6. 光的偏振 激光（同步讲义）物理人教版选择性必修第一册

本高中物理讲义聚焦光的偏振与激光两大核心知识点，系统梳理偏振现象、偏振片、自然光与偏振光的概念，以及激光的产生、特点及应用，形成从基础概念到实际应用的递进式学习支架。 资料通过情境探究（如偏振片旋转实验、激光测距原理）引导学生分析问题，培养科学思维与科学探究能力。课堂自测与素养进阶分层练习，课中辅助教师深化教学，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

6. 光的偏振 激光 【知识梳理】 1 一、 光的偏振 1 二、 激光的特点及其应用 1 【重难探究】 3 探究1 　探究光的偏振 3 探究2 探究激光的特点及其应用 4 【课堂自测·基础练】 9 【素养进阶·提升练】 18 【知识梳理】 知识点1 光的偏振 1、偏振现象：不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能不同，这种现象称为“偏振现象”，横波的振动方向称为“偏振方向”。 2、光的偏振 （1）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，只有沿着这个方向振动的光波才能顺利通过偏振片，这个方向叫作“透振方向”。 （2）自然光和偏振光 ①自然光：太阳、日光灯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，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光是“自然光”。 ②偏振光：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。 图（b）中P为起偏器，Q为检偏器，自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射光和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光，且它们的偏振方向互相垂直。 如图（a）我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。 （3）光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波，各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间，两两互相垂直。 （4）光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，将E的振动称为光振动。 （5）应用：利用偏振滤光片摄影、观看立体电影等。 知识点2 激光的特点及其应用 1、激光和激光的产生 （1）传播方向、偏振、相位等性质完全相同的光波叫作激光。激光是相干光，激光是人工产生的光。 （2）在现代科学技术中用激光器产生激光。 2、激光的特点及应用 特点 应用 相干性强：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 光纤通信 平行度好：激光的平行度非常好，传播很远的距离后仍能保持一定的强度 激光测距，为枪械、火炮、导弹等武器提供目标指引 亮度高：它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量 用激光束切割、焊接，医学上可以用激光做“光刀”，激发核聚变等 （1）由来：是一种人工产生的相干光。 （2）特点：激光频率单一，相干性非常好；平行度高；激光的强度大，亮度高。 （3）应用广泛： ①产生明显的干涉，全息照相（频率单一相干性好）。 ②利用激光通过光导纤维实现通讯（利用相干性好进行“调制”；频率高，信息携带量大；能量集中，衰减慢）。 ③激光雷达测距测速（平行度好，结合多普勒效应）。 ④VCD、DVD、CD唱机，CD-ROM读取或刻录光盘（平行度好，能量集中）。 ⑤医学上“激光刀”，军事上的激光武器，新能源中的可控核聚变（光强度大、能量集中）。 【重难探究】 探究1 光的偏振 【探究导入】 情境探究 在日常生活中，我们常使用太阳镜来减少阳光的刺眼感。有些太阳镜利用偏振片制成，能有效减弱从水面或路面反射的强光。这种现象与光的传播方向无关，却与光的振动方向有关。这说明光在传播过程中可能存在某种方向性特征。 问题 1.阳光通过一块偏振片后，旋转偏振片时观察到透射光强度不变，这说明入射光的振动方向有什么特点？ 提示： 阳光是自然光，包含垂直于传播方向上所有方向的振动，且各方向强度相同。旋转偏振片时透射光强度不变，说明入射光在各个方向上的振动是均匀的。 2.当两块偏振片叠放，旋转其中一块时透射光强度发生变化，甚至可能完全变暗，这说明通过第一块偏振片后的光具有什么特性？ 提示：通过第一块偏振片的光只能沿其透振方向振动，因此是偏振光。当第二块偏振片旋转时，其透振方向与偏振光振动方向的夹角改变，导致透射光强度变化，符合光的横波特性。 3.为什么当两块偏振片的透振方向互相垂直时，几乎没有光通过？ 提示：当两偏振片透振方向垂直时，第一块透过的偏振光振动方向与第二块的透振方向垂直，无法通过，说明光的振动方向必须与透振方向一致才能透过。 4.自然光与偏振光在振动方向上有何本质区别？ 提示： 自然光在垂直于传播方向的平面内沿所有方向振动且强度相同；偏振光只沿某一特定方向振动，具有方向选择性。 【探究归纳】 1. 光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，研究表明光是一种横波。 2. 偏振片具有透振方向，只有振动方向与透振方向一致的光才能通过。 3. 自然光包含垂直于传播方向上一切方向的振动，各方向强度相同。 4. 通过偏振片的光变为偏振光，其振动方向局限于透振方向。 5. 两偏振片透振方向平行时透光最强，垂直时几乎无光通过。 6. 自然光在反射时，反射光和折射光均为偏振光，偏振程度随入射角变化。 