第4.6节 光的偏振 激光（高效培优·讲义）物理人教版选择性必修第一册

第4.6节 光的偏振 激光 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 偏振、光的偏振 考点02 激光的特点及其应用 03 避坑指南·解题通法 角度01 偏振现象及其解释 角度02 偏振的应用 角度03 激光 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.区分自然光与偏振光，理解偏振的含义。 2.知道偏振现象证明光是横波。 3.掌握激光的三个特点以及对应的实际应用。 4.能解释偏振片在生活中的应用。 1.抓住关键点：只有横波才有偏振现象。 2.分析偏振片起偏、检偏的过程。 3.整理激光的特性：相干性好、平行度高、亮度高，对应记忆应用。 4.结合3D电影理解偏振技术的实际使用。 知识导图 考点01 偏振、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。 3、自然光与偏振光的对比 自然光 偏振光 光的来源 直接从光源发出的光 自然光通过起偏器后的光 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强度都相同 在垂直于光的传播方向的平面内,光振动沿某一特定方向(与起偏器的透振方向一致) 4、偏振现象的应用 （1）摄影技术中的应用：光的偏振现象有很多应用，如在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常使景象不清楚，如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可使反射来的偏振光不能进入照相机内，从而可拍出清晰的照片。故人们把偏振滤光片叫作摄像机的“门卫”。 （2）偏振片在汽车挡风玻璃上的应用：偏振片——汽车司机的福音。在夜间行车时，迎面开来的车灯眩光常常使司机看不清路面，容易发生事故。如果在每辆车灯玻璃上和司机座椅前面的挡风玻璃上安装一片偏振片，并使它们的透振方向跟水平方向成45°角，就可以解决这一问题。从对面车灯射来的偏振光，由于振动方向跟司机座椅前挡风玻璃偏振片的透振方向垂直，所以不会射进司机眼里。而从自己的车灯射出去的偏振光，由于振动方向跟自己的挡风玻璃上的偏振片的透振方向相同，所以司机仍能看清自己的车灯照亮的路面和物体。 【深化点拨】 1.获得偏振光的两种方式 ①让自然光通过偏振片。 ②自然光射到两种介质的分界面上，反射光和折射光都是偏振光。 2.偏振光的产生方式 （1）自然光在玻璃、水面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也会变化。自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。 （2）自然光经过偏振片（起偏器）后能形成偏振光。偏振光可以用另一个偏振片（检偏器）检验。 3.偏振片的特点：偏振片是由特殊材料制成的，每个偏振片都有特定的透振方向，沿与透振方向垂直振动的光不能透过偏振片。 1．下列说法正确的是（     ） A．光的偏振现象说明光是一种纵波 B．雨后天空中出现的彩虹属于光的干涉 C．光导纤维内芯的折射率比外套的折射率大 D．水面上的油膜呈现彩色花纹属于光的衍射现象 【答案】C 【详解】A．光的偏振现象说明光是横波，不是纵波，故A错误； B．雨后彩虹是太阳光经水滴折射、色散和内部反射形成的，不是光的干涉现象，故B错误； C．光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，光可在二者界面发生全反射，从而沿光纤传播，故C正确； D．水面上的油膜呈现彩色花纹是薄膜干涉现象，不是光的衍射现象，故D错误。 故选C。 2．（多选）关于光的偏振现象，下列说法正确的是（　　） A．自然界的光都是自然光 B．偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同 C．光发生偏振现象说明光波是横波 D．自然光通过偏振片后成为偏振光，利用另一个透振方向已知的偏振片可以检验出偏振光的振动方向 【答案】CD 【详解】A．由光源直接发出的自然光一般是非偏振光，但经过反射的光一般为偏振光，除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光，故A错误； B．自然光在垂直于传播方向上沿一切方向振动，且各个方向振动的光波强度都相同，而偏振光在垂直于传播方向上沿某个方向振动，故B错误； C．光发生偏振现象说明光波是横波，故C正确； D．自然光通过偏振片后成为偏振光，利用另一个透振方向已知的偏振片（检偏振器）可以检验出偏振光的振动方向，故D正确。 故选CD。 3．下列光现象中，与光的干涉有关的是___________，与光的衍射有关的是___________，与光的偏振有关的是___________。 A．水面上的油膜呈现彩色 B．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度 C．泊松亮斑 D．立体电影 E.拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片 F.将两支铅笔并排放置，其直缝与日光灯平行，通过直缝看到彩色条纹 G.刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清 【答案】 AB/BA CFG DE/ED 【详解】[1][2][3]水面上的油膜呈现彩色，是因为油膜上下两个表面反射的光发生干涉形成的彩色条纹，属于薄膜干涉现象。用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用的是薄膜干涉原理。泊松亮斑是光照射不透光的圆盘，在适当的距离，影的正中心出现一个亮斑，属于光的衍射现象。立体电影利用了光的偏振原理。拍摄玻璃橱窗内物品时，往往在镜头前加装一个偏振片是利用光的偏振原理，减弱反射光的强度，使照片更清晰。将两支铅笔并排放置，其直缝与日光灯平行，通过直缝看到彩色条纹属于衍射现象。刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清属于衍射现象。故与光的干涉现象有关的是AB，与光的衍射现象有关的是CFG，与光的偏振有关的是DE。 考点02 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）。 【深化点拨】 激光探究归纳：激光具有单色性好、方向性强、亮度高、相干性好四大特点，基于这些特点，它被广泛应用于通信（光纤通信）、医疗（激光手术）、工业（激光切割）、科研（光谱分析）及日常领域（激光测距、激光笔）。 1．让激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，就可以读出盘上记录的信息，经过处理后还原成声音或图像，这是利用激光的（     ） A．亮度高，可以在很短时间内集中很大的能量 B．相干性好，可以很容易形成干涉图样 C．平行度好，可以会聚到很小的一点上 D．波长长，很容易发生明显的衍射现象 【答案】C 【详解】A．激光具有亮度高的特点，可以在很短时间内集中很大的能量。但与本题无关；故A错误； B．激光的相干性好，可以很容易形成干涉图样；但与处理数据无关；故B错误； C．由于激光的平行度好，故用在计算机内的“激光头”读出光盘上记录的信息；故C正确； D．激光波长短，不容易发生明显的衍射现象；故D错误； 故选C。 2．（多选）对于激光的认识，下列说法正确的是（　　） A．普通光源发出的光都是激光 B．激光是自然界普遍存在的一种光 C．激光是一种人工产生的相干光 D．激光具有单色性好、方向性好、亮度高的特点 【答案】CD 【详解】AB．普通光源发出的光不是激光，激光是人工产生的，自然界中并不普遍存在，故AB错误； CD．激光是一种人工产生的相干光，具有单色性好、方向性好、亮度高的特点，故CD正确。 故选CD。 3．（1）全息照相是利用激光__________的特点，做手术切除肿瘤是利用激光__________的特点，精确地测量距离是利用了激光__________的特点。（A．单色性好；B．方向性好；C．相干性好；D．高亮度） 【答案】 AC/CA D B 【详解】[1]全息照相的原理是利用光的干涉记录物体反射的光波信息，激光的相干性好，能够产生稳定的干涉条纹，这是实现全息照相的关键，同时，激光的单色性好，即频率单一，可保证干涉条纹的清晰度和稳定性，故选AC； [2]手术切除肿瘤需要激光能量高度集中，在焦点处产生高温切割病变组织，激光的高亮度特性就是能量集中的体现，故选D； [3]激光方向性好，发散角极小，几乎沿直线传播，远距离传播后仍能保持足够的强度和准直性，因此可以精确测量距离，故选B。 光的偏振 激光的综合应用及解题步骤 1.偏振现象与光的横波性 （1）自然光：太阳、电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，且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。 （2）偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定方向振动的光。 （3）结论：只有横波才有偏振现象，纵波（如声波）没有。因此，光的偏振现象说明光是一种横波。 2.偏振片的作用（起偏与检偏） （1）透振方向：偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特定的方向，叫做透振方向。只有沿着这个方向振动的光波才能顺利通过。 （2）起偏：让自然光通过一个偏振片（起偏器），透射光就变成了偏振光。 （3）检偏：让偏振光通过第二个偏振片（检偏器）。 当两个偏振片的透振方向平行时，透射光最强。 当两个偏振片的透振方向垂直时，透射光最弱（几乎为零）。 3.偏振现象的应用 （1）立体电影：利用偏振光原理，让左右眼分别看到不同的画面，从而产生立体感。 （2）消除反光：拍摄水面或玻璃橱窗内的物体时，在镜头前加一个偏振滤光片，并旋转至适当角度，可以阻挡反射的偏振光，使图像更清晰。 （3）车灯防眩目：利用偏振片减少对面来车灯光的干扰。 4.激光的特性与应用：激光是一种人工产生的相干光，具有独特的性质。 （1）主要特性： 相干性好：频率单一，相位差恒定（用于全息照相）。 平行度好：方向性强，能传播很远距离而不发散（用于测距、雷达）。 亮度高：能量高度集中（用于切割、焊接、医疗手术、“人造小太阳”）。 （2）应用举例：光纤通信（作为载波）、激光笔、条形码扫描器、核聚变点火等。 角度01 偏振现象及其解释 1．下列说法正确的是（　　） A．“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射 B．用超声波被血流反射回来其频率发生变化可测血流速度，是利用了波的干涉现象 C．光学镜头上的增透膜是利用光的偏振 D．用激光束来切割或焊接较硬的材料是利用激光平行度好的特点 【答案】A 【详解】A．波长越长越容易发生衍射现象，声波比可见光波长长，所以遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射，A正确； B．利用多普勒效应，当波源与接收装置间距变化时，接收装置接收的频率与波源发出频率不相同，则可测量血流速度，B错误； C．镜头上的增透膜，是利用光的干涉现象，C错误； D．用激光束来切割或焊接较硬的材料是利用激光能量高的特点，D错误。 故选A。 2．下列说法正确的是（     ） A．某单摆在赤道处的周期为T1，移至北极后周期变为T2，因北极重力加速度更大，故T2>T1 B．遥远的恒星远离地球时，人类接收到该恒星发出的光的频率等于其真实频率 C．一束自然光从空气斜射入水中，折射光为偏振光，且折射角小于入射角，此时反射光也为偏振光 D．物体影子的轮廓模糊不清，这是光的干涉现象 【答案】C 【详解】A．单摆周期公式为，周期与成反比，北极重力加速度大于赤道处，因此，故A错误； B．根据多普勒效应，当波源远离观察者时，观察者接收到的波的频率小于波源的真实频率，因此恒星远离地球时，接收到的光的频率小于其真实频率，故B错误； C．自然光从光疏介质空气斜射入光密介质水时，折射角小于入射角，此时反射光和折射光均为偏振光，故C正确； D．物体影子轮廓模糊是光绕过障碍物传播的衍射现象，不是干涉现象，故D错误。 故选C。 3．（多选）小牧同学是一个摄影爱好者，在摄影过程中，他学习到可以在镜片前加装偏振镜消除水面和玻璃反光，也可以通过给相机镜片镀上增透膜增加透射光的强度，还可以加装星光镜使点状光源拍出耀眼的星芒效果如图，下列说法中正确的是（     ） A．光是一种纵波 B．水面反射光是一种偏振光 C．增透膜利用了薄膜干涉原理，某一增透膜对所有颜色的透射光增强效果都相同 D．星光镜产生星芒效果的原理是利用规则间隔的交叉刻痕使光发生衍射 【答案】BD 【详解】A．光是电磁波，电场和磁场的振动方向均与传播方向垂直，光属于横波，故A错误； B．自然光在水面反射时，反射光的振动方向具有选择性，反射光具有偏振性；偏振镜可据此削弱水面的反光，故B正确； C．增透膜利用薄膜干涉使特定波长的反射光相消，从而增强相应波长的透射光，干涉条件随波长改变，不可能使所有颜色的透射光增强效果都相同，故C错误； D．星光镜表面的规则交叉刻痕相当于衍射光栅，点光源发出的光经衍射后形成星芒，故D正确。 故选BD。 4．（多选）下列说法中正确的有（     ） A．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射 B．光的偏振现象说明光是纵波 C．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，在不断增大入射角时，水面上首先消失的是绿光 D．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图甲所示的条纹，仅减小双缝之间的距离后，观察到如图乙所示的条纹 【答案】CD 【详解】A．能否形成稳定干涉由相干条件决定，不能由波长较短判断更容易发生；紫外线的波长比紫光短，在相同障碍物或孔的尺寸下衍射现象更不明显，故A错误； B．偏振是横波特有的现象，光的偏振现象说明光是横波，故B错误； C．介质的折射率越大，对应的临界角越小。水对绿光的折射率大于对红光的折射率，因此绿光的临界角较小，入射角逐渐增大时绿光先发生全反射，故C正确； D．设双缝到屏的距离为，双缝间距为，光的波长为，双缝干涉条纹间距 仅减小时，增大，条纹由图甲变为图乙，故D正确。 故选CD。 5．利用光的偏振现象可以提高AR眼镜的图像质量，偏振现象说明光是一种___________（填“横波”或“纵波”）。如图所示，自然光经过两个偏振片呈现在光屏上；若检偏器绕圆心匀速转动，周期为，则光屏上出现两次光强最强的时间间隔至少为___________。 【答案】 横波 【详解】[1] 偏振是横波特有的现象，纵波不会发生偏振，因此偏振现象说明光是横波。 [2]只有当检偏器的透振方向和起偏器的透振方向平行时，透射光强达到最大。检偏器转动一个周期的过程中，透振方向会两次和起偏器透振方向平行（每转动就平行一次），因此相邻两次光强最强的时间间隔为。 角度02 偏振的应用 6．如图所示，由照相机拍摄的两组照片，甲图无法看清车内景物，乙图调整镜头后拍摄可以看清车内景物。关于该现象，下列说法正确的是（　　） A．照相机镜头前加的是滤光片 B．照相机镜头前加的是增透膜 C．照相机镜头前加的是偏振片 D．照相机镜头前加的是增反膜 【答案】C 【详解】该现象的原理是：汽车玻璃表面的反射光是偏振光，甲图中玻璃反射的强光（眩光）盖过了车内景物的光线，因此无法看清车内景物。 A．滤光片利用薄膜干涉原理过滤特定波长的光，无法消除玻璃的反射眩光，故A错误； B．增透膜是镜头本身用来增加整体透光率的薄膜，不能消除玻璃表面的反射眩光，故B错误； C．偏振片可以阻挡玻璃反射的偏振光，滤除反射眩光后，就能看清车内景物，符合题意，故C正确； D．增反膜的作用是增强反射，更无法看清车内，故D错误。 故选C。 7．光在日常生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　） A．光纤通信是利用光的折射 B．近视眼镜、远视眼镜是利用光的折射 C．摄像机镜头采用镀膜技术增加透射光，是利用光的衍射 D．拍摄玻璃橱窗中的物品时，在镜头前加偏振片是利用光的干涉 【答案】B 【详解】A．光纤通信的原理是光在光纤内部发生全反射，不是光的折射，故A错误； B．近视眼镜是凹透镜，远视眼镜是凸透镜，二者都是通过光的折射改变光线的传播路径，帮助光线正确成像在视网膜上，利用了光的折射原理，故B正确； C．摄像机镜头镀膜技术利用薄膜干涉原理，使反射光减弱、透射光增强，而非衍射，故C错误； D．镜头前加偏振片消除玻璃的反射光，是利用光的偏振现象，不是干涉，故D错误。 故选B。 8．（多选）图B为光纤的原理图，下列四个选项中，有哪些选项涉及的物理原理与光在光纤中传播的原理是一样的（　　） A．甲图中海面上出现的海市蜃楼 B．乙图中肥皂泡上出现的彩色条纹 C．丙图中用眼镜看立体电影 D．丁图中水中的气泡看上去特别明亮 【答案】AD 【详解】A．光纤的原理是全反射，海面上出现的海市蜃楼是光的折射和全反射现象，涉及全反射，与光在光纤中传播原理有相似之处（都有全反射），故A正确； B．肥皂泡上出现的彩色条纹是光的干涉现象，和全反射原理不同，故B错误； C．用眼镜看立体电影是利用光的偏振原理，与全反射无关，故C错误； D．水中的气泡看上去特别明亮，是因为光从水射向气泡时发生了全反射，和光在光纤中传播的全反射原理一样，故D正确。 故选AD。 9．平静的湖面上有鸟儿盘旋，湖面下有鱼儿畅游，岸上的树木倒映在湖中。对此美景，飞鸟看到的湖里的鱼的位置比鱼的实际位置____（选填“深”或“浅”）；岸上的树木倒映在湖中是由于光的____（选填“干涉”“衍射”“反射”或“折射”）；用相机拍摄湖里的鱼时，可通过镜头表面的____（选填“增透膜”或“偏振片”）来减弱水面反射光的影响。 【答案】 浅 反射 偏振片 【详解】[1]鱼反射的光从水斜射入空气时发生折射，折射角大于入射角，飞鸟逆着折射光线观察时，看到的是鱼变浅的虚像，因此飞鸟看到的鱼位置比实际位置浅； [2]岸上的树木倒映在湖中是由于光在湖面上发生反射； [3]用相机拍摄湖里的鱼时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，使拍摄的照片清晰。 角度03 激光 10．下列说法不正确的是（     ） A．X光机拍胸片，利用了机械波的穿透性 B．肥皂膜彩色条纹，属于光的干涉现象 C．毛细采血管，利用了液体的毛细现象 D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是因为其平行度好 【答案】A 【详解】A．X光属于电磁波，不是机械波，拍胸片利用的是电磁波的穿透性，故A错误； B．肥皂膜前后表面反射的两束光频率相同，满足相干条件，叠加产生的彩色条纹属于光的薄膜干涉现象，故B正确； C．毛细采血管管径极小，利用液体的毛细现象可使血液自动进入管内，故C正确； D．激光的平行度好，远距离传播时发散程度极低，因此适合用于测量很远目标的距离，故D正确。 本题选择错误，故选A。 11．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．如图甲所示，肥皂泡上的彩色条纹是由于光发生了干涉现象 B．如图乙所示，观看3D立体电影时佩戴特殊的眼镜，此过程利用了光的全反射现象 C．从图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出P为凸处、Q为凹处 D．如丁图所示，水流导光是利用了光的衍射 【答案】A 【详解】A．肥皂泡的薄膜前后两个表面反射的光发生薄膜干涉，不同色光干涉加强位置不同，形成彩色条纹，故A正确； B．3D 电影的偏光眼镜利用的是光的偏振，不是全反射；两台放映机发出振动方向垂直的偏振光，左右眼镜只允许对应偏振光进入人眼，产生立体视觉，故B错误； C．检验工件平整度的操作中，明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处弯曲条纹的空气膜厚度与未弯曲条纹的空气膜厚度相同，则P为凹处，同理可知Q为凸处，故C错误； D．水流导光中，激光在水流与空气的界面不断发生全反射，沿水流传播，不是衍射，故D错误。 故选A。 12．（多选）如图甲所示，科学家将肥皂溶液与荧光染料混合形成增益介质，用细管把增益介质吹成一个小气泡，小气泡可当作微小“激光器”，其截面如图乙所示。用脉冲激光照射该小气泡，增益介质吸收能量后产生受激辐射，辐射光在液膜内多次全反射，从而产生放大的相干光束。以下说法正确的是（     ） A．脉冲激光照射到增益介质内频率变大 B．脉冲激光照射到增益介质内波长变小 C．脉冲激光照射下，增益介质中的电子跃迁形成新的激光束 D．脉冲激光在小气泡内部空腔中多次反射形成亮圆环 【答案】BC 【详解】A．光的频率由光源本身决定，脉冲激光照射到增益介质内频率不变，故A错误； B．脉冲激光进入增益介质后，传播速度（为介质折射率） 因，得 又， 得，脉冲激光照射到增益介质内波长变小，故B正确； C．根据题意，增益介质吸收脉冲激光的能量后，通过电子受激跃迁产生受激辐射，最终放大形成相干的激光束，故C正确； D．辐射光是在液膜（增益介质层）内发生多次全反射，并非在小气泡的内部空腔中反射，故D错误。 故选BC。 【例1】（2025·贵州·高考真题）天花板上有一发光的白炽灯，桌上有一盆水。某同学第一次透过偏振片观察白炽灯，如图（a）所示；第二次透过偏振片观察白炽灯在水中的倒影，如图（b）所示。在两次观察中，以所观察光的传播方向为轴旋转偏振片时，透过偏振片观察到（　　） A．白炽灯和倒影的亮度均变化 B．白炽灯和倒影的亮度均不变 C．白炽灯亮度不变，倒影亮度变化 D．白炽灯亮度变化，倒影亮度不变 【答案】C 【详解】白炽灯发出的光为自然光，其振动方向均匀分布，所以第一次透过偏振片直接观察白炽灯，白炽灯亮度不变；而自然光通过水面反射后为部分偏振光，则第二次透过偏振片观察白炽灯在水中的倒影时，当旋转偏振片时，偏振片的透振方向与反射光的主要振动方向的夹角不断变化，所以倒影的亮度会发生变化。 故选C。 【深化点拨】 （1）考查自然光的特点，自然光在各个方向光振动均匀分布，旋转偏振片不会改变透过光的亮度。 （2）考查反射光的偏振特性，自然光经介质表面反射后会变成部分偏振光，存在优势振动方向。 （3）考查偏振片的作用原理，偏振片只允许沿透振方向的光振动通过，旋转偏振片，透过部分偏振光的光强会随之改变。 （4）考查偏振现象的辨析，能够区分自然光与偏振光在旋转偏振片时亮度变化的不同表现。 【变式1-1】（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。 【变式1-2】（2026·江苏·高考真题）甲、乙是同一辆汽车的两张照片，乙中显示汽车玻璃反射光的影响减弱了，玻璃后的景象更清晰，在拍 摄乙时，照相机镜头前安装了（     ） A．增加反射的薄片 B．增加透射的薄片 C．偏振滤光片 D．绿色滤光片 【答案】C 【详解】该现象的原理是：汽车玻璃表面的反射光是偏振光，甲图中玻璃反射的强光（眩光）盖过了车内景物的光线，因此无法看清车内景物。 A．增反膜的作用是增强反射，更无法看清车内，A错误。 B．增透膜是镜头本身用来增加整体透光率的薄膜，不能消除玻璃表面的反射眩光，B错误。 C．偏振片可以阻挡玻璃反射的偏振光，滤除反射眩光后，就能看清车内景物，符合题意，C正确。 D．滤光片仅用于过滤特定波长的光，无法消除玻璃的反射眩光，D错误。 故选 C。 【变式1-3】（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） 【详解】（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。 ⚡基础速刷 1．下列光学现象的说法中正确的是（     ） A．用光导纤维束传送图像信息，这是光的衍射的应用 B．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果 C．肥皂膜上看到的彩色条纹是膜的两个表面反射光干涉的结果 D．照相机镜头的增透膜，利用了光的偏振 【答案】C 【详解】A．光导纤维束传送图像信息，利用的是光在光纤内壁上发生全反射，而不是光的衍射，故A错误； B．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，是因为不同色光在同一介质中的折射率不同而发生色散，属于光的折射现象，不是光的干涉，故B错误； C．肥皂膜上的彩色条纹是光照射到薄膜上，在膜的前、后两个表面反射的两列光波相互叠加发生干涉形成的，故C正确； D．照相机镜头上的增透膜，是利用薄膜前、后表面反射光相互抵消来减小反射光、增强透射光，属于光的干涉，与光的偏振无关，故D错误。 故选C。 2．如图所示，P是一偏振片，它的透振方向为竖直方向（图中用带箭头的实线表示）。现用四种入射光束分别照射P时，不能在P的另一侧观察到透射光的是（     ） 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°角振动的光 【答案】C 【详解】A．太阳光属于自然光，包含沿任意方向振动的光，存在竖直方向的振动分量，因此有透射光，故A错误； B．沿竖直方向振动的光，振动方向与透振方向完全一致，可以完全通过偏振片，有透射光，故B错误； C．沿水平方向振动的光，振动方向与竖直的透振方向完全垂直，没有沿透振方向的振动分量，无法透过偏振片，观察不到透射光，故C正确； D．沿与竖直方向成45°角振动的光，可分解出沿竖直透振方向的振动分量，因此有部分光透过偏振片，存在透射光，故D错误； 故选 C。 3．关于光的偏振，下列说法错误的是（     ） A．偏振现象表明光是横波 B．自然光通过偏振片后成为偏振光 C．偏振光不能再通过偏振片 D．如果偏振片的透振方向与偏振光的振动方向垂直，偏振光不能透过偏振片 【答案】C 【详解】A．偏振现象表明光是横波，故A正确； BCD．自然光透过偏振片后变为偏振光，只要偏振光的振动方向与偏振片的透振方向不垂直，偏振光就能通过偏振片，当二者方向平行时，透射光强度最大，故B、D正确， C错误。 故选C。 4．（多选）下列说法正确的是（　　） A．激光可用于测距 B．激光能量十分集中，只可用于加工金属材料 C．外科研制的“激光刀”可以有效地减少细菌的感染 D．激光可用于全息照相，有独特的特点 【答案】ACD 【详解】A．激光具有方向性好、能量集中的特点，可利用发射光与反射光的时间差测量距离，故A正确； B．激光能量集中，既可用于金属材料加工，也可用于非金属材料加工、医学和通信等领域，不能说只可用于加工金属材料，故B错误； C．激光刀利用激光能量集中、切割精确且可减少接触污染等特点进行手术，有助于减少细菌感染，故C正确； D．全息照相利用激光的相干性记录并再现物体的三维信息，具有独特的成像特点，故D正确。 故选ACD。 5．（多选）关于以下四张图片，下列说法不正确的是（     ） A．图甲所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由多普勒效应引起的 B．图乙所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的衍射产生的 C．图丙所示泊松亮斑现象是由于光的偏振产生的 D．图丁所示水中的气泡看上去特别明亮，是由于光的全反射引起的 【答案】BC 【详解】A．图甲中声源与观察者存在相对运动，接收到的频率发生变化，听到的音调随之变化，这属于多普勒效应，故A正确； B．竖直肥皂膜的彩色横纹来自膜前后表面反射光的薄膜干涉，膜厚沿竖直方向变化使干涉条件改变，不是光的衍射，故B错误； C．图丙中的泊松亮斑是光绕过圆盘边缘发生衍射形成的亮斑，不是光的偏振现象，故C错误； D．光从水入射到气泡的空气界面时，在满足全反射条件的方向上发生全反射，反射光增强，因此气泡看起来明亮，故D正确。 本题选择错误的，故选BC。 6．（1）平行度：激光的_______非常好，所以它在传播很远的距离后仍能保持一定的_______。 （2）应用激光进行精确的______，多用途的激光雷达不仅可以测量距离，而且能根据________测出目标的运动速度。 【答案】 平行度 强度 测距 多普勒效应 【详解】（1）[1][2]激光的平行度非常好，所以它在传播很远的距离后仍能保持一定的强度。 （2）[3][4]应用激光进行精确的测距，多用途的激光雷达不仅可以测量距离，而且能根据多普勒效应测出目标的运动速度。 🚀能力跃升 7．下列关于波的应用或现象，解释正确的是（     ） A．如图甲，双螺旋结构是通过射线的干涉现象建立起来的模型 B．如图乙，电影的原理是光的偏振，光的偏振现象说明光是纵波 C．如图丙是光的衍射图样，当狭缝宽度越小，衍射现象越明显，图样中的亮条纹宽度越小 D．如图丁，以地面监测站为参考系，航天器沿虚线顺时针转动，监测站接收到的来自处附近的信号频率大于航天器发射的信号频率 【答案】D 【详解】A．双螺旋结构是通过射线的衍射现象建立起来的模型，故A错误； B．偏振现象证明光是一种横波，故B错误； C．狭缝宽度越小、波长越大，衍射现象越明显，中央亮条纹宽度越大，故C错误； D．因顺时针转动，由多普勒效应知，信号源到监测站距离变近，接收到的来自处附近的信号频率大于航天器发射的频率，故D正确。 故选 D。 8．下列关于光的说法合理的是（     ） A．图甲是光导纤维的工作原理示意图，内芯的折射率比外套的折射率小 B．图乙是小孔衍射的图样，该现象说明光具有粒子性 C．图丙中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动、N缓慢转动时，光屏P上光斑的亮度出现明、暗交替变化，此现象表明光波是纵波 D．