第5章 第4节 光的偏振～第5节 激光与全息照相(课件PPT)-【步步高】2024-2025学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（鲁科版）

该高中物理课件聚焦偏振现象、激光特点及应用、全息照相，以立体电影眼镜等生活问题导入，通过梳理总结、思考讨论构建从偏振概念（波的偏振、自然光与偏振光）到应用（立体电影、摄影、汽车偏振玻璃）的知识脉络，形成学习支架。 其亮点在于融合科学探究与生活实践，通过偏振片旋转实验、激光特性表格等培养科学思维，结合立体电影、汽车偏振玻璃等实例落实物理观念。分层练习（基础、能力、尖子生）助力巩固，教师易用，学生能提升解释现象和解决问题的能力。

DIWUZHANG 第5章 第4节　光的偏振 第5节　激光与全息照相 1 1.通过绳波(横波)和弹簧波(纵波)，知道波的偏振现象。 2.通过演示实验，观察光的偏振现象，知道光是一种横波。能运用偏振知识解释生活中的一些常见光学现象(重难点)。 3.阅读教材，了解激光的特点和应用。 4.了解全息照相的原理、特点及应用。 学习目标 2 一、偏振现象 二、偏振现象的应用 三、激光的特点及其应用 内容索引 课时对点练 四、全息照相 3 偏振现象 一 4 在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，这种眼镜有什么特点？ 答案　这种眼镜就是一对透振方向相互垂直的偏振片。观众戴上这种特制的眼镜观看电影时，每只眼睛只看到相应的偏振光图像，这样就会产生立体感。 1.偏振现象 (1)波的偏振：如果横波只沿着某一 的方向振动，在物理学上就叫作波的偏振。 (2)只有 才有偏振的特性。 2.光的偏振 (1)偏振片：偏振片是只让 振动的光通过的一种光学元件，通常把这个透光方向称为偏振片的 。 梳理与总结 特定 横波 某一方向 透振方向 (2)自然光和偏振光 ①自然光：在 于传播方向的平面内，光波可沿 方向振动，光振动在平面内的分布是大致 的，这样的光称为自然光。 ②偏振光：通过偏振片的光，振动方向与偏振片的透振方向 ，称为偏振光。 (3)起偏器和检偏器 ①起偏器：用于获得 的偏振片。 ②检偏器：为了检查通过起偏器的光是不是 ，在起偏器后面再放的那一个偏振片。 垂直 任何 均匀 平行 偏振光 偏振光 如图所示，取一个偏振片P，让阳光通过偏振片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。在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，会看到什么现象？这说明什么？ 思考与讨论 答案　当偏振片Q与P的透振方向平行时，穿过Q的光最强；由平行转至垂直的过程中光的亮度越来越弱，当Q与P的透振方向垂直时，光不能透过Q，说明光是横波。 　如图甲所示，让绳穿过一块带有狭缝的木板，当狭缝与振动方向垂直放置时，绳波不能穿过狭缝，如图乙所示。在一条弹簧上传播的波，无论狭缝取向如何，波都能穿过。下列说法正确的是 A.横波各点振动方向与波传播方向共 线，纵波各点振动方向与波传播方 向垂直 B.不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能不同，这个现象叫 偏振现象 C.甲、乙两图说明，偏振现象是波的固有属性，也是纵波特有的现象 D.光也有偏振现象，当光的偏振方向与透振方向垂直时，透射光的强度 比较大 例1 √ 纵波各点振动方向与波传播方向共 线，横波各点振动方向与波传播方 向垂直，故A错误； 不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能不同，这个现象叫偏振现象，故B正确； 甲、乙两图说明，偏振现象是横波特有的现象，纵波不会出现这种现象，故C错误； 光也有偏振现象，当光的偏振方向与透振方向垂直时，透射光的强度为0，故D错误。 　(多选)(2023·中国人民大学附属中学高二期末)如图所示，P是一偏振片，P的透振方向(用带箭头的实线表示)为竖直方向。下列四种入射光束中哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光 A.太阳光 B.沿竖直方向振动的光 C.沿水平方向振动的光 D.沿与竖直方向成45°角的方向振动的光 例2 √ √ √ 偏振片只让沿某一方向振动的光顺利通过，当偏振片 的透振方向与光的振动方向的夹角不为90°时，有光 透过偏振片，但透射光的强度较弱。太阳光是自然光，光波可沿垂直于光传播方向的任意方向振动，所以在P的另一侧能观察到透射光；沿竖直方向振动的光，振动方向与偏振片的透振方向相同，也可看到透射光；沿水平方向振动的光，其振动方向与偏振片的透振方向垂直，所以看不到透射光；沿与竖直方向成45°角的方向振动的光，其振动方向与透振方向不垂直，仍可看到透射光，故选项A、B、D正确，C错误。 总结提升 自然光与偏振光的比较   自然光 偏振光 不同点 光的来源 直接从光源发出的光 自然光通过偏振片后的光或某种介质反射或折射的光 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，光振动沿某个特定方向(与偏振片透振方向一致) 相同点 不管是自然光还是偏振光，传播方向与振动方向一定垂直 返回 偏振现象的应用 二 15 偏振现象在生产生活中有很多应用 1.立体电影 立体电影是用两个镜头同时拍摄，制成两组电影胶片，通过两架放映机将两组胶片同步放映略有差别的两幅图像。如果在每架放映机前装一块偏振片，从两架放映机射出的光通过偏振片后，就成了 光。由于这两架放映机前的偏振片的透振方向互相 ，产生的两束偏振光的偏振方向也互相 。观众戴上偏振镜观看电影时，每只眼睛只看到相应的偏振光图像，这样就会产生立体感。 偏振 垂直 垂直 2.摄影技术的应用 因为水面反射光的干扰，用普通的照相机镜头不容易清晰地拍出水中的鱼。反射光中存在大量的 ，使用偏振镜可减少反射光的干扰。 3.在设计中的应用 当偏振光通过受力的塑料或玻璃时，偏振方向会 ，这一现象可帮助我们检查力的 ，从而为设计和制造提供重要参数。 偏振光 发生变化 分布情况 　透过偏振片观察手机屏幕上的字。随着偏振片的转动，画面出现明、暗交替的变化，则 A.从手机屏幕出来的光是偏振光，光的振动方向与传播方向垂直 B.从手机屏幕出来的光是偏振光，光的振动方向与传播方向平行 C.从手机屏幕出来的光是自然光，光的振动方向与传播方向垂直 D.从手机屏幕出来的光是自然光，光的振动方向与传播方向平行 例3 √ 随着偏振片的转动，画面出现明、暗交替的变化，说明从手机屏幕出来的光是偏振光，偏振光的振动方向与传播方向垂直，故A正确，B、C、D错误。 　夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来汽车的司机照得睁不开眼睛，严重影响行车安全，则可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。要使司机看到迎面驶来的汽车的前灯发出的光有效减弱，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，下列措施中可行的是 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斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向斜向左上45° D.前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都斜向右上45° 例4 √ 若前窗玻璃的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平，则从车灯发出的光照射到物体上后反射的光将不能透过前窗玻璃，司机看到前面将是一片漆黑，所以A错误； 若前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼睛，所以B错误； 若前窗玻璃的透振方向斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向斜向左上45°，则车灯发出的光经物体反射后无法透过本车车窗，却可以透过对面车窗，所以C错误； 前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均为斜向右上或左上45°，则车灯发出的光经物体反射后无法透过对面车窗，却可以透过本车车窗，所以D正确。 返回 激光的特点及其应用 三 22 1.激光及其特性 激光是 受激辐射产生的光，激光光束中所有光子的 一致、相位一致、 方向一致、传播方向一致，所以激光具有 好、 强、亮度高等特点。 频率 原子 偏振 单色性 方向性 2.激光的特点及其应用 特点 性质 应用 相干性 只有频率 、相位差 、偏振方向 的光才是相干光。激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性 光纤通信 平行度 激光的 非常好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度 精确的测距；读取光盘上记录的信息等 相同 恒定 一致 平行度 特点 性质 应用 高亮度 它可以在很小的 和很短的 内集中很大的______ 用激光束切割、焊接；医学上可以用激光做“光刀”；实现热核聚变等 空间 时间 能量 　 关于激光的应用，下列说法正确的是 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.医学中用激光做“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 例5 √ 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好的特点，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度好的特点，B错误； 医疗中用激光做“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好的特点，D错误。 返回 全息照相 四 28 全息照相是应用 实现的。如图所示，作为光源的激光被分成两部分：一部分通过凹透镜发散后射到胶片上；另一部分射向一个平面镜，经反射后通过另一个凹透镜发散后射向被拍摄的物体。该物体把光反射到胶片上，并与第一束光发生干涉，两束光干涉的结果就是在胶片上记录下被拍摄物体的三维图像信息，这就是全息照片。 光的干涉 　 全息照片损坏一部分后，将 A.仍能看到全部图像 B.只能看到未损坏的部分图像 C.整个图像都看不到 D.采用特殊技术后才能看到全部图像 例6 √ 全息照片有一个重要特征是通过其一部分，例如一块残片，也可以看到整个物体的立体像。这是因为拍摄照片时，物体上任一发光点发出的光在整个底片上各处都与参考光发生干涉，因而在底片上各处都有该发光点的记录。取照片的一部分用照明光照射时，这一部分上的记录就会显示出该发光点的像。对物体上所有发光点都是这样，所不同的只是观察的“窗口”小了一点。所以全息照片损坏一部分后，将仍能看到全部图像，故选A。 返回 课时对点练 五 32 考点一　偏振现象 1.关于偏振现象，下列说法正确的是 A.所有单色光都是偏振光 B.一切光和波都能发生偏振现象 C.偏振现象是横波特有的现象 D.光的振动方向与偏振片的透振方向平行时，光完全不能通过偏振片 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 基础对点练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 自然光中的单色光不是偏振光，A错误； 只有横波才能发生偏振现象，纵波不能发生偏振现象，因此偏振现象是横波特有的现象，B错误，C正确； 光的振动方向与偏振片的透振方向垂直时，光完全不能通过偏振片，D错误。 2.关于自然光和偏振光，以下说法正确的是 A.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个 方向振动的光波的强度可以不同 B.自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又 还原为自然光 C.垂直于传播方向上，只沿着某一特定方向振动的光是偏振光 D.太阳、电灯等普通光源发出的光都是偏振光 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 自然光沿各振动方向的光波的强度相同，故A错误； 自然光透过偏振片后成为偏振光，偏振光透过偏振片后不能还原为自然光，故B错误； 根据偏振光的特点可知，偏振光在垂直于传播方向上，只沿某一特定方向振动，故C正确； 太阳、电灯等普通光源发出的是自然光，故D错误。 3.(多选)如图所示，一束自然光通过偏振片照射到光屏上，则图中光屏上发亮的有(偏振片上的箭头表示其透振方向) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 自然光通过偏振片后成为偏振光，当偏振光的振动方向与偏振片的透振方向平行时能够通过，垂直时不能通过，所以A、B、D正确。 考点二　偏振现象的应用 4.在日落时分拍摄水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是 A.减少阳光在水面上的反射光 B.最大限度地阻止阳光在水面上的反射光进入照相机镜头 C.增强光由水面射入空气中的折射光进入镜头的强度 D.减弱光由水面射入空气中的折射光进入镜头的强度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 日落时分的阳光照射到水面上时，反射光很强，照相机镜头对着水面时，进入镜头的光线既有阳光经水面的反射光，又有由水中折射入空气的折射光，折射光线进入镜头所摄得的照片才是水下景物的像，在镜头上安装一个偏振片，转动偏振片方向使其透振方向与反射光的偏振方向垂直，即可最大限度地阻止反射光进入镜头，增强图像的清晰度，B正确。 5.(2023·徐州市高二月考)图示为通过3D眼镜看电脑显示屏的照片，下列说法正确的是 A.左侧镜片上涂有增反膜 B.右侧镜片上涂有增透膜 C.两侧镜片为透振方向不同的偏振片 D.电脑显示屏发出的光为自然光 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 手机、电脑、电视等电子显示设备发出的光是偏 振光，D错误； 3D眼镜的2个镜片是两个透振方向互相垂直的偏 振片，题图中电脑显示屏发出的偏振光的透振方向与左侧眼镜垂直，没有光穿过左侧眼镜，左侧眼镜看不见电脑显示屏，电脑显示屏发出的偏振光的透振方向与右侧眼镜平行，有光穿过右侧眼镜，右侧眼镜看得见电脑显示屏，A、B错误，C正确。 6.夏天柏油路面上的反射光是偏振光，其振动方向与路面平行。人佩戴的太阳镜的镜片是由偏振玻璃制成的，镜片的透振方向应是 A.竖直的 B.水平的 C.斜向左上45° D.斜向右上45° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 夏天，柏油路面上的反射光对人的眼睛刺激过大，为了减弱对人眼睛的影响，人佩戴的太阳镜的镜片是由偏振玻璃材料制成的偏振片，该偏振片的透振方向与反射光的振动方向垂直，由于反射光的振动方向与路面平行，则镜片的透振方向应该沿竖直方向，故选A。 考点三　激光的特点及其应用 7.下列说法中正确的是 A.激光是自然光被放大而产生的 B.激光是原子受激辐射而产生的光 C.激光的能量一定大于其他光的能量 D.激光的传播速度比普通光大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 8.(多选)如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向看不到光亮，则 A.图中a光为偏振光 B.图中b光为偏振光 C.