【典例赏析】 [例1]如图所示，两光屏间放有两个偏振片，它们四者平行共轴，现让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，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，则关于光屏N上光的亮度变化情况，下列说法中正确的是（　　） A．光屏N上光的亮度保持不变 B．光屏N上光的亮度会时亮时暗 C．光屏N上有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线 D．光屏N上只有一条亮线随偏振片转动而转动 【针对训练】 1（多选）下列有关光现象的说法错误的是（　　） A．拍摄水面下的物体时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度 B．泊松亮斑是光的衍射现象，有力地证明了光的波动性 C．观看立体电影时，观众戴的眼镜是一对透振方向互相平行的偏振片 D．可利用激光亮度高的特点来进行精确测距 2.（多选）如图所示为3D立体电影的画面及其原理图，关于其光学原理的说法正确的是（　　） A．利用了光的折射现象 B．利用了光的偏振现象 C．说明光是一种横波 D．说明光是一种纵波 探究2 激光的特点及其应用 【探究导入】 情境探究 夜晚的城市灯火通明，激光灯在舞台上划出绚丽光束，清晰笔直地投射到远处。与普通手电筒光束扩散明显不同，激光即使照射很远距离，光斑依然集中不发散。此外，在超市收银台，工作人员用激光扫描商品条形码，瞬间完成信息读取。这些现象都体现了激光的独特性质。 问题 1.为什么普通灯光无法像激光一样形成清晰、远距离不扩散的光束？ 提示：普通光源中每个原子发光的时间、方向和相位都是随机的，导致发出的光波传播方向杂乱，振动方向和相位各不相同，因此光束容易发散。而激光是由受激辐射产生的，所有光子具有相同的频率、相位和振动方向，传播方向高度一致，故光束平行度极高。 2.激光为何能用于精确测量地月距离？ 提示：激光具有极好的方向性和高亮度，即使经过长距离传播仍能保持足够强度。通过发射短脉冲激光并精确测量其往返时间，利用公式可计算距离，因此可用于地月测距。 3.激光能传递信息，这说明它具备什么波动特性？ 提示： 激光能被调制携带信息，说明它具有稳定的频率和相位，具备良好的相干性，这是实现信息编码和解码的基础。 4.为什么两个普通灯泡的光不能产生干涉条纹，而激光可以？ 提示：干涉需要两列光波频率相同、相位差恒定。普通光源发出的光相位随机变化，无法满足相干条件；而激光具有高度相干性，能稳定产生干涉现象。 【探究归纳】 1. 激光具有高度相干性，表现为频率相同、相位差恒定、振动方向一致。 2. 激光的平行度非常好，传播很远距离后仍能保持一定强度。 3. 激光可用于精确测距，通过测量激光脉冲往返时间计算距离。 激光能被调制，用于光纤通信传递信息。 【例2】我国智能驾驶汽车进入快速发展期。某车载雷达系统可以发出激光和超声波（频率高于20kHz的声波）信号，下列说法正确的是（　　） A．激光与超声波都是横波 B．激光与超声波都是纵波 C．激光与超声波都能发生衍射 D．激光与超声波都可在真空中传播 【针对训练】 3.（多选）激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船，激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，形成一股高温高压的燃气流，以极高的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空。激光火箭利用了激光的（　　） A．单色性好 B．方向性好 C．高能量 D．相干性好 4.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方向性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强度大的特点 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强度大的特点 【课堂自测·基础练】 1．阿秒激光器能产生阿秒（）数量级的激光脉冲信号，可用于探测原子内绕核运动电子的动态行为。周期为1阿秒的激光脉冲信号的长度最接近于（　　） A． B． C． D． 2．日常生活和科技中蕴含物理知识，下列说法正确的是（　　） A．利用激光平行度好的特点，可以测量地球到月亮的距离。 B．光导纤维是利用了光的全反射原理，其内芯采用的是光疏介质，外套采用的是光密介质 C．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象 D．正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到的声波频率与该波源的频率相比变小 3．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，在Q绕轴缓慢旋转90°的过程中，透过偏振片到达光屏N上的光的强度（　　） A．逐渐变强 B．逐渐变弱 C．先变强后变弱 D．先变弱后变强 4．2025年春节期间3D电影《哪吒2》热播，开启了中国动画电影文化输出新纪元。观众在观看3D电影时需要佩戴用偏振镜片特制的眼镜，屏幕上显示左眼图像时，左眼镜片为透光状态，而右眼镜片为不透光状态，屏幕上显示右眼图像时，右眼镜片为透光状态，而左眼镜片为不透光状态，这样通过两只眼镜就看到了不同的电影画面，形成了立体效果。关于观看3D电影，下列说法正确的是（　　） A．从屏幕上发出的光为偏振光，且左眼图像和右眼图像发出的光偏振方向不相同 B．从屏幕上发出的光为自然光 C．佩戴的眼镜左眼镜片和右眼镜片的透振方向相同 D．如果将3D眼镜反着戴，左眼戴右眼镜片，右眼戴左眼镜片，则看不到电影画面 5．下列四幅图是光学中的常见现象，说法正确的是（　　） A．图甲是白光通过狭小的双缝发生的干涉现象 B．图乙是激光射向不透明圆盘产生的衍射图样 C．图丙是红光通过单缝发生的衍射现象 D．图丁是通过3D眼镜看电脑显示器的照片，是由于两侧镜片为透振方向不同的偏振片造成的 6．阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，下列说法正确的是（　　） A．这是干涉现象 B．这是衍射现象 C．该现象说明光具有粒子性 D．该现象说明光是横波 7．以下有关光现象及应用描述正确的是（　　） A．水中的气泡看上去特别明亮属于光的全反射现象 B．佩戴特制眼镜观看3D电影是利用光的干涉现象 C．雨后公路积水上面漂浮的彩色油膜属于光的偏振现象 D．泊松亮斑是光照射到小圆孔时发生衍射现象产生的 8．下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中，说法正确的是（　　） A．图（a）是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的衍射 B．图（b）是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，实验时肥皂膜应水平放置 C．图（c）是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样 D．图（d）是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种横波 9．（多选）关于光的性质与应用，下列说法正确的是（　　） A．观众在看立体电影时要戴上特制的眼镜，这是应用了光的偏振 B．内窥镜利用了多普勒效应 C．全息照片的拍摄利用了光的干涉原理 D．照相机镜头上呈现的淡紫色是由光的反射现象引起的 10．（多选）激光被誉为“神奇的光”，关于激光的应用，下列说法中正确的是（　　） A．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度 B．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 C．用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响 D．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 11．（多选）对下列四个有关光的实验示意图，分析正确的是（　　） A．图甲中，b光的频率小于a光的频率 B．图乙中若只减小屏到挡板的距离L，则相邻亮条纹间距离将减小 C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，若将薄片向左移动一小段，条纹将变疏 D．若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度保持不变 12．（多选）关于光的干涉、光的衍射、光的偏振实验，下列描述正确的是（　　） A．甲图为单缝衍射图样，乙图为双缝干涉图样 B．改用波长较长的入射光实验，甲图中条纹间距变大 C．色彩斑谰的肥皂泡，五颜六色的油膜的形成原理与丙图相同 D．用照相机拍摄水下景物时，使用偏振镜可以减少水面反射光的干扰应用了丁图的原理 13．若起偏器与检偏器的透振方向之间的夹角为60°。 （1）假定没有吸收，则自然光光强I0通过起偏器和检偏器后，出射光强与入射光强之比是多少？ （2）在这两个偏振片之间再平行地插入另一偏振片，使它的透振方向与前两个偏振片透振方向均成30°角，试问出射光强与入射光强之比是多少？ 【素养进阶·提升练】 1．（2024·江苏·高考真题）用观看立体影的特殊眼镜观察手机液晶屏幕上的图片，通过左镜片的图片明亮，右镜片的灰暗。旋转手机屏幕，透过两镜片的图片（　　） A．均变明亮 B．均变灰暗 C．亮度均无变化 D．左镜片的变暗，右镜片的变亮 2．（2025·山东·高考真题）用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝关于轴对称，光屏垂直于轴放置。将偏振片垂直于轴置于双缝左侧，单色平行光沿轴方向入射，在屏上观察到干涉条纹，再将偏振片置于双缝右侧，透振方向平行。保持不动，将绕轴转动的过程中，关于光屏上的干涉条纹，下列说法正确的是（    ） A．条纹间距不变，亮度减小 B．条纹间距增大，亮度不变 C．条纹间距减小，亮度减小 D．条纹间距不变，亮度增大 3．（2025·江苏南京·模拟预测）光学技术作为一门高精密度的学科，应用在各个领域，下列关于光学现象的说法，正确的是（　　） A．如图甲使光信号在光导纤维中发生全反射，内芯的折射率小于外套的折射率 B．观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜，两个眼镜偏振光振动方向平行 C．让激光束通过一个狭缝，可能观察到光屏上出现丙图，且波长越大，条纹间距越大 D．在丁图中激光束沿液流传播，若改用折射率更大的液体，则实验现象更明显 4．（2025·上海·高考真题）光是从哪里来，又回到哪里去？浦济之光，你见过吗？光是一个物理学名词，其本质是一种处于特定频段的光子流。光源发出光，是因为光源中电子获得额外能量。如果能量不足以使其跃迁到更外层的轨道，电子就会进行加速运动，并以波的形式释放能量。如果跃迁之后刚好填补了所在轨道的空位，从激发态到达稳定态，电子就停止跃迁。否则电子会再次跃迁回之前的轨道，并且以波的形式释放能量。 （1）以下哪个选项中的图样符合红光和紫光的双缝干涉图样( ) （2）如图所示，自然光经过两个偏振片，呈现在光屏上，偏振片B绕圆心转动且周期为T，则光屏上两个光强最小的时间间隔为（　　） A． B．T C． D． （3）物理王兴趣小组在做“测量玻璃的折射率”实验时，若从c侧观察，插入c时，应遮住a、b；插入d时，应遮住 ，依据图中所标数据，可得出该玻璃的折射率为 。 