图丁是空气中双缝干涉原理图，若到S1、S2（S1、S2到S等距）的路程差是半波长的偶数倍，则处是亮纹 【答案】D 【详解】A．图甲是光导纤维的工作原理示意图，利用的是光的全反射原理，要发生全反射光必须由光密介质射向光疏介质，所以内芯的折射率比外套的折射率大，故A错误； B．图乙被称为泊松亮斑，它的原理是光的衍射，说明光具有波动性，故B错误； C．图丙中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动，缓慢转动N时，光屏P上的亮度将明、暗交替变化，即偏振现象，只有横波才有偏振现象，表明光波是横波，故C错误； D．图丁是空气中双缝干涉原理图，若到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，即为波长的整数倍，说明P1点是振动加强的点，即P1处是亮条纹，故D正确。 故选D。 9．如图，为半圆柱体玻璃砖的横截面，为直径，两束单色光组成的复色光沿方向从真空射入玻璃，分别从、两点射出玻璃砖。则（     ） A．玻璃对从点射出的单色光折射率更大 B．通过偏振太阳镜观察处的反射光，转动镜片时不会有强弱变化 C．在点的反射光为单色光 D．两束光在玻璃中的传播时间相等 【答案】D 【详解】A．两束单色光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，其入射角相同，而从点射出光的折射角更大，根据折射定律可知，玻璃对从C点射出的单色光折射率更小，故A错误； B．反射后的光是偏振光，转动镜片时发现光有强弱变化，是由于镜片相当于检偏器，起检偏器的作用，故B错误； C．入射光为复色光，则在O点的反射光也为复色光，故C错误； D．光路图如图所示 设任一光线的入射角为，折射角为，光在玻璃中传播的路程是s，半圆柱的半径为R。则光在玻璃中的速度为 由几何知识得 则光在玻璃中传播时间为 由折射定律得 则得 所以两束光在玻璃中的传播时间相等，故D正确； 故选D。 10．（多选）通过对光现象的深入分析可以了解光的传播规律。以下是一些光现象的示意图，图甲是劈尖干涉的装置及形成的条纹示意图；图乙是双缝干涉示意图，P点位置是第n条亮条纹位置；图丙是一束复色光进入水珠后传播光路示意图；图丁是通过特制眼镜看到立体电影的光路原理图。下列说法中正确的是（     ） A．图甲中，将两平板玻璃中间的纸片拿掉一张后，条纹间距变大 B．图乙中，若单色光由蓝光变为橙光，则P点位置下降 C．图丙中，根据光路可知，在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度 D．图丁中能通过特制眼镜看到立体电影，利用了光的干涉原理 【答案】AC 【详解】A．图甲中，将两平板玻璃中间的纸片拿掉一张后，则空气薄膜劈尖角（上、下表面所夹的角）变小，则有相同的厚度差对应的水平距离变大，则相邻条纹间距变大，故A正确； B．双缝干涉的相邻亮纹间距公式为 橙光的波长大于蓝光的波长，因此换为橙光后亮纹间距变大。原本P点是第条亮纹的位置，亮纹整体会向远离中央点的上方移动，P点位置向上移动，故B错误； C．由图丙可知，复色光进入水珠时入射角相同，光的偏折程度较大，则光的折射率较大，由 可知光在水珠中的传播速度大于光，故C正确； D．立体电影的特制眼镜利用的是光的偏振原理，将两台放映机发出的振动方向相互垂直的偏振光，观众的左右眼镜片分别允许对应振动方向的偏振光通过，从而在大脑中合成立体视觉，故D错误。 故选AC。 11．（多选）关于下列四幅图所涉及的物理知识的论述正确的是（     ） A．甲图中，水中射水鱼看到的小昆虫就是昆虫的实际位置 B．乙图中，缓慢转动偏振片N时光屏P上光的亮度发生变化，此现象说明光是横波 C．丙图中，肥皂泡呈现彩色是光的折射现象 D．丁图中，产生的“泊松亮斑”是光的衍射现象 【答案】BD 【详解】A．空气中的昆虫反射的光从空气进入水中时会发生折射，折射光线向法线偏折，水中的射水鱼逆着折射光线看到的是昆虫的虚像，虚像位置比实际位置更高，不是实际位置，故A错误； B．偏振现象是横波特有的性质，只有横波才能发生偏振。本题中转动偏振片，光屏亮度发生变化，说明光发生了偏振，证明光是横波，故B正确； C．肥皂泡呈现彩色，是肥皂薄膜前后表面的反射光相互叠加，形成的薄膜干涉现象，不是光的折射现象，故C错误； D．泊松亮斑是光照到不透明的小圆板时，光绕过障碍物边缘，在阴影中心形成亮斑的现象，属于光的衍射，故D正确。 故选BD。 🌟思维挑战 12．我国“墨子号”量子科学实验卫星利用光子偏振态实现量子通信。如图所示，在实验室中用偏振片研究偏振光：一束自然光依次垂直通过偏振片、，的透振方向固定为竖直方向，以光的传播方向为轴匀速旋转。下列说法正确的是（     ） A．经过偏振片后的光，其振动方向沿各个方向的强度均相同 B．当的透振方向与垂直时，透射光强度达到最大 C．在旋转一周的过程中，检测器接收到的光强会出现两次最大值和两次最小值 D．改变、的前后顺序，旋转偏振片时所能测得的最大透射光强度会随之改变 【答案】C 【详解】A．自然光垂直通过偏振片后，会变成仅沿透振方向（竖直方向）振动的偏振光，不是振动方向沿各方向强度相同，A错误； B．根据马吕斯定律，透射光强度满足（为两个偏振片透振方向的夹角）。当与透振方向垂直时，，，透射光强度最小，B错误； C．在Q旋转一周（）的过程中，和时，两偏振片透振方向平行，光强达到最大，共2次；和时，两偏振片透振方向垂直，光强最小，共2次。因此光强会出现两次最大值、两次最小值，C正确； D．自然光通过第一个偏振片后，强度都会变为原自然光的；改变顺序后，当两个偏振片透振方向平行时，最大透射光强度仍然是原自然光强度的，最大透射光强度不变，D错误。 故选C。 13．TN模式液晶显示器上发光位置的发光原理如图所示，若图中开关闭合，两基板间的液晶分子将在板间匀强电场作用下定向排列，不再改变偏振光偏振方向，发光位置将变暗。从开关闭合到发光位置变暗的过程中（　　） A．两偏振片方向不垂直依然能工作 B．液晶分子正电中心偏向后基板 C．液晶分子所受合静电力不为零 D．液晶分子的电势能逐渐增大 【答案】B 【详解】A．前偏振片输出水平偏振光，后偏振片初始为竖直方向（正交），无电场时液晶旋转90°使光通过；有电场时分子沿电场排列，不旋转光，光被阻挡，发光位置变暗。若两偏振片方向不垂直时，闭合开关有可能亮度不变，因此不能正常工作，故A错误； B．图中前基板接正极，后基板接负极，电场方向水平向右，则液晶分子正电中心偏向后基板，故B正确； C．分子整体电中性，正负电荷在匀强电场中受力大小相等、方向相反，合力为零，故C错误； D．从无序到沿电场力方向排列，电场力做正功，电势能减小，故D错误。 故选B。 14．（多选）下列关于甲、乙、丙、丁四幅图中物理现象的描述，正确的是（　　） A．图甲中是水波的多普勒效应现象，图形表示波源向x轴正方向移动 B．图乙中是光的偏振现象，这种现象表明光是纵波 C．图丙中是杨氏双缝干涉，若只增大屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将减小 D．图丁中，两板间的薄片越薄，干涉条纹间距越大 【答案】AD 【详解】A．水波的多普勒效应现象中，波源移动的前方波峰密集，后方波峰稀疏，故图甲表示波源向x轴正方向移动，故A正确； B．图乙中、是偏振片，是荧光屏，当不动缓慢转动时，荧光屏上的光的亮度将发生变化，这表明光是横波，故B错误； C．根据可知，若只增大屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将增大，故C错误； D．楔形薄膜干涉中，干涉条纹间距由决定，两板间的薄片越薄，越小，干涉条纹间距越大，故D正确。 故选AD。 15．（多选）以下光学现象正确的是（　　）   A．如图甲光导纤维中内芯的折射率大于外套 B．如图乙抽去一张纸片，劈尖干涉的条纹间距变小 C．如图丙太阳的反射光中振动方向垂直纸面的光较强 D．如图丁，用两根铅笔之间的缝隙观察衍射条纹，缝隙越窄，观察到的中央衍射条纹越宽 【答案】ACD 【详解】A．甲光导纤维利用全反射原理，所以内芯的折射率大于外套，故A正确； B．如图乙抽去一张纸片，即空气膜的夹角减小，根据薄膜干涉的原理可知，劈尖干涉的条纹间距变大，故B错误； C．太阳的反射光中振动方向垂直纸面的光较强，故C正确； D．根据单缝衍射原理可知，用两根铅笔之间的缝隙观察衍射条纹，缝隙越窄，观察到的中央衍射条纹越宽，故D正确。 故选ACD。 16．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？ 【答案】（1）；（2） 【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 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4.6节 光的偏振 激光 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 偏振、光的偏振 考点02 激光的特点及其应用 03 避坑指南·解题通法 角度01 偏振现象及其解释 角度02 偏振的应用 角度03 激光 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.区分自然光与偏振光，理解偏振的含义。 2.知道偏振现象证明光是横波。 3.掌握激光的三个特点以及对应的实际应用。 4.能解释偏振片在生活中的应用。 1.抓住关键点：只有横波才有偏振现象。 2.分析偏振片起偏、检偏的过程。 3.整理激光的特性：相干性好、平行度高、亮度高，对应记忆应用。 4.结合3D电影理解偏振技术的实际使用。 知识导图 考点01 偏振、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 ，这种现象称为“偏振现象”，横波的 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 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 上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的 都相同，这种光是“自然光”。 ②偏振光：在垂直于 的平面上，沿着 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 ，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。 3、自然光与偏振光的对比 自然光 偏振光 光的来源 直接从光源发出的光 自然光通过起偏器后的光 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强度都相同 在垂直于光的传播方向的平面内,光振动沿某一特定方向(与起偏器的透振方向一致) 4、偏振现象的应用 （1）摄影技术中的应用：光的偏振现象有很多应用，如在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常使景象不清楚，如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可使反射来的偏振光不能进入照相机内，从而可拍出清晰的照片。故人们把偏振滤光片叫作摄像机的“门卫”。 （2）偏振片在汽车挡风玻璃上的应用：偏振片——汽车司机的福音。在夜间行车时，迎面开来的车灯眩光常常使司机看不清路面，容易发生事故。如果在每辆车灯玻璃上和司机座椅前面的挡风玻璃上安装一片偏振片，并使它们的透振方向跟水平方向成45°角，就可以解决这一问题。从对面车灯射来的偏振光，由于振动方向跟司机座椅前挡风玻璃偏振片的透振方向垂直，所以不会射进司机眼里。而从自己的车灯射出去的偏振光，由于振动方向跟自己的挡风玻璃上的偏振片的透振方向相同，所以司机仍能看清自己的车灯照亮的路面和物体。 【深化点拨】 1.获得偏振光的两种方式 ①让自然光通过偏振片。 ②自然光射到两种介质的分界面上，反射光和折射光都是偏振光。 2.偏振光的产生方式 （1）自然光在玻璃、水面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也会变化。自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。 （2）自然光经过偏振片（起偏器）后能形成偏振光。偏振光可以用另一个偏振片（检偏器）检验。 3.偏振片的特点：偏振片是由特殊材料制成的，每个偏振片都有特定的透振方向，沿与透振方向垂直振动的光不能透过偏振片。 1．下列说法正确的是（     ） A．光的偏振现象说明光是一种纵波 B．雨后天空中出现的彩虹属于光的干涉 C．光导纤维内芯的折射率比外套的折射率大 D．水面上的油膜呈现彩色花纹属于光的衍射现象 2．（多选）关于光的偏振现象，下列说法正确的是（　　） A．自然界的光都是自然光 B．偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同 C．光发生偏振现象说明光波是横波 D．自然光通过偏振片后成为偏振光，利用另一个透振方向已知的偏振片可以检验出偏振光的振动方向 3．下列光现象中，与光的干涉有关的是___________，与光的衍射有关的是___________，与光的偏振有关的是___________。 A．水面上的油膜呈现彩色 B．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度 C．泊松亮斑 D．立体电影 E.拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片 F.将两支铅笔并排放置，其直缝与日光灯平行，通过直缝看到彩色条纹 G.刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清 考点02 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 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 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”，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）。 【深化点拨】 激光探究归纳：激光具有单色性好、方向性强、亮度高、相干性好四大特点，基于这些特点，它被广泛应用于通信（光纤通信）、医疗（激光手术）、工业（激光切割）、科研（光谱分析）及日常领域（激光测距、激光笔）。 1．让激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，就可以读出盘上记录的信息，经过处理后还原成声音或图像，这是利用激光的（     ） A．亮度高，可以在很短时间内集中很大的能量 B．