22人教版高中物理新教材选择性必修第一册--第6节 光的偏振 激光

第6节光的偏振激光

课标解读课标要求素养要求

1.观察光的偏振现象,知道其产生的原因,

知道其在生产生活中的应用。 2.知道光

是横波。

3.通过实验，了解激光的特性。能举例说

明激光技术在生产生活中的应用。

1.物理观念:通过实验,认识偏振现象,

知道只有横波才有偏振现象;了解激

光的特点。

2.科学态度与责任:了解偏振光和自然

光的区别,能列举实例阐述激光的三

个特性。

自主学习·必备知识

教材研习

教材原句

要点一偏振现象

不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的，这个现象称为“偏振现

象”①。

要点二激光

1960年，美国物理学家梅曼率先在实验室中制造出了频率相同、相位差恒定、振动方向一致②的光波，这就是激光。

自主思考

①（1）自然光和偏振光的主要区别是什么？

（2）自然光经水面反射的光一定是偏振光吗？

答案：提示（1）在垂直于传播方向的平面内，自然光沿一切方向振动，偏振光沿某一特定方向振动。

（2）自然光经水面反射和折射的光都是偏振光。

②（1）利用激光测量地球到月球的距离，应用了激光哪方面的特点？

（2）什么是激光的“纯净”性？这一性质有何作用？

答案：提示（1）应用了激光平行度好的特点。

（2）“纯净”性是指频率、相位、偏振以及传播方向等性质完全相同。利用这个特点，双缝干涉实验和衍射实验用激光比用自然光更容易完成。可以用来传递信息。

名师点睛

1.光的偏振现象说明光波属于横波。

2.太阳以及日光灯、发光二极管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，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。这种光是自然光。

3.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。这种光叫作偏振光。

4.激光可以进行光纤通信是利用了激光纯净的特性。

互动探究·关键能力

探究点一光的偏振

情境探究

1.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。根据你所学的物理知识，能不能提出一种解决方法？

答案：提示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，这样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。

探究归纳

1.自然光和偏振光的比较

项目自然光（非偏振光）偏振光

光的来源直接从太阳以及日光灯、发光二极管等普通

光源发出的光

自然光通过偏振片后的光或经过折射、

反射的光

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波的强度

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（与偏振片透振方向

一致）

2.偏振光的获得

（1）利用偏振片来获得偏振光。让自然光通过偏振片，如图所示，当自然光通过偏振片时，就会变成在某一方向上振动的光。

（2）自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光。

（3）除直接从太阳、电灯等光源发出的光以外，平时我们所看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光（部分偏振光）。而通过偏振片的光只在一个方向振动，是完全偏振光。

3.偏振光的应用

（1）光的偏振现象有很多应用。如在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里陈列物的照片时，由于水面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偏振滤光片，让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象清晰。

（2）夜晚行车时，对方照射过来的光很强，若加一个偏振片，可减弱对眼睛的照射。（3）立体电影也是利用了光的偏振原理。

探究应用

例两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯的前面调整至没有光通过。如果将其中的一片旋转，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，然后又减弱到零

B.透过偏振片的光强先增强，然后减弱到非零的最小值

C.透过偏振片的光强在整个过程中都增强

D.透过偏振片的光强先增强，再减弱，然后又增强

答案：

解析：两偏振片的透振方向垂直时，没有光通过；透振方向平行时，光强度达到最大。将其中一个偏振片转动的过程中，两偏振片的透振方向由垂直到平行再到垂直，所以通过的光先增强，然后又减弱到零，故正确。

规律总结

自然光通过两偏振片的问题

自然光通过偏振片1后，变为偏振光，偏振光的振动方向与偏振片2的透振方向是否一致影响着透射光的强度，当两者的透振方向平行时，透射光光强最强，当两者的透振方向垂直时，透射光的光强为零。

迁移应用

1.如图所示，是一偏振片，的透振方向（用带有箭头的实线表示）为竖直方向。一光束射向，该光束的振动方向与的透振方向成（用带有箭头的虚线表示）。顺时针（从左向右看）旋转半周，从另一侧观察到光束的亮度变化情况是( )

A.先变亮，再变暗

B.先变亮，然后变暗，再变亮

C.先变暗，再变亮

D.先变暗，然后变亮，再变暗

答案：

解析：一光束射向，该光束的振动方向与的透振方向成，在顺时针（从左向右看）旋转半周过程中，光束振动方向与的透振方向先由夹角为转到垂直，再由垂直转到平行，最后由平行转至夹角又为，则从另一侧观察到光束的亮度先变暗，然后变亮，再变暗，故、、错误，正确。

2.（多选）在垂直于太阳光的传播方向上前后放置两个偏振片和，在的后边放上光屏（图中未画出），如图所示，则下列说法正确的是( )

A.不动，旋转偏振片，屏上光的亮度不变

B.不动，旋转偏振片，屏上光的亮度时强时弱

C.不动，旋转偏振片，屏上光的亮度不变

D.不动，旋转偏振片，屏上光的亮度时强时弱

答案：;

解析：是偏振片，它的作用是把太阳光（自然光）转变为偏振光，该偏振光的振动方向与的透振方向一致，所以当与的透振方向平行时，通过的光强最大；当与的透振方向垂直时，通过的光强最小，即无论旋转或，屏上的光强都是时强时弱。

探究点二激光

情境探究

1.激光作为一种人造光源，在科研、通信、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？

答案：提示激光具有单色性好、相干性好、亮度高、平行度好等特性。