5.（2024·上海·高考真题）汽车智能化 我国的汽车智能化技术发展迅猛。各类车载雷达是汽车自主感知系统的重要组成部分。汽车在检测到事故风险后，通过自主决策和自主控制及时采取措施，提高了安全性。 （1）车载雷达系统可以发出激光和超声波信号，其中（　　） A．仅激光是横波 B．激光与超声波都是横波 C．仅超声波是横波 D．激光与超声波都不是横波 （2）一辆质量的汽车，以的速度在平直路面上匀速行驶，此过程中发动机功率，汽车受到的阻力大小为 N。当车载雷达探测到前方有障碍物时，主动刹车系统立即撤去发动机驱动力，同时施加制动力使车辆减速。在刚进入制动状态的瞬间，系统提供的制动功率，此时汽车的制动力大小为 N，加速度大小为 。（不计传动装置和热损耗造成的能量损失） 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 6. 光的偏振 激光 【知识梳理】 1 一、 光的偏振 1 二、 激光的特点及其应用 1 【重难探究】 3 探究1 　探究光的偏振 3 探究2 探究激光的特点及其应用 4 【课堂自测·基础练】 9 【素养进阶·提升练】 18 【知识梳理】 知识点1 光的偏振 1、偏振现象：不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能不同，这种现象称为“偏振现象”，横波的振动方向称为“偏振方向”。 2、光的偏振 （1）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，只有沿着这个方向振动的光波才能顺利通过偏振片，这个方向叫作“透振方向”。 （2）自然光和偏振光 ①自然光：太阳、日光灯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，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光是“自然光”。 ②偏振光：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。 图（b）中P为起偏器，Q为检偏器，自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射光和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光，且它们的偏振方向互相垂直。 如图（a）我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。 （3）光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波，各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间，两两互相垂直。 （4）光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，将E的振动称为光振动。 （5）应用：利用偏振滤光片摄影、观看立体电影等。 知识点2 激光的特点及其应用 1、激光和激光的产生 （1）传播方向、偏振、相位等性质完全相同的光波叫作激光。激光是相干光，激光是人工产生的光。 （2）在现代科学技术中用激光器产生激光。 2、激光的特点及应用 特点 应用 相干性强：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 光纤通信 平行度好：激光的平行度非常好，传播很远的距离后仍能保持一定的强度 激光测距，为枪械、火炮、导弹等武器提供目标指引 亮度高：它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量 用激光束切割、焊接，医学上可以用激光做“光刀”，激发核聚变等 （1）由来：是一种人工产生的相干光。 （2）特点：激光频率单一，相干性非常好；平行度高；激光的强度大，亮度高。 （3）应用广泛： ①产生明显的干涉，全息照相（频率单一相干性好）。 ②利用激光通过光导纤维实现通讯（利用相干性好进行“调制”；频率高，信息携带量大；能量集中，衰减慢）。 ③激光雷达测距测速（平行度好，结合多普勒效应）。 ④VCD、DVD、CD唱机，CD-ROM读取或刻录光盘（平行度好，能量集中）。 ⑤医学上“激光刀”，军事上的激光武器，新能源中的可控核聚变（光强度大、能量集中）。 【重难探究】 探究1 光的偏振 【探究导入】 情境探究 在日常生活中，我们常使用太阳镜来减少阳光的刺眼感。有些太阳镜利用偏振片制成，能有效减弱从水面或路面反射的强光。这种现象与光的传播方向无关，却与光的振动方向有关。这说明光在传播过程中可能存在某种方向性特征。 问题 1.阳光通过一块偏振片后，旋转偏振片时观察到透射光强度不变，这说明入射光的振动方向有什么特点？ 提示： 阳光是自然光，包含垂直于传播方向上所有方向的振动，且各方向强度相同。旋转偏振片时透射光强度不变，说明入射光在各个方向上的振动是均匀的。 2.当两块偏振片叠放，旋转其中一块时透射光强度发生变化，甚至可能完全变暗，这说明通过第一块偏振片后的光具有什么特性？ 提示：通过第一块偏振片的光只能沿其透振方向振动，因此是偏振光。当第二块偏振片旋转时，其透振方向与偏振光振动方向的夹角改变，导致透射光强度变化，符合光的横波特性。 3.为什么当两块偏振片的透振方向互相垂直时，几乎没有光通过？ 提示：当两偏振片透振方向垂直时，第一块透过的偏振光振动方向与第二块的透振方向垂直，无法通过，说明光的振动方向必须与透振方向一致才能透过。 4.自然光与偏振光在振动方向上有何本质区别？ 提示： 自然光在垂直于传播方向的平面内沿所有方向振动且强度相同；偏振光只沿某一特定方向振动，具有方向选择性。 【探究归纳】 1. 光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，研究表明光是一种横波。 