以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮 D.以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 能力综合练 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 自然光在垂直于传播方向的平面内，沿各个方向的振动是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光，从电灯直接发出的光为自然光，故A错； 自然光通过偏振片A后，即变为偏振光，故B对； 设通过A的光沿竖直方向振动，而偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光，则P点无光亮，以SP为轴将B转过180°后，P处仍无光亮，故C错； 以SP为轴将B转过90°后，则该偏振片能通过沿竖直方向振动的光，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，故D对。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9.(多选)拍摄全息照片时，常用激光做光源，这主要是应用激光的什么特性 A.亮度高 B.平行性好 C.单色性好 D.相干性好 √ √ 全息照相利用光的干涉原理，要求参考光和物光有很高的相干性，而激光符合这个要求，同时，激光的单色性好，发射的各个光子频率相同，相机镜头只需要考虑该波长的光，故选C、D。 10.(多选)当以入射光线的方向为轴转动偏振片时，通过偏振片观察电灯、烛焰、月球、反光的黑板，看到现象有何不同 A.观察电灯和烛焰时，透射光的强弱随偏振片的旋转而变化 B.观察电灯和烛焰时，透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化 C.观察月球和反光的黑板时，透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化 D.观察月球和反光的黑板时，透射光的强弱随偏振片的旋转而变化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 通过偏振片去观察电灯、烛焰时，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，但光的强弱没有改变；月球和黑板反射的光已经是偏振光，它通过偏振片透射过来的光线和强弱都会随偏振片的旋转发生变化，故B、D正确，A、C错误。 11.如图所示是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的偏振方向发生变化(温度变化越大，偏振方向变化越大)，光接收器接收的光强度就会变化。设起偏器和检偏器透振方向相同，关于这种温度计的工作原理的说法正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A.到达检偏器的光的偏振方向变化越小， 光接收器所接收的光强度就会越小， 表示温度变化越大 B.到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越 小，表示温度变化越大 C.到达检偏器的光的偏振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越 小，表示温度变化越小 D.到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会 越小，表示温度变化越小 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 起偏器和检偏器的透振方向平行， 通过温度敏感光纤到达检偏器的光 的偏振方向变化越大，光接收器所 接收的光强度就会越小，表示温度变化越大；到达检偏器的光的偏振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越小。故选B。 12.(多选)(2023·泉州市高二期末)旋光仪测糖溶液浓度：偏振光通过糖溶液后，迎着光看，偏振方向以传播方向为轴，旋转角θ称“旋光角”，θ与糖溶液浓度有关，θ测量值与标准值比较能确定含糖量，如图，自然光源S，偏振片A、B，转动B使O处光最强，然后被测样品P置于A、B间 A.O处光强明显减弱 B.O处光强明显增强 C.B转一角度使O处光强最大，B转过角度θ D.A转一角度使O处光强最大，A转过角度θ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 尖子生选练 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 不放样品时，转动B使O处光最强，此时A、B 的透振方向相同；放置样品后，由于样品会使 经过A的偏振光产生旋转角，所以此时穿过样品的偏振光振动方向与B的透振方向不再平行，O处光强将明显减弱，故A正确，B错误； 根据前面分析可知，放入样品后，穿过样品的偏振光振动方向与B的透振方向存在夹角θ，若B转一角度使O处光强最大，则B转过角度θ；同理可知若A转一角度使O处光强最大，则A转过角度θ，故C、D正确。 返回 BENKEJIESHU 本课结束 $