4.6 光的偏振 激光（教学课件）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、偏振应用及激光的特点与应用，通过立体电影观影、摄影成像等生活问题导入，结合横波纵波区别的温故旧知搭建支架，引导学生从现象到概念再到光的横波性质及激光知识。 其亮点是以科学探究为主线，通过偏振片狭缝实验、普通光干涉条件等问题链培养探究能力，结合3D电影偏振原理等高考典例提升科学思维，构建光的横波模型并联系摄影、汽车等应用体现科学态度与责任。学生能提升知识应用与思维能力，教师可获得完整教学资源优化教学。

第四章 光 人教版（2019）选择性必修 第一册 6 光的偏振 激光 目录 学习目标 重点难点 课堂导入 探究新知 课堂小结 课堂练习 布置作业 1 2 3 4 5 6 7 2 01 02 03 04 物理观念 依托光波的横波理想化模型，理解光的偏振现象，知道偏振是横波特有的现象；认识自然光、线偏振光、部分偏振光的概念，理解起偏器、检偏器的工作原理；理解激光的产生机理，掌握激光的相干性、平行度好、亮度高等特点；辨析偏振光与自然光的区别，区分激光与普通光源发光的差异；建立光是横波的物理观念，为偏振、激光在实际场景中的应用建立认知。 科学思维 构建 “光源‑起偏器‑检偏器” 光路模型；运用横波振动模型推理，分析偏振片转动时光强明暗变化的逻辑；结合振动方向分析光通过偏振片的光强变化规律；通过对比分析，辨析自然光与偏振光、普通光与激光的差异；借助模型解释偏振片眼镜、立体电影等现象；锻炼运用波动光学模型开展抽象推理、逻辑辨析的能力。 科学探究 以小组形式开展光的偏振动手探究实验；利用手电筒、偏振片等器材，观察转动偏振片时光的明暗变化；多次改变偏振片夹角，观测透射光强变化；做自然光入射、反射光偏振的对照实验；记录实验现象，归纳偏振规律；排查光源、偏振片摆放角度带来的实验误差；提升现象观察、动手操作、变量控制、对比归纳的探究能力。 科学态度与责任 完整经历实验操作、现象观察、数据记录、规律归纳、误差分析完整流程；体会横波模型在研究光偏振中的作用；理性看待器材缺陷、角度偏差带来的现象偏差，养成尊重客观实验事实、严谨求实的科学习惯；了解偏振原理在 3D 电影、汽车车灯、偏振检测，激光在激光切割、医疗、通信、光盘读写等生活工程场景的应用；感受光学技术对现代科技发展的价值，建立物理服务社会的意识。 学习目标 偏振 01 教学内容 光的偏振 02 偏振现象的应用 03 激光的特点及其应用 04 教学重点 1 教学重点 2 教学难点 3 掌握光的干涉条件、相干光源，理解亮暗纹形成原理。 会双缝干涉条纹间距简单计算，能识别双缝、薄膜干涉现象。 用光程差分析干涉条纹。区分干涉、衍射、反射现象，理解薄膜干涉的半波损失。 重点难点 课堂导入——观察与思考 在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么？ 课堂导入——观察与思考 摄影师又是如何拍摄下清晰的画面的呢？ 01 PART 01 第一部分 偏振 探究新知 8 探究新知——温故旧知 横波与纵波在传播方向上各质点振动方向与传播方向有什么区别？ 在纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上；在横波中，各点的振动方向总与波的传播方向垂直。 探究新知——偏振 阅读课文，回答什么是偏振，什么是偏振现象？ 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”。 探究新知——偏振 如图是一列横波，当这列横波穿过两个带有狭缝的木板时, 狭缝的方向与波的振动方向相同，横波是否可以穿过？ 横波能穿过狭缝 如图当我们将后一块木板旋转900以后，这时横波就是否能再通过狭缝？ 横波不能穿过狭缝 纵波会不会发生以上情况？ 纵波不会发生以上情况 探究新知——偏振 由此可以看出横波和纵波的区别在哪里？ 横波能够发生偏振现象而纵波不能发生偏振现象，这就是横波与纵波的一个区别。 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？ 探究新知——典例分析 【例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。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 探究新知——典例分析 【解析】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。 02 PART 02 第二部分 光的偏振 探究新知 15 探究新知——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”。 实物 示意图 箭头表示透振方向 探究新知——光的偏振 探究新知——光的偏振 探究新知——光的偏振 光的偏振实验说明了什么？ 光的偏振实验说明了光是一种横波。 阅读课文，回答什么是自然光，什么是偏振光？ 1．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”。 探究新知——光的偏振 2.偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动的光叫偏振光。 P 明 甲 P Q （弱） 乙 明 暗 丙 P Q 探究新知——典例分析 【例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 探究新知——典例分析 【解析】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。 03 PART 03 第三部分 偏振现象的应用 探究新知 23 探究新知——摄影 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 探究新知——摄影 用偏光镜拍摄水底 探究新知——汽车 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。 探究新知——液晶显示 偏振片 偏振片 平板玻璃、电极、取向膜 液晶 旋光性 探究新知——立体电影 液晶显示器就是利用这一特性，在上下两片栅栏相互垂直的偏光板之间充满液晶，利用电场控制液晶的转动．不同的电场大小就会形成不同的灰阶亮度． 探究新知——偏光太阳镜 在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁不开。由于光是横波，所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向振动的。因此，只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光。 探究新知——典例分析 【例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° 探究新知——典例分析 【解析】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。 04 PART 04 第四部分 激光的特点及其应用 探究新知 32 探究新知——激光 阅读课文，回答普通光为什么不容易发生干涉？ 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。 阅读课文，什么是激光？ 1960年，美国物理学家梅曼率先在实验室中制造出了传播方向、偏振、相位等性质完全相同的光波，这就是激光。 探究新知——激光的特点及其应用 激光有哪些特点？在生活生产或科技领域有什么应用？ 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 探究新知——激光的特点及其应用 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 探究新知——激光的特点及其应用 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 探究新知——激光的特点及其应用 探究新知——典例分析 【例5】(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 探究新知——典例分析 【解析】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。 课堂小结 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 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 布置作业 1.认真阅读课本本节内容，并完成课后“练习与应用”； 2.完成分层作业。 谢谢聆听 鼎力物理制作，盗版必究 谢谢聆听 Lavf58.12.100 1.（2025-2026·浙江高二期末）用激光可以修剪树枝，图中的树枝经过激光照射后断裂。下列关于激光的说法不正确的是(　　) 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能被调制，可以用来传递信息的特点 2.下列关于激光的特性及其应用的说法，正确的是(　　) A.实验室里用激光更容易完成双缝干涉实验和衍射实验，是利用激光频率单一，相干性好B.医学上用激光“焊接”剥落的视网膜，是利用激光的平行度好 C.激光束很容易在坚硬的材料上打孔，是利用激光的相干性好 D.激光能够比较精确测量地球到月球的距离，是利用激光的速度大 3.2023年诺贝尔物理学奖授予了三位杰出的科学家，以表彰他们在阿秒激光技术领域的卓越贡献。下列关于激光的说法正确的是(　　) A.激光具有良好的相干性，光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物 B.激光是由自然界中某种物质直接发光产生的 C.激光很容易给坚硬的材料打孔，是因为激光的平行度好 D.激光能够比较精确地测量地球与月球之间的距离，是因为激光的亮度高 【解析】激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性，故A正确；激光相干性好，可以发生干涉、衍射现象，故B错误；光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，故C正确；科学家可以利用激光研究化学反应的过程，故D正确。 4.以下说法中正确的是(　　) A.激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性 B.由于激光的方向性好，所以激光不能产生衍射现象 C.光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物 D.科学家可以利用激光研究化学反应的过程 5.有一种称为手性材料的光介质，当激光从空气中射入这种材料的时候，将会分离出两种光，一种是左旋圆偏振光，其折射率为nL＝；另一种是右旋圆偏振光，其折射率为nR＝，其中n0为选定材料的折射率，k为大于零的参数(nL和nR大于1)，则(　　) A.在这种介质中左旋光的速度大于右旋光的速度 B.入射角一定的情况下(大于零)，左旋光的偏折程度比右旋光大 C.入射角一定的情况下(大于零)，k越大，左旋光与右旋光分离的现象越明显 D.当左、右旋光从该材料射向空气时，左旋光的临界角小于右旋光的临界角 $