都能自由通过狭缝；对横波，只有狭缝的方向与横波质点的振动方向相同时，横波才能毫无阻碍地通过狭缝；当狭缝的方向与质点的振动方向垂直时，横波就不能通过狭缝，这种现象叫作偏振。如图所示。要点提炼\n②横波独有的特征偏振现象是横波所特有的，故利用偏振现象可判断一列波是横波还是纵波。\n2．光的偏振(1)光属于电磁波，是横波，具有偏振性。从普通光源直接发出的光(自然光)，包含在垂直于光的传播方向上一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波是均匀的，不显示偏振性。如图，自然光通过偏振片后变成偏振光，后面的屏是明亮的，转动偏振片时，偏振光的振动方向随之变化，但屏上亮度不变。\n(2)自然光通过偏振片后，只有振动方向跟透振方向一致的光才能通过。这时的光只沿着一个特定的方向振动，显示偏振性。如图，偏振光经过偏振片时，若光的振动方向与偏振片的“透振方向”平行，屏是亮的；若光的振动方向与偏振片的“透振方向”垂直，屏是暗的；若既不平行也不垂直，屏的亮度介于两者之间，随振动方向与“透振方向”的夹角变大，亮度逐渐变暗。\n3．自然光与偏振光的比较自然光(非偏振光)偏振光光的来源直接从光源发出的光自然光通过起偏器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所有方向，且沿各个方向振动的光强度都相同在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某一特定方向(与起偏器的偏振方向一致)\n(1)偏振现象在生活中非常普遍，并不是只有自然光通过偏振片后才变为偏振光，生活中除光源直接发出的光外，我们看到的绝大部分光都是偏振光，如自然光射到水面时的反射和折射光线，尤其是二者互相垂直时，都是典型的偏振光，并且是完全偏振光，振动方向相互垂直。(2)只有横波才能发生偏振现象，光是横波。特别提醒\n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不变思路引导：(1)思考自然光通过偏振片后有何变化。(2)当P、Q的透振方向平行和垂直时对光有何影响。典例1典例剖析C\n解析：白炽灯发出的光为自然光，通过偏振片P后变成偏振光，旋转P，A点光的强度不变；当P与Q的偏振方向一致时，B点光的强度最大。当P与Q的偏振方向垂直时，B点光的强度最小，所以选项C正确。\n1．关于自然光和偏振光，下列观点正确的是()A．自然光能产生干涉和衍射现象，而偏振光却不能B．只有自然光透过偏振片才能获得偏振光C．自然光只能是白色光，而偏振光不能是白色光D．自然光和偏振光都能使感光底片感光对点训练D\n解析：光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光，而振动沿着特定方向的光就是偏振光，但自然光和偏振光都能发生干涉、衍射，所以A错；光的偏振现象并不罕见，除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光，所以B错；光的颜色由光的频率决定，与光的振动方向无关，所以C错；自然光和偏振光都具有能量，都能使感光片感光，D正确。\n探究激光作为一种人造光源在科研、通讯、工业生产、军事科技等领域都有着广泛应用，如激光干涉仪、激光切割机、激光炮等。激光的应用如此广泛，激光到底具有哪些特性？激光及应用情景导入提示：激光具有单色性好、相干性好、亮度高、平行度好等特性。\n1．激光的产生激光是人工产生的相干光。2．激光具有的特点(1)相干性好所谓相干性好，是指容易产生干涉现象。普通光源发出的光(即使是所谓的单色光)频率是不一样的，而激光器发出的激光的频率几乎是单一的，并且满足其他的相干条件。所以，现在我们做双缝干涉实验时，无须在双缝前放一个单缝，而是用激光直接照射双缝，就能得到既明亮又清晰的干涉条纹。要点提炼\n利用相干光易于调制的特点传输信息，所能传递的信息密度极高，一条细细的激光束通过光缆可以同时传送一百亿路电话和一千万套电视，全国人民同时通话还用不完它的通讯容量。\n(2)平行度非常好与普通光相比，传播相同距离的激光束的扩散程度小，光线仍能保持很大的强度，保持它的高能量，利用这一点可以精确测距。现在利用激光测量地月距离精确度已达到1m。(3)激光的亮度非常高它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。如果把强大的激光束会聚起来，可使物体被照部分在千分之一秒的时间内产生几千万度的高温。(4)激光单色性很好激光的频率范围极窄，颜色几乎是完全一致的。\n关于激光的应用问题，下列说法中正确的是()A．光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中传递信息的B．计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用激光有相干性的特点C．医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点典例2典例剖析C\n思路引导：要了解激光的常见应用，并知道应用了激光的什么性质。解析：由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用了激光的相干性，A错误；计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行性好，B错误；医疗中的激光“光刀”利用了激光的亮度高的特点，C正确；激光测距利用的是激光的平行度和方向性好的特点，D错误。\n2．(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对点训练ACD\n解析：激光的频率单一，相干性很好，自然光中含有各种频率的光，故A、D正确；激光和自然光都是由原子的跃迁产生的，故B错误，C正确。\n核心素养提升\n偏振光的应用偏振光的应用非常广泛。例如(1)在摄影中的应用：在镜头前安装一片偏振滤光片，可以减弱进入镜头的反射光。(2)电子表的液晶显示屏：在两块透振方向垂直的偏振片当中插进一个液晶盒，可以控制光线显示数字。(3)夜晚行车时，车灯眩光的消除用的就是光的偏振原理。(4)立体电影也利用了光的偏振原理。\n(多选)如图所示是立体电影的工作原理图，观众戴上一副特殊的眼镜就能看到由立体电影放出的立体图像。关于立体电影，以下说法正确的是()BD案例A．观众戴上特制眼镜是为了防止伤害眼睛B．这副眼镜其实就是一对偏振方向互相垂直的偏振片C．戴上特制眼镜的观众若只用一只眼睛看，则银幕上只是一片光亮而无图像D．产生立体视觉是因为人的两只眼睛同时观察物体时，在视网膜上形成的像并不完全相同\n解析：放立体电影时有左右两架放映机同时工作，如上图所示，在每架放映机前装有一块偏振镜子，其偏振方向互相垂直，因此从放映机前偏振镜射出的两束偏振光的偏振方向互相垂直，这两束偏振光经屏幕反射其偏振方向不改变，观众眼睛所戴的偏振眼镜的两只镜片偏振方向互相垂直，且左眼镜片跟左边放映机前偏振镜的偏振方向一致，这样，左眼只能看到左边放映机映出的画面，右眼只能看到右边放映机映出的画面，两眼看到的画面略有差别，因而产生立体感。因此B、D选项正确。\n课堂达标检测\n1．(2020·江苏省扬州中学第二学期质量检测)如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象，这个实验表明()A．光是电磁波B．光是一种横波C．光是一种纵波D．光是概率波解析：光的偏振现象证明光是一种横波，故选B。B\n2．(多选)(2021·山东省日照市高三模拟)将激光束的宽度聚焦到纳米级(10－9m)范围内，可修复人体已损坏的器官，可对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人无奈的癌症、遗传疾病彻底根除，以上功能是利用了激光的()A．单色性好B．平行度好C．粒子性D．高能量解析：激光的平行度好，故可聚焦到很小的范围；激光的亮度高、能量大，故可修复器官。BD\n3．(2020·山西省忻州市第一中学高二下学期期中)夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼，严重影响行车安全(如图)。若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好与灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体。假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施中可行的是()A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°D\n解析：此题要求自己车灯发出的光经对面车窗反射后仍能进入自己眼中，而对面车灯发出的光不能进入自己的眼中。若前窗的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平，从车灯发出的光照射到物体上反射回的光线将不能透过窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，所以A错误；若前窗玻璃与车灯玻璃透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能照射得司机睁不开眼，B错误；若前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°，则车灯发出的光经物体反射后无法透射进本车窗内，却可以透射进对面车内，C错误，故D正确。