2. 偏振片具有透振方向，只有振动方向与透振方向一致的光才能通过。 3. 自然光包含垂直于传播方向上一切方向的振动，各方向强度相同。 4. 通过偏振片的光变为偏振光，其振动方向局限于透振方向。 5. 两偏振片透振方向平行时透光最强，垂直时几乎无光通过。 6. 自然光在反射时，反射光和折射光均为偏振光，偏振程度随入射角变化。 【典例赏析】 [例1]如图所示，两光屏间放有两个偏振片，它们四者平行共轴，现让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，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，则关于光屏N上光的亮度变化情况，下列说法中正确的是（　　） A．光屏N上光的亮度保持不变 B．光屏N上光的亮度会时亮时暗 C．光屏N上有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线 D．光屏N上只有一条亮线随偏振片转动而转动 【答案】B 【详解】A．太阳光经偏振片P成为线偏振光，偏振片Q转动时，其透振方向与P的透振方向夹角变化，通过Q的光强会改变，所以光屏N上光的亮度不是保持不变的，A错误； B．当Q的透振方向与P平行时，光最亮；垂直时，光最暗。Q转动一周，会出现两次最亮、两次最暗的情况，所以光屏N上光的亮度会时亮时暗，B正确； C．光沿轴线传播，光屏N上只有一个亮斑，不是两条与偏振片透振方向对应的亮线，C错误； D．亮斑沿轴线分布，位置固定，不会随偏振片转动而转动，D错误。 故选B。 【针对训练】 1（多选）下列有关光现象的说法错误的是（　　） A．拍摄水面下的物体时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度 B．泊松亮斑是光的衍射现象，有力地证明了光的波动性 C．观看立体电影时，观众戴的眼镜是一对透振方向互相平行的偏振片 D．可利用激光亮度高的特点来进行精确测距 【答案】ACD 【详解】A．拍摄水面下的物体时，往往在镜头前加装一个偏振片可以过滤掉水面反射的光，而不是增加透过光的强度，故A错误，符合题意； B．泊松亮斑是光的衍射现象，有力地证明了光的波动性，故B正确，不符合题意； C．观看立体电影时，观众戴的眼镜是一对透振方向互相垂直的偏振片，以便两眼分别接收不同偏振方向的光，从而在大脑中产生立体效果，故C错误，符合题意； D．可利用激光平行度高的特点来进行精确测距，故D错误，符合题意。 故选ACD。 2.（多选）如图所示为3D立体电影的画面及其原理图，关于其光学原理的说法正确的是（　　） A．利用了光的折射现象 B．利用了光的偏振现象 C．说明光是一种横波 D．说明光是一种纵波 【答案】BC 【详解】图示是用偏振眼镜观看3D立体电影，利用了光的偏振现象，说明光是一种横波。 故选BC。 探究2 激光的特点及其应用 【探究导入】 情境探究 夜晚的城市灯火通明，激光灯在舞台上划出绚丽光束，清晰笔直地投射到远处。与普通手电筒光束扩散明显不同，激光即使照射很远距离，光斑依然集中不发散。此外，在超市收银台，工作人员用激光扫描商品条形码，瞬间完成信息读取。这些现象都体现了激光的独特性质。 问题 1.为什么普通灯光无法像激光一样形成清晰、远距离不扩散的光束？ 提示：普通光源中每个原子发光的时间、方向和相位都是随机的，导致发出的光波传播方向杂乱，振动方向和相位各不相同，因此光束容易发散。而激光是由受激辐射产生的，所有光子具有相同的频率、相位和振动方向，传播方向高度一致，故光束平行度极高。 2.激光为何能用于精确测量地月距离？ 提示：激光具有极好的方向性和高亮度，即使经过长距离传播仍能保持足够强度。通过发射短脉冲激光并精确测量其往返时间，利用公式可计算距离，因此可用于地月测距。 3.激光能传递信息，这说明它具备什么波动特性？ 提示： 激光能被调制携带信息，说明它具有稳定的频率和相位，具备良好的相干性，这是实现信息编码和解码的基础。 4.为什么两个普通灯泡的光不能产生干涉条纹，而激光可以？ 提示：干涉需要两列光波频率相同、相位差恒定。普通光源发出的光相位随机变化，无法满足相干条件；而激光具有高度相干性，能稳定产生干涉现象。 【探究归纳】 1. 激光具有高度相干性，表现为频率相同、相位差恒定、振动方向一致。 2. 激光的平行度非常好，传播很远距离后仍能保持一定强度。 3. 激光可用于精确测距，通过测量激光脉冲往返时间计算距离。 激光能被调制，用于光纤通信传递信息。 【例2】我国智能驾驶汽车进入快速发展期。某车载雷达系统可以发出激光和超声波（频率高于20kHz的声波）信号，下列说法正确的是（　　） A．激光与超声波都是横波 B．激光与超声波都是纵波 C．激光与超声波都能发生衍射 D．激光与超声波都可在真空中传播 【答案】C 【详解】AB．声波是纵波，光是横波，A错误，B错误； C．衍射是波的特性，激光和超声波都可以发生衍射，C正确； D．激光可以在真空中传播，超声波的传播需要依靠介质，超声波不能在真空中传播，D错误。 故选C。 【针对训练】 3.（多选）激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船，激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，形成一股高温高压的燃气流，以极高的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空。激光火箭利用了激光的（　　） A．单色性好 B．方向性好 C．高能量 D．相干性好 【答案】BC 【详解】由于激光站与卫星可能相隔很远，为了减少能量损失，必须使激光具有很好的平行度，同时使用激光的高能量特性。 故选BC。 4.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方向性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强度大的特点 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强度大的特点 【答案】C 【详解】A．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，故A错误； B．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，故B错误； C．医学上用激光做“光刀”利用了激光的强度大的特点，故C正确； D．激光测距利用的是激光的平行度好的特点，故D错误。 故选C。 【课堂自测·基础练】 1．阿秒激光器能产生阿秒（）数量级的激光脉冲信号，可用于探测原子内绕核运动电子的动态行为。周期为1阿秒的激光脉冲信号的长度最接近于（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】光在真空中的传播速度为 根据脉冲长度公式 代入数据解得 故B正确，A、C、D错误； 故选B。 2．日常生活和科技中蕴含物理知识，下列说法正确的是（　　） A．利用激光平行度好的特点，可以测量地球到月亮的距离。 B．光导纤维是利用了光的全反射原理，其内芯采用的是光疏介质，外套采用的是光密介质 C．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象 D．正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到的声波频率与该波源的频率相比变小 【答案】A 【详解】A．激光平行度好，能长距离传播且能量集中不易发散，因此可用于精确测量地球到月球的距离，故A正确； B．光导纤维利用全反射原理，要求内芯为光密介质、外套为光疏介质，选项B中内芯和外套的介质描述相反，故B错误； C．通过缝隙观察白光灯丝的彩色条纹是光的衍射现象，而非偏振现象，故C错误； D．根据多普勒效应，当波源靠近观察者时，接收频率会高于波源频率，故D错误。 故选A。 3．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，在Q绕轴缓慢旋转90°的过程中，透过偏振片到达光屏N上的光的强度（　　） A．逐渐变强 B．逐渐变弱 C．先变强后变弱 D．先变弱后变强 【答案】B 【详解】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，再使偏振片Q绕轴匀速转动的过程，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏没有亮度，故光屏N上的光的强度逐渐变弱。 故选B。 4．2025年春节期间3D电影《哪吒2》热播，开启了中国动画电影文化输出新纪元。观众在观看3D电影时需要佩戴用偏振镜片特制的眼镜，屏幕上显示左眼图像时，左眼镜片为透光状态，而右眼镜片为不透光状态，屏幕上显示右眼图像时，右眼镜片为透光状态，而左眼镜片为不透光状态，这样通过两只眼镜就看到了不同的电影画面，形成了立体效果。关于观看3D电影，下列说法正确的是（　　） A．从屏幕上发出的光为偏振光，且左眼图像和右眼图像发出的光偏振方向不相同 B．从屏幕上发出的光为自然光 C．佩戴的眼镜左眼镜片和右眼镜片的透振方向相同 D．如果将3D眼镜反着戴，左眼戴右眼镜片，右眼戴左眼镜片，则看不到电影画面 【答案】A 【详解】ABC．从屏幕上发出的光为偏振光，左眼图像和右眼图像发出的光偏振方向不相同，左眼镜片的透振方向与左眼图像的偏振方向相同，右眼镜片的透振方向与左眼图像的偏振方向不相同，这样左眼只能看到左眼图像，同理，右眼只能看到右眼图像，从而产生立体效果，故A正确，BC错误； D．如果将3D眼镜反着戴，左眼戴右眼镜片，右眼戴左眼镜片，这样右眼看到的是左眼图像，左眼看到的是右眼图像，仍可看到电影画面，故D错误。 故选A。 5．下列四幅图是光学中的常见现象，说法正确的是（　　） A．图甲是白光通过狭小的双缝发生的干涉现象 B．图乙是激光射向不透明圆盘产生的衍射图样 C．图丙是红光通过单缝发生的衍射现象 D．图丁是通过3D眼镜看电脑显示器的照片，是由于两侧镜片为透振方向不同的偏振片造成的 【答案】D 【详解】A．图甲是中间宽两边对称变窄的单缝衍射图样，故A错误； B．根据衍射条纹的特点可知，图乙属于圆孔衍射，故B错误； C．图丙是等间距的明暗相间的条纹，这是双缝干涉形成的，故C错误； D．3D眼镜的两个镜片是两个透振方向互相垂直的偏振片，图中电脑显示屏发出的偏振光的透振方向与左侧镜片垂直，没有光穿过左侧镜片，通过左侧镜片看不见电脑显示屏，电脑显示屏发出的偏振光的透振方向与右侧镜片平行，有光穿过右侧镜片，通过右侧镜片能看见电脑显示屏，故D正确。 故选D。 6．阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，下列说法正确的是（　　） A．这是干涉现象 B．这是衍射现象 C．该现象说明光具有粒子性 D．该现象说明光是横波 【答案】A 【详解】ABC．阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这是干涉现象,说明光的波动性，故A正确，BC错误； D．光的偏振说明光是横波，光的干涉现象不能说明光是横波，故D错误。 故选A。 7．以下有关光现象及应用描述正确的是（　　） A．水中的气泡看上去特别明亮属于光的全反射现象 B．佩戴特制眼镜观看3D电影是利用光的干涉现象 C．雨后公路积水上面漂浮的彩色油膜属于光的偏振现象 D．泊松亮斑是光照射到小圆孔时发生衍射现象产生的 【答案】A 【详解】A．水中的气泡看上去特别明亮属于光的全反射现象，A正确； B．佩戴特制眼镜观看3D电影是利用光的偏振现象，B错误； C．雨后公路积水上面漂浮的彩色油膜属于光的干涉现象，是油膜的上、下两个表面反射的两列光发生了干涉，C错误； D．泊松亮斑是光照射到小圆板时发生衍射现象产生的，D错误。 故选A。 8．下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中，说法正确的是（　　） A．图（a）是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的衍射 B．图（b）是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，实验时肥皂膜应水平放置 C．图（c）是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样 D．图（d）是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种横波 【答案】D 【详解】A．图（a）是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的全反射，A错误； B．图（b）是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是肥皂膜两个表面反射的两列光相遇时的干涉现象，实验时肥皂膜应竖直放置，B错误； C．图（c）是单色平行光线通过狭缝得到的衍射图样，C错误； D．图（d）是用偏振眼镜观看立体电影，光的偏振现象说明光是一种横波，D正确。 故选D。 9．（多选）关于光的性质与应用，下列说法正确的是（　　） A．观众在看立体电影时要戴上特制的眼镜，这是应用了光的偏振 B．内窥镜利用了多普勒效应 C．全息照片的拍摄利用了光的干涉原理 D．照相机镜头上呈现的淡紫色是由光的反射现象引起的 【答案】AC 【详解】A．在观看立体电影时，观众要戴上一副特制的眼镜，这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片，这样，从银幕上看到的景象才有立体感，如果不戴这副眼镜看，银幕上的图像就模糊不清，这是应用了光的偏振，故A正确； B．内窥镜利用了光的全反射原理，故B错误； C．全息照片拍摄的原理是利用激光的干涉性来记录物体的干涉图样，将它记录在一个感光介质上，并利用显影等工艺制成全息照片，可知，全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，故C正确； D．照相机镜头上呈现的淡紫色是薄膜干涉现象，即照相机镜头上呈现的淡紫色是由光的干涉现象引起的，故D错误。 故选AC。 10．（多选）激光被誉为“神奇的光”，关于激光的应用，下列说法中正确的是（　　） A．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度 B．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 C．用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响 D．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 【答案】AD 【详解】A．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度，故A正确； B．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，故B错误； C．用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光方向性好、能量高，故C错误； D．医疗中用激光做“光刀”利用了激光的亮度高的特点，故D正确。 故选AD。 11．（多选）对下列四个有关光的实验示意图，分析正确的是（　　） A．图甲中，b光的频率小于a光的频率 B．图乙中若只减小屏到挡板的距离L，则相邻亮条纹间距离将减小 C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，若将薄片向左移动一小段，条纹将变疏 D．若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度保持不变 【答案】BC 【详解】A．在图甲中，光在玻璃球中传播，b光的偏折程度比a光更大。根据折射定律，偏折程度越大，折射率越大，而折射率大的光频率也大，所以b光的频率大于a光的频率，故A错误； B．图乙是双缝干涉实验，根据双缝干涉条纹间距公式 当只减小屏到挡板的距离L时，在λ和d不变的情况下，相邻亮条纹间距离将减小 ，故B正确； C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度，若将薄片向左移动一小段，空气楔的夹角会变小。根据薄膜干涉原理，此时干涉条纹会变疏，故C正确； D．图丁中涉及偏振片，自然光通过偏振片M后成为偏振光，当只旋转M或N一个偏振片时，由于偏振片的偏振方向改变，光屏P上的光斑亮度会发生变化，故D错误。 故选BC。 12．（多选）关于光的干涉、光的衍射、光的偏振实验，下列描述正确的是（　　） A．甲图为单缝衍射图样，乙图为双缝干涉图样 B．改用波长较长的入射光实验，甲图中条纹间距变大 C．色彩斑谰的肥皂泡，五颜六色的油膜的形成原理与丙图相同 D．用照相机拍摄水下景物时，使用偏振镜可以减少水面反射光的干扰应用了丁图的原理 【答案】BCD 【详解】A．双缝干涉图样的相邻亮或暗条纹的间距不变，故甲为双缝干涉图样，故A错误； B．根据条纹间距公式，当改用波长较长的入射光实验，甲图中条纹间距变大，故B正确； C．丙图是光的薄膜干涉现象，而五颜六色的油膜的形成是薄膜干涉现象，故C正确； D．丁图是光的偏振原理，用照相机拍摄水下景物时，使用偏振镜可以减少水面反射光的干扰应用了丁图的原理，故D正确。 故选BCD。 13．若起偏器与检偏器的透振方向之间的夹角为60°。 （1）假定没有吸收，则自然光光强I0通过起偏器和检偏器后，出射光强与入射光强之比是多少？ （2）在这两个偏振片之间再平行地插入另一偏振片，使它的透振方向与前两个偏振片透振方向均成30°角，试问出射光强与入射光强之比是多少？ 【详解】（1）由题意可知，自然光光强I0入射起偏器和检偏器后，由马吕斯定律可得出射光强为 可得出射光强与入射光强之比是 （2）在两个偏振片之间再平行地插入一偏振片，使它的透振方向与前两个偏振片透振方向均成30°角时，由马吕斯定律可得出射光强为 可得出射光强与入射光强之比是 【素养进阶·提升练】 1．（2024·江苏·高考真题）用观看立体影的特殊眼镜观察手机液晶屏幕上的图片，通过左镜片的图片明亮，右镜片的灰暗。旋转手机屏幕，透过两镜片的图片（　　） A．均变明亮 B．均变灰暗 C．亮度均无变化 D．左镜片的变暗，右镜片的变亮 【答案】D 【详解】观看立体影的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，可以理解为开始时左镜片的透振方向与手机屏幕光的振动方向一致，右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向接近垂直，手机屏幕旋转后，左右镜片的透振方向不变，则左镜片的透振方向与手机屏幕光的振动方向接近垂直，通过左镜片的图片亮度变暗，右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向基本一致，因此通过右边镜片的图片亮度变亮。 故选D。 2．（2025·山东·高考真题）用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝关于轴对称，光屏垂直于轴放置。将偏振片垂直于轴置于双缝左侧，单色平行光沿轴方向入射，在屏上观察到干涉条纹，再将偏振片置于双缝右侧，透振方向平行。保持不动，将绕轴转动的过程中，关于光屏上的干涉条纹，下列说法正确的是（    ） A．条纹间距不变，亮度减小 B．条纹间距增大，亮度不变 C．条纹间距减小，亮度减小 D．条纹间距不变，亮度增大 【答案】A 【详解】根据干涉条纹间距公式可知当P2旋转时，，，均不变，故条纹间距不变；随着P2的旋转，透过P2的光强在减小，干涉条纹的亮度在减小。 故选A。 3．（2025·江苏南京·模拟预测）光学技术作为一门高精密度的学科，应用在各个领域，下列关于光学现象的说法，正确的是（　　） A．如图甲使光信号在光导纤维中发生全反射，内芯的折射率小于外套的折射率 B．观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜，两个眼镜偏振光振动方向平行 C．让激光束通过一个狭缝，可能观察到光屏上出现丙图，且波长越大，条纹间距越大 D．在丁图中激光束沿液流传播，若改用折射率更大的液体，则实验现象更明显 【答案】D 【详解】A．光导纤维发生全反射的条件是内芯的折射率大于外套的折射率，这样光才能在内芯与外套的界面上发生全反射，故A错误； B．观看3D电影时，两个眼镜的偏振光振动方向是相互垂直的，这样才能让左右眼看到不同的图像，产生3D效果，故B错误； C．激光束通过狭缝会发生衍射现象，衍射条纹中间宽两边窄（与丙图不符），且波长越大，条纹间距越大，故C错误； D．丁图中激光束沿液流传播是利用了全反射。若改用折射率更大的液体，全反射的临界角越小，越容易发生全反射，实验现象会更明显，故D正确。 故选D。 4．（2025·上海·高考真题）光是从哪里来，又回到哪里去？浦济之光，你见过吗？光是一个物理学名词，其本质是一种处于特定频段的光子流。光源发出光，是因为光源中电子获得额外能量。如果能量不足以使其跃迁到更外层的轨道，电子就会进行加速运动，并以波的形式释放能量。如果跃迁之后刚好填补了所在轨道的空位，从激发态到达稳定态，电子就停止跃迁。否则电子会再次跃迁回之前的轨道，并且以波的形式释放能量。 （1）以下哪个选项中的图样符合红光和紫光的双缝干涉图样( ) （2）如图所示，自然光经过两个偏振片，呈现在光屏上，偏振片B绕圆心转动且周期为T，则光屏上两个光强最小的时间间隔为（　　） A． B．T C． D． （3）物理王兴趣小组在做“测量玻璃的折射率”实验时，若从c侧观察，插入c时，应遮住a、b；插入d时，应遮住 ，依据图中所标数据，可得出该玻璃的折射率为 。 【答案】（1）A （2）C （3） 【解析】（1）干涉条纹是平行等距明暗相间的条纹，根据 红光的波长大于紫光，可知红光的条纹间距大于紫光的条纹间距，故选项A正确； （2）根据偏振原理，偏振片B每转过半周透光强度从最小到最强，再到最小，可知光屏上两个光强最小的时间间隔为0.5T，故选C。 （3）[1]若从c侧观察，插入c时，应遮住a、b；插入d时，应遮住c以及ab的像； [2]该玻璃的折射率为。 5.（2024·上海·高考真题）汽车智能化 我国的汽车智能化技术发展迅猛。各类车载雷达是汽车自主感知系统的重要组成部分。汽车在检测到事故风险后，通过自主决策和自主控制及时采取措施，提高了安全性。 （1）车载雷达系统可以发出激光和超声波信号，其中（　　） A．仅激光是横波 B．激光与超声波都是横波 C．仅超声波是横波 D．激光与超声波都不是横波 （2）一辆质量的汽车，以的速度在平直路面上匀速行驶，此过程中发动机功率，汽车受到的阻力大小为 N。当车载雷达探测到前方有障碍物时，主动刹车系统立即撤去发动机驱动力，同时施加制动力使车辆减速。在刚进入制动状态的瞬间，系统提供的制动功率，此时汽车的制动力大小为 N，加速度大小为 。（不计传动装置和热损耗造成的能量损失） 【答案】（1）A （2）600 【解析】（1）车载雷达系统发出的激光是横波，超声波信号是纵波。 故选A。 （2）[1]根据题意可知，汽车匀速行驶，则牵引力等于阻力，则有 其中 ， 解得 [2]根据题意，由可得，汽车的制动力大小为 [3]由牛顿第二定律可得，加速度大小为 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $