4.6 光的偏振 激光 课件 -2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦光的偏振现象、光的横波性质、偏振光与自然光的区别及激光的特点应用，从立体电影、摄影情境导入，通过温故知新横波纵波穿过狭缝的差异作为支架，引导学生理解偏振概念，再经偏振片实验验证光的横波性质，构建知识脉络。 其亮点在于以实验探究为核心，结合生活实例培养物理观念和科学思维。通过绳波弹簧波对比实验、偏振片起偏检偏实验直观呈现偏振现象，利用立体电影、汽车挡风玻璃等实例解释应用，帮助学生从生活走向物理本质，教师可依托清晰逻辑和丰富案例提升教学效率。

6 光的偏振 激光 第四章 光 02 01 知道偏振光和自然光的区别，能运用偏振知识解释生活中的一些常见光学现象。 阅读教材，了解激光的特点和应用。 通过演示实验，观察光的偏振现象，知道光是一种横波。 通过绳波(横波)和弹簧波(纵波)穿过狭缝的实验现象，知道波的偏振现象。 03 04 重点 重难点 在观看立体电影时，观众为什么要戴上特制的眼镜？ 公司logo 公司logo 情境导入 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。 公司logo 公司logo 情境导入 偏振现象及光的偏振 01 各点振动方向 传播方向 各点振动方向 传播方向 横波：各点振动方向 与波的传播方向垂直 纵波：各点振动方向 与波的传播方向相同 公司logo 公司logo 温故知新 结合绳波和弹簧波的特点，分析这两种波能否通过狭缝？ 公司logo 公司logo 观察与思考 横波与纵波通过狭缝有何不同？ 振动方向与狭缝方向一致时，横波能穿过狭缝； 振动方向与狭缝方向垂直时，横波不能穿过狭缝； 无论狭缝的取向如何，纵波都能穿过。 偏振现象 1.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” ，横波的振动方向称为“偏振方向” 。 公司logo 公司logo 核心知识 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能顺利通过偏振片，这个方向叫作“透振方向”。 实物 示意图 箭头表示透振方向 公司logo 公司logo 核心知识 光的干涉、衍射说明光具有波动性，但光波是横波还是纵波？ 光的干涉 光的衍射 惠更斯提出光是纵波 托马斯·杨认为光是一种横波 公司logo 公司logo 观察与思考 偏振片P . . . . . . . . . . 原因 猜想 光波是纵波 光波（白炽灯） 现象：偏振片是透明的，只是透射光暗了一些； 继续旋转偏振片P，亮度不发生变化 如图所示，观察光源(或阳光)通过偏振片后透射光的强度变化 公司logo 公司logo 思考与讨论 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，观察通过两块偏振片的透射光的强度有什么变化？ 透射光比入射光暗一些，透射光的强度不发生变化 透振方向平行时，透射强度与只有偏振片P时的强度一样 透振方向垂直时，亮度最暗 光的偏振现象说明光是一种横波 自然光 偏振光 垂直于传播方向上沿一切方向振动 垂直于传播方向沿某个特定方向振动 沿各个方向振动的光波的强度都相同 随着一片偏振片的旋转，亮度有较大变化 太 阳 光 白炽灯 折 射 光 反射光 自然光与偏振光 公司logo 公司logo 核心知识 (1)横波和纵波都能产生偏振现象。(　　) (2)自然光通过偏振片可以获得偏振光。(　　) (3)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相同。(　　) × √ × 辨析 1. (2025·焦作市高二期中)如图甲所示的两幅图像，用手握住绳的一端，另一端固定，手在竖直方向上下抖动，在绳上就形成了一列机械波，在绳波传播的路径上放置两个带有狭缝的栅栏；如图乙所示的两幅图像，透过两块偏振片P、Q观察可见光，保持P不动，旋转Q。 例题 下列说法正确的是 A.图甲说明绳波是纵波 B.当栅栏的狭缝与绳的振动方向平行时，绳 波不能通过狭缝 C.对图乙，所用的光源在与传播方向垂直的 各个方向上，光的强度一定不相同 D.对图乙，当Q与P透振方向平行时，透射光 的强度最大，Q转过90°时，透射光的强 度最小 √ 题图甲说明绳波的振动方向与传播方向垂直，故是横波，A错误； 当狭缝的方向与绳的振动方向相同时，绳上横波可以通过狭缝，狭缝的方向与绳的振动方向垂直时，绳上横波不能通过，B错误； 对题图乙，要用自然光来演示光的偏振现象，所用的光源在与传播方向垂直的各个方向上，光的强度相同，C错误； 旋转Q，当Q与P平行，透射光的强度最大，由此转过90°，透射光的强度最小，D正确。 偏振现象的应用 02 摄影技术中的应用 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 无偏振镜 有偏振镜 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，减弱反射光而使水下和玻璃后的景象清晰。 玻璃橱窗里的陈列物 镜头未加偏振片 镜头加偏振片 反射光中存在大量的偏振光，使用偏振镜可减少反射光的干扰 镜头未加偏振片 镜头加偏振片 偏振片在汽车挡风玻璃上的应用 镜头未加偏振片 镜头加偏振片 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方向都沿同一方向并与水平面成45°，可避免远光灯引发炫目，保证行车安全。 立体电影 两个镜头同时拍摄，制成两组电影胶片 两组胶片同步放映略有差别的两幅图像 相互垂直的偏振光 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。 2.(2025·河北省部分高中期中)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 √ 例题 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，B、C错误； 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。 3.夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼，严重影响行车安全。若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，其透振方向正好与对面灯光的振动方向垂直，但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，如下措施可行的是 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.前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是竖直的 C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45° D.前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45° √ 若前窗玻璃的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平，从车灯发出的光经物体反射后将不能透过前窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，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，B错误； 若前窗玻璃透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°，则车灯发出的光经物体反射后无法透进本车车窗内，却可以透进对面车的车窗内，C错误； 若前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°，则车灯发出的光经物体反射后可以透进本车车窗内，且不可以透进对面车的车窗内，D正确。 激光的特点及其应用 03 公司logo 公司logo 情境导入 普通光源与激光 普通光源：光是从物质的原子中发射出来的，普通光源发出的自然光是许多频率、相位、偏振以及传播方向各不相同的光的杂乱无章的混合。这导致两个独立的普通光源发出的光不会发生干涉。 公司logo 公司logo 核心知识 激光是原子受激辐射产生的光，发出的光的相位差 、频率、振动方向均相同，两列相同激光相遇可以发生干涉。激光是人工产生的相干光。 公司logo 公司logo 核心知识 激光的特点及其应用 1.相干性高： 具有频率单一、相位差恒定 、振动方向相同的特点。是人工产生的相干光，具有高度的相干性。 光导纤维 2.方向性： 激光的方向性非常好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度 读写光盘 激光测距 3.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 激发核聚变 激光切割 激发理疗 4. (多选)有关激光的特点与应用，下列说法正确的是 A.激光是一种人工产生的相干光，全息照相技术利用了激光相干性高的 特点 B.激光具有良好的单色性，光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物 C.激光在医学上被当作“光刀”使用，但其亮度还不足以在金属上打孔、 切割、焊接 D.激光的相干性好，任何两束激光都能发生干涉 √ √ 例题 激光是一种人工产生的相干光，全息照相技术利用了激光相干性高的特点，故A正确； 激光具有良好的单色性，光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，故B正确； 激光在医学上被当作“光刀”使用，可以在金属上打孔、切割、焊接，故C错误； 激光相干性好，但频率不相同的两束激光不会发生干涉，故D错误。 知识拓展——全息餐厅 光的偏振 激光与全 息照相 偏振现象光的偏振 偏振现象：横波只沿着某一特定的方向振动。 光的偏振：自然光和偏振光 激光的特点及其应用 激光：原子受激辐射产生的光 特点：相干性好、单色性好、方向性强、亮度高 激光的应用：光纤通信、精确测距、切割、光刀等 偏振片：由特定的材料制成，有一个特定的方向 光的偏振现象说明光是一种横波 偏振现象的应用：摄影技术的应用、汽车挡风玻璃、立体电影 课堂小结 巩固练习 1.关于光的偏振现象，下列说法中正确的是 A.偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同 B.自然光在水面反射时，反射光和折射光都是一定程度的偏振光 C.光的偏振现象说明光是一种纵波 D.照相机镜头表面的增透膜是光的偏振现象的应用 √ 自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，且各个方向振动的光波强度都相同，而偏振光不是，故A错误； 自然光在水面反射时，反射光和折射光的振动方向不同，都是一定程度的偏振光，所以B正确； 光的偏振现象说明光是一种横波，故C错误； 照相机的增透膜，使得反射光发生干涉从而使其减弱，是光的干涉现象的应用，故D错误。 2.(2025·宁波市六校高二期中)有一种魔术道具称为“穿墙而过”。其结构是两片塑料偏振片卷起来，放进空心的透明圆筒内，中间两偏振片重叠区域给观众感觉为一块“挡板”，如图甲所示。当圆筒中的小球从B端滚向A端，居然穿过了“挡板”，如图乙所示。则 A.该魔术说明光是纵波 B.该魔术对观众的观察角度有要求 C.只用一片塑料偏振片也可以完成该魔术 D.该魔术中对两偏振片卷起来的方式有要求 √ 光的偏振现象说明光是横波，A错误； 任何角度的光都会发生偏振现象，不同角度的观众看到的现象相同，该魔术对观众的观察角度无要求，B错误； 当偏振片偏振方向与偏振光的方向平行时，偏振光可以全部通过偏振片，当偏振片偏振方向与偏振光的方向垂直时，偏振光不能通过偏振片，则在中间区域放两片偏振方向互相垂直的卷起来的偏振片时，自然光不能通过，形成“挡板”，一片偏振片无法完成实验，C错误，D正确。 3.(多选)旋光仪测糖溶液浓度装置原理是：偏振光通过糖溶液后，迎着光看，偏振方向会以传播方向为轴，旋转一个角度θ，旋转角θ称为“旋光角”，θ的值与糖溶液浓度有关，θ测量值与标准值相比较能确定含糖量，如图所示，S为自然光源，A、B为偏振片，转动B使O处光最强，然后被测样品P置于A、B间，则下列说法中正确的是 A.O处光强明显减弱 B.O处光强不会减弱 C.B转一角度使O处光强最大，B转过的 角度等于θ D.A转一角度使O处光强最大，A转过的角度等于θ √ √ √ 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转过的角度等于θ；同理可知若A转一角度使O处光强最大，则A转过的角度等于θ，故C、D正确。 4.(多选)(2025·张家口市高二期中)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，是因为它的亮度很高，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 √ √ 激光用来控制核聚变，是因为它的亮度很高，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； 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； 用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光平行度好、能量高，故C错误； 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。 本课结束 Keep Thinking! 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