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

4.6 光的偏振 激光 （第1课时） 问题： 在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，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？ 波分为纵波和横波 在纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上。在横波中，各点的振动方向总与波的传播方向垂直。这种方法适用于看得见质点振动方向的机械波． 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”。一列沿水平方向传播的横波，既可能沿上下方向振动，也可能沿左右方向振动，还可能沿其他“斜”的方向振动。横波的振动方向称为“偏振方向”。 一、偏振 让绳穿过一块带有狭缝的木板，先后将狭缝与振动方向平行放置及与振动方向垂直放置（图 1）。对于图 1甲的情形，绳上的横波能穿过狭缝，而对于图 1 乙的情形则不能。如图 2，在一条弹簧上传播的纵波，无论狭缝的取向如何，波都能穿过。 实验一：横波的偏振现象 只有横波有偏振现象 而纵波无偏振现象 ---用偏振片检验 透振方向 通 不通 受上面实验的启发，我们可以利用类似的实验来判断光波是横波还是纵波． 问题：光的干涉和衍射现象说明光是一种波．那么，光波是横波还是纵波呢？ 为此，利用“偏振片”代替上图中带有狭缝的木板来做光学实验。 观察光的偏振现象 如图 甲，让阳光或灯光通过偏振片 P，在 P 的另 一侧观察，可以看到偏振片是 透明的，只是透射光暗了一些。 以光的传播方向为轴旋转偏振 片 P，透射光的强度变化吗？ 不变 为此，利用“偏振片”代替上图中带有狭缝的木板来做光学实验。 观察光的偏振现象 在偏振片 P 的后面再放置另一个偏振片 Q（图 乙），以光的传播方向为轴旋转偏振片 Q（图 丙），观察通 过两块偏振片的透射光的强度 变化。 乙图屏上光的强度比甲图弱 从乙图到丙图过程，屏上光的强度逐渐变弱 以上实验现象说明了光是横波 实验： 二、光的偏振 偏振片由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，沿着这个方向振动的光波①能顺利通过偏振片，偏振方向与这个方向垂直的光不能通过，这个方向叫作“透振方向”。偏振片对光波的作用就像狭缝对于机械波的作用一样。 光是传播中的电磁场，即电磁波。“电磁波的振动方向”指的是其中电场的向。 二、光的偏振 实际上，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” 自然光在通过偏振片 P 时，只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光波才能顺利通过。也就是说，通过偏振片 P 的光波，在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动。这种光叫作偏振光 偏振片 P、Q 上的狭缝用来形象地表示它们的透振方向，真实的偏振片上没有这样的狭缝。 通过偏振片 P 的偏振光照射到偏振片 Q 时，如果两个偏振片的透振方向平行，那么，通过 P 的偏振光的振动方向与偏振片 Q 的透振方向一致，可以透过 Q（如图 乙） 如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的振动方向跟偏振片 Q 的透振方向垂直，不能透过 Q（如图丙） 点击下图观看动画演示 当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变． 当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振片时要弱． 当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零. 二、光的偏振 偏振光并不罕见。除了从太阳、白炽灯等光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光。 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（图 ），入射角变化时偏振的程度也有变化。 三、偏振现象的应用 三、偏振现象的应用 三、偏振光的应用 三、偏振光的应用 用偏光镜消除了反射偏振光使玻璃门内的人物清晰可见 玻璃门表面的反光很强 偏光镜 摄影 三、偏振现象的应用 三、偏振现象的应用 相机的偏振滤光片能减弱玻璃表面反射光的影响（右图） 三、偏振现象的应用 用偏光镜拍摄天空 三、偏振现象的应用 三、偏振现象的应用 用偏光镜拍摄水底景物 三、偏振现象的应用 汽车 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，即不用熄灯，也不用减速，可以保证安全行车。 三、偏振现象的应用 未装偏振片的情景 安装了偏振片的情景 安装偏振照明灯的情景 偏振片