相干性好，可以很容易形成干涉图样 C．平行度好，可以会聚到很小的一点上 D．波长长，很容易发生明显的衍射现象 2．（多选）对于激光的认识，下列说法正确的是（　　） A．普通光源发出的光都是激光 B．激光是自然界普遍存在的一种光 C．激光是一种人工产生的相干光 D．激光具有单色性好、方向性好、亮度高的特点 3．（1）全息照相是利用激光__________的特点，做手术切除肿瘤是利用激光__________的特点，精确地测量距离是利用了激光__________的特点。（A．单色性好；B．方向性好；C．相干性好；D．高亮度） 光的偏振 激光的综合应用及解题步骤 1.偏振现象与光的横波性 （1）自然光：太阳、电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，且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。 （2）偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定方向振动的光。 （3）结论：只有横波才有偏振现象，纵波（如声波）没有。因此，光的偏振现象说明光是一种横波。 2.偏振片的作用（起偏与检偏） （1）透振方向：偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特定的方向，叫做透振方向。只有沿着这个方向振动的光波才能顺利通过。 （2）起偏：让自然光通过一个偏振片（起偏器），透射光就变成了偏振光。 （3）检偏：让偏振光通过第二个偏振片（检偏器）。 当两个偏振片的透振方向平行时，透射光最强。 当两个偏振片的透振方向垂直时，透射光最弱（几乎为零）。 3.偏振现象的应用 （1）立体电影：利用偏振光原理，让左右眼分别看到不同的画面，从而产生立体感。 （2）消除反光：拍摄水面或玻璃橱窗内的物体时，在镜头前加一个偏振滤光片，并旋转至适当角度，可以阻挡反射的偏振光，使图像更清晰。 （3）车灯防眩目：利用偏振片减少对面来车灯光的干扰。 4.激光的特性与应用：激光是一种人工产生的相干光，具有独特的性质。 （1）主要特性： 相干性好：频率单一，相位差恒定（用于全息照相）。 平行度好：方向性强，能传播很远距离而不发散（用于测距、雷达）。 亮度高：能量高度集中（用于切割、焊接、医疗手术、“人造小太阳”）。 （2）应用举例：光纤通信（作为载波）、激光笔、条形码扫描器、核聚变点火等。 角度01 偏振现象及其解释 1．下列说法正确的是（　　） A．“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射 B．用超声波被血流反射回来其频率发生变化可测血流速度，是利用了波的干涉现象 C．光学镜头上的增透膜是利用光的偏振 D．用激光束来切割或焊接较硬的材料是利用激光平行度好的特点 2．下列说法正确的是（     ） A．某单摆在赤道处的周期为T1，移至北极后周期变为T2，因北极重力加速度更大，故T2>T1 B．遥远的恒星远离地球时，人类接收到该恒星发出的光的频率等于其真实频率 C．一束自然光从空气斜射入水中，折射光为偏振光，且折射角小于入射角，此时反射光也为偏振光 D．物体影子的轮廓模糊不清，这是光的干涉现象 3．（多选）小牧同学是一个摄影爱好者，在摄影过程中，他学习到可以在镜片前加装偏振镜消除水面和玻璃反光，也可以通过给相机镜片镀上增透膜增加透射光的强度，还可以加装星光镜使点状光源拍出耀眼的星芒效果如图，下列说法中正确的是（     ） A．光是一种纵波 B．水面反射光是一种偏振光 C．增透膜利用了薄膜干涉原理，某一增透膜对所有颜色的透射光增强效果都相同 D．星光镜产生星芒效果的原理是利用规则间隔的交叉刻痕使光发生衍射 4．（多选）下列说法中正确的有（     ） A．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射 B．光的偏振现象说明光是纵波 C．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，在不断增大入射角时，水面上首先消失的是绿光 D．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图甲所示的条纹，仅减小双缝之间的距离后，观察到如图乙所示的条纹 5．利用光的偏振现象可以提高AR眼镜的图像质量，偏振现象说明光是一种___________（填“横波”或“纵波”）。如图所示，自然光经过两个偏振片呈现在光屏上；若检偏器绕圆心匀速转动，周期为，则光屏上出现两次光强最强的时间间隔至少为___________。 角度02 偏振的应用 6．如图所示，由照相机拍摄的两组照片，甲图无法看清车内景物，乙图调整镜头后拍摄可以看清车内景物。关于该现象，下列说法正确的是（　　） A．照相机镜头前加的是滤光片 B．照相机镜头前加的是增透膜 C．照相机镜头前加的是偏振片 D．照相机镜头前加的是增反膜 7．光在日常生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　） A．光纤通信是利用光的折射 B．近视眼镜、远视眼镜是利用光的折射 C．摄像机镜头采用镀膜技术增加透射光，是利用光的衍射 D．拍摄玻璃橱窗中的物品时，在镜头前加偏振片是利用光的干涉 8．（多选）图B为光纤的原理图，下列四个选项中，有哪些选项涉及的物理原理与光在光纤中传播的原理是一样的（　　） A．甲图中海面上出现的海市蜃楼 B．乙图中肥皂泡上出现的彩色条纹 C．丙图中用眼镜看立体电影 D．丁图中水中的气泡看上去特别明亮 9．平静的湖面上有鸟儿盘旋，湖面下有鱼儿畅游，岸上的树木倒映在湖中。对此美景，飞鸟看到的湖里的鱼的位置比鱼的实际位置____（选填“深”或“浅”）；岸上的树木倒映在湖中是由于光的____（选填“干涉”“衍射”“反射”或“折射”）；用相机拍摄湖里的鱼时，可通过镜头表面的____（选填“增透膜”或“偏振片”）来减弱水面反射光的影响。 角度03 激光 10．下列说法不正确的是（     ） A．X光机拍胸片，利用了机械波的穿透性 B．肥皂膜彩色条纹，属于光的干涉现象 C．毛细采血管，利用了液体的毛细现象 D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是因为其平行度好 11．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．如图甲所示，肥皂泡上的彩色条纹是由于光发生了干涉现象 B．如图乙所示，观看3D立体电影时佩戴特殊的眼镜，此过程利用了光的全反射现象 C．从图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出P为凸处、Q为凹处 D．如丁图所示，水流导光是利用了光的衍射 12．（多选）如图甲所示，科学家将肥皂溶液与荧光染料混合形成增益介质，用细管把增益介质吹成一个小气泡，小气泡可当作微小“激光器”，其截面如图乙所示。用脉冲激光照射该小气泡，增益介质吸收能量后产生受激辐射，辐射光在液膜内多次全反射，从而产生放大的相干光束。以下说法正确的是（     ） A．脉冲激光照射到增益介质内频率变大 B．脉冲激光照射到增益介质内波长变小 C．脉冲激光照射下，增益介质中的电子跃迁形成新的激光束 D．脉冲激光在小气泡内部空腔中多次反射形成亮圆环 【例1】（2025·贵州·高考真题）天花板上有一发光的白炽灯，桌上有一盆水。某同学第一次透过偏振片观察白炽灯，如图（a）所示；第二次透过偏振片观察白炽灯在水中的倒影，如图（b）所示。在两次观察中，以所观察光的传播方向为轴旋转偏振片时，透过偏振片观察到（　　） A．白炽灯和倒影的亮度均变化 B．白炽灯和倒影的亮度均不变 C．白炽灯亮度不变，倒影亮度变化 D．白炽灯亮度变化，倒影亮度不变 【深化点拨】 （1）考查自然光的特点，自然光在各个方向光振动均匀分布，旋转偏振片不会改变透过光的亮度。 （2）考查反射光的偏振特性，自然光经介质表面反射后会变成部分偏振光，存在优势振动方向。 （3）考查偏振片的作用原理，偏振片只允许沿透振方向的光振动通过，旋转偏振片，透过部分偏振光的光强会随之改变。 （4）考查偏振现象的辨析，能够区分自然光与偏振光在旋转偏振片时亮度变化的不同表现。 【变式1-1】（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 【变式1-2】（2026·江苏·高考真题）甲、乙是同一辆汽车的两张照片，乙中显示汽车玻璃反射光的影响减弱了，玻璃后的景象更清晰，在拍 摄乙时，照相机镜头前安装了（     ） A．增加反射的薄片 B．增加透射的薄片 C．偏振滤光片 D．绿色滤光片 【变式1-3】（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______。 ⚡基础速刷 1．下列光学现象的说法中正确的是（     ） A．用光导纤维束传送图像信息，这是光的衍射的应用 B．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果 C．肥皂膜上看到的彩色条纹是膜的两个表面反射光干涉的结果 D．照相机镜头的增透膜，利用了光的偏振 2．如图所示，P是一偏振片，它的透振方向为竖直方向（图中用带箭头的实线表示）。现用四种入射光束分别照射P时，不能在P的另一侧观察到透射光的是（     ） 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°角振动的光 3．关于光的偏振，下列说法错误的是（     ） A．偏振现象表明光是横波 B．自然光通过偏振片后成为偏振光 C．偏振光不能再通过偏振片 D．如果偏振片的透振方向与偏振光的振动方向垂直，偏振光不能透过偏振片 4．（多选）下列说法正确的是（　　） A．激光可用于测距 B．激光能量十分集中，只可用于加工金属材料 C．外科研制的“激光刀”可以有效地减少细菌的感染 D．激光可用于全息照相，有独特的特点 5．（多选）关于以下四张图片，下列说法不正确的是（     ） A．图甲所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由多普勒效应引起的 B．图乙所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的衍射产生的 C．图丙所示泊松亮斑现象是由于光的偏振产生的 D．图丁所示水中的气泡看上去特别明亮，是由于光的全反射引起的 6．（1）平行度：激光的_______非常好，所以它在传播很远的距离后仍能保持一定的_______。 （2）应用激光进行精确的______，多用途的激光雷达不仅可以测量距离，而且能根据________测出目标的运动速度。 🚀能力跃升 7．下列关于波的应用或现象，解释正确的是（     ） A．如图甲，双螺旋结构是通过射线的干涉现象建立起来的模型 B．如图乙，电影的原理是光的偏振，光的偏振现象说明光是纵波 C．如图丙是光的衍射图样，当狭缝宽度越小，衍射现象越明显，图样中的亮条纹宽度越小 D．如图丁，以地面监测站为参考系，航天器沿虚线顺时针转动，监测站接收到的来自处附近的信号频率大于航天器发射的信号频率 8．下列关于光的说法合理的是（     ） A．图甲是光导纤维的工作原理示意图，内芯的折射率比外套的折射率小 B．图乙是小孔衍射的图样，该现象说明光具有粒子性 C．图丙中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动、N缓慢转动时，光屏P上光斑的亮度出现明、暗交替变化，此现象表明光波是纵波 D．图丁是空气中双缝干涉原理图，若到S1、S2（S1、S2到S等距）的路程差是半波长的偶数倍，则处是亮纹 9．如图，为半圆柱体玻璃砖的横截面，为直径，两束单色光组成的复色光沿方向从真空射入玻璃，分别从、两点射出玻璃砖。则（     ） A．玻璃对从点射出的单色光折射率更大 B．通过偏振太阳镜观察处的反射光，转动镜片时不会有强弱变化 C．在点的反射光为单色光 D．两束光在玻璃中的传播时间相等 10．（多选）通过对光现象的深入分析可以了解光的传播规律。以下是一些光现象的示意图，图甲是劈尖干涉的装置及形成的条纹示意图；图乙是双缝干涉示意图，P点位置是第n条亮条纹位置；图丙是一束复色光进入水珠后传播光路示意图；图丁是通过特制眼镜看到立体电影的光路原理图。下列说法中正确的是（     ） A．图甲中，将两平板玻璃中间的纸片拿掉一张后，条纹间距变大 B．图乙中，若单色光由蓝光变为橙光，则P点位置下降 C．图丙中，根据光路可知，在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度 D．图丁中能通过特制眼镜看到立体电影，利用了光的干涉原理 11．（多选）关于下列四幅图所涉及的物理知识的论述正确的是（     ） A．甲图中，水中射水鱼看到的小昆虫就是昆虫的实际位置 B．乙图中，缓慢转动偏振片N时光屏P上光的亮度发生变化，此现象说明光是横波 C．丙图中，肥皂泡呈现彩色是光的折射现象 D．丁图中，产生的“泊松亮斑”是光的衍射现象 🌟思维挑战 12．我国“墨子号”量子科学实验卫星利用光子偏振态实现量子通信。如图所示，在实验室中用偏振片研究偏振光：一束自然光依次垂直通过偏振片、，的透振方向固定为竖直方向，以光的传播方向为轴匀速旋转。下列说法正确的是（     ） A．经过偏振片后的光，其振动方向沿各个方向的强度均相同 B．当的透振方向与垂直时，透射光强度达到最大 C．在旋转一周的过程中，检测器接收到的光强会出现两次最大值和两次最小值 D．改变、的前后顺序，旋转偏振片时所能测得的最大透射光强度会随之改变 13．TN模式液晶显示器上发光位置的发光原理如图所示，若图中开关闭合，两基板间的液晶分子将在板间匀强电场作用下定向排列，不再改变偏振光偏振方向，发光位置将变暗。从开关闭合到发光位置变暗的过程中（　　） A．两偏振片方向不垂直依然能工作 B．液晶分子正电中心偏向后基板 C．液晶分子所受合静电力不为零 D．液晶分子的电势能逐渐增大 14．（多选）下列关于甲、乙、丙、丁四幅图中物理现象的描述，正确的是（　　） A．图甲中是水波的多普勒效应现象，图形表示波源向x轴正方向移动 B．图乙中是光的偏振现象，这种现象表明光是纵波 C．图丙中是杨氏双缝干涉，若只增大屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将减小 D．图丁中，两板间的薄片越薄，干涉条纹间距越大 15．（多选）以下光学现象正确的是（　　）   A．如图甲光导纤维中内芯的折射率大于外套 B．如图乙抽去一张纸片，劈尖干涉的条纹间距变小 C．如图丙太阳的反射光中振动方向垂直纸面的光较强 D．如图丁，用两根铅笔之间的缝隙观察衍射条纹，缝隙越窄，观察到的中央衍射条纹越宽 16．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？ 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $