6. 光的偏振 激光（培优教学课件）物理人教版2019选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦光的偏振与激光，通过3D立体电影原理提问导入，围绕偏振现象、横纵波特性及应用，激光的相干性、平行度与亮度及其实践价值展开，构建“现象-本质-应用”的知识脉络。 其亮点在于以生活实例（如偏振镜摄影、汽车防眩目）激发兴趣，通过偏振片实验设计培养科学探究能力，结合激光测距、工业切割等案例深化物理观念，助力学生理解知识应用价值，也为教师提供丰富教学素材提升课堂效率。

第四章 光 选择性必修一•人教版 6.光的偏振 激光 我们生活在一个充满光的世界。人类渴望光明，生物需要阳光，人类的感觉器官接收到的信息中，有90%的是通过眼睛。现在光学已经成为物理学的重要组成部分，在生活、生产和科学技术中有广泛的应用，光学是现代高科技领域中最前沿的科学之一。 导入新课 物理观念 理解光的偏振现象，认识光作为横波的特性；掌握激光的相干性、高方向性、高亮度等特性及其应用原理。 科学思维 通过类比机械波实验，分析偏振片对光波的筛选作用，建立“振动方向决定透射”的模型；结合实例归纳激光的特性与其应用间的逻辑关系。 科学探究 设计并完成偏振片实验，观察自然光与偏振光的透射规律。 科学态度 与责任 认识激光技术对社会发展的推动作用，树立科技创新的责任感。 学习目标 重点难点 重点 光的偏振现象及其横波本质；激光的特性与应用。 难点 偏振方向对透射光的影响。 一、光的偏振 6.光的偏振 激光 一、光的偏振 一、光的偏振 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? 一、光的偏振 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”。 一、光的偏振 3.纵波不发生偏振现象 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。 一、光的偏振 问题：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。 一、光的偏振 1.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 一、光的偏振 一、光的偏振 一、光的偏振 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？ 一、光的偏振 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 ）。 一、光的偏振 3.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。 P Q 自然光 偏振光 起偏器 检偏器 一、光的偏振 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。 二、偏振现象的应用 6.光的偏振 激光 二、偏振现象的应用 摄影师在拍摄池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物时，由于水面和玻璃表面的反射光的干扰，景象会不清楚。如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，转动滤光片，让它的透振方向与水面和玻璃表面的反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使水下和玻璃后的景象清晰。 未使用偏振镜前 使用偏振镜后 二、偏振现象的应用 用偏光镜拍摄水底 未使用偏光镜拍摄水底 二、偏振现象的应用 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。 二、偏振现象的应用 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。 二、偏振现象的应用 偏振片 偏振片 平板玻璃、电极、取向膜 液晶 旋光性 液晶显示 二、偏振现象的应用 高中物理选择性必修第一册 偏振现象的应用 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 三、激光 6.光的偏振 激光 三、激光 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 三、激光 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 三、激光 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 三、激光 四、课堂总结 6.光的偏振 激光 光的偏振 激光 光的偏振 光的分类 偏振现象 偏振的应用 偏振光 激光 特性 应用 自然光 五、练习与应用 6.光的偏振 激光 四、练习与应用 D 1. (2025·广东广州高二期末)如图所示,光屏M、N和偏振片P、Q平行共轴,其中P固定、Q可绕轴转动。开始时Q与P偏振方向一致。太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔射入,Q绕轴线缓慢旋转180°的过程中,透过偏振片到达光屏N上光的强度(　　) A.始终变强 B.先变强后变弱 C.始终变弱 D.先变弱后变强 解析　太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上,在偏振片Q绕轴匀速转动180°的过程中,当偏振片P与偏振片Q垂直时,光屏N上几乎没有亮度,则光屏N上光的强度从强到弱,再由弱到强,故D正确。 四、练习与应用 四、练习与应用 BD 2(多选)将激光束的宽度聚集到纳米级(10-9 m)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 四、练习与应用 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,对器官、基因进行修复。故选项B、D正确。 五、提升训练 5.光的衍射 五、提升训练 BD 1.(多选)在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q,在Q的后边放上光屏,如图所示,则下列说法正确的是(　　) A.Q不动,旋转偏振片P,屏上光的亮度不变 B.Q不动,旋转偏振片P,屏上光的亮度时强时弱 C.P不动,旋转偏振片Q,屏上光的亮度不变 D.P不动,旋转偏振片Q,屏上光的亮度时强时弱 五、提升训练 解析　P是起偏器,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P的透振方向一致,所以当Q与P的透振方向平行时,通过Q的光强最大;当Q与P的透振方向垂直时通过Q的光强最小,即无论旋转P或Q,屏上的光强都是时强时弱,故B、D正确。 五、提升训练 C 2.近日,一段“电力局用激光炮修剪树枝”的视频在网络走红,图中机器名为便携式激光清障仪,上方的树枝经过激光照射后断裂。下列关于激光说法不正确的是(　　) A.激光是频率相同、相位差恒定、振动方向一致的光波 B.激光修剪树枝是利用激光亮度高、能量大的特点 C.激光测距利用了激光相干性好的特点 D.光纤通信是利用了激光的平行度好来传递信息 五、提升训练 解析　激光具有频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的特点,是人工产生的相干光,具有高度的相干性,故A正确;激光修剪树枝是利用激光亮度高、能量大的特点,故B正确;激光测距利用激光测量很远目标的距离是应用了激光平行度好的特点,故C错误;光纤通信是应用激光平行度非常好的特点,使其在光导纤维中进行传递信息,故D正确。 Lavf58.33.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.33.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $