4.6 光的偏振 激光（课件）-2024-2025学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第一册）

第四章：第6节 光的偏振 激光 高中物理选择性必修第一册 主讲老师：陈庆威 目录 CONTENT 高中物理选择性必修第一册 光的偏振 偏振现象的应用 激光及其应用 课堂引入 01. 高中物理选择性必修第一册 立体电影出现于1922年。它能产生三维立体效果,当观众戴上立体眼镜观看时,有身临其境的感觉,亦称“3D立体电影”。 你看过立体电影吗?看立体电影为什么要戴上特制的眼镜?你能解释其中的奥秘吗? 高中物理选择性必修第一册 摄影师又是如何拍摄下清晰的画面的呢？带着这些疑问让我们一起开启今天的学习之旅。 课堂引入 02. 光的偏振 第一部分 偏振 01. 高中物理选择性必修第一册 1.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”。 2.偏振方向：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”。 纵波不发生偏振现象 02. 高中物理选择性必修第一册 一列纵波，以这列纵波的传播方向为轴，无论我们怎么旋转第二块木板，纵波都能通过。也就是说纵波不发生偏振现象。 问题与思考 03. 高中物理选择性必修第一册 光的干涉和衍射说明光具有波动性，那么光波是横波还是纵波呢？ 横波能够发生偏振现象而纵波不能发生偏振现象， 因此我们要判断一列波是横波还是纵波，只要看它能否发生偏振现象就可以啦! 伟大的物理学家惠更斯最早提出光是纵波，托马斯·杨认为光是一种横波，但在当时他们都缺乏充足的证据证明自己的观点。 偏振片 04. 高中物理选择性必修第一册 偏振片：一种由高分子薄膜制成的光学器件，每个偏振片都有一个特定的方向，只有沿着这个方向振动的光波才能通过偏振片，这个方向叫做“透振方向”。 示意图 箭头表示透振方向 观察光的偏振现象 02. 高中物理选择性必修第一册 高中物理选择性必修第一册 观察光的偏振现象 02. 光的偏振现象及思考 07. 高中物理选择性必修第一册 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。 怎样解释上面的实验呢？如果光波是纵波，上面演示的现象是否会发生？ 自然光 08. 高中物理选择性必修第一册 自然光：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”（图 ）。 太阳光是自然光 偏振光 09. 高中物理选择性必修第一册 偏振光：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（polarized light）。 P Q 自然光 偏振光 起偏器 检偏器 光的偏振 10. 高中物理选择性必修第一册 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（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（图 丙）。 明显衍射的条件 11. 高中物理选择性必修第一册 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。 反射引起自然光的偏振 光的偏振现象 12. 高中物理选择性必修第一册 光振动垂直于纸面 光振动在纸面内 光是一种横波 自然光射到两种介质的界面上，如果光入射的方向合适，使反射光与折射光之间的夹角恰好是90°，这时反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直。 偏振现象 的应用 第二部分 偏振现象的应用 01. 高中物理选择性必修第一册 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 高中物理选择性必修第一册 偏振现象的应用 02. 用偏光镜拍摄水底 高中物理选择性必修第一册 偏振现象的应用 03. 汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为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，既 不用熄灯，也不用减速，可以保证安全行车。 高中物理选择性必修第一册 偏振现象的应用 04. 立体电影:偏振式3D技术是利用光线有“振动方向”的原理来分解原始图像的，通过在显示屏幕上加放偏光板，可以向观看者输送两幅偏振方向不同的画面，当画面经过偏振眼镜时， 由于偏振式眼镜的每只镜片只能 接收一个偏振方向的画面，这样 一来人的左右眼就会收到两组画 面，最后经过大脑合成立体影像。 高中物理选择性必修第一册 偏振现象的应用 05. 偏光镜头 立体电影 高中物理选择性必修第一册 偏振现象的应用 06. 偏振片 偏振片 平板玻璃、电极、取向膜 液晶 旋光性 液晶显示 高中物理选择性必修第一册 偏振现象的应用 07. 偏振片 偏振片 平板玻璃、电极、取向膜 液晶 加电压旋光性消失 液晶显示 激光及其 应用 第三部分 激光的特点 01. 高中物理选择性必修第一册 1.相干性：激光是一种人工产生的相干光。 相干性应用：光纤通讯、激光全息技术 高中物理选择性必修第一册 应用：测距、测速、信息存储和阅读 2.平行度非常好：从地面上发射的一束极细的激光束，到达月球表面时，也只发散成直径lm多的光斑，因此激光在地面上传播时，可以看成是不发散的。 手持式雷达测速仪 手提激光测距仪 激光的特点 02. 高中物理选择性必修第一册 激光的特点 03. 3.亮度高：所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率，自然光源亮度最高的是太阳，而目前的高功率激光器，亮度可达太阳的1万倍。 应用：工业切割、焊接；医学“光刀”；利用强激光产生的高压引发核聚变。 氧化熔化激光切割 激发核聚变 课堂小结 第四部分 课堂小结 高中物理选择性必修第一册 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”。 光的偏振 光的偏振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（polarized light）。 激光 相干性、平行度非常好、亮度高 THANKS cqw (c) - $$