高二物理 13.6《光的偏振》課件1（新人教版選修34）.ppt

13 6光的偏振 光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光是一種波 我們知道波有橫波和縱波 那么 光波是橫波還是縱波呢 用機(jī)械波來(lái)說(shuō)明橫波和縱波的主要區(qū)別 已經(jīng)知道繩波是橫波 如果在它的傳播方向上放上帶有狹縫的木板 只要狹縫的方向跟繩的振動(dòng)方向相同 繩上的橫波就可以毫無(wú)阻礙地傳過(guò)去 如果把狹縫的方向旋轉(zhuǎn)90 繩上的橫波就不能通過(guò)了 橫波的振動(dòng)矢量垂直于波的傳播方向振動(dòng) 振動(dòng)矢量偏于某個(gè)特定方向的現(xiàn)象叫偏振 縱波只能沿著波的傳播方向振動(dòng) 所以不可能有偏振 問(wèn)題思考 機(jī)械橫波與縱波的區(qū)別 機(jī)械波穿過(guò)狹縫 一 橫波與偏振現(xiàn)象 只有橫波有偏振現(xiàn)象而縱波無(wú)偏振問(wèn)題 用偏振片檢驗(yàn) 通光方向 通 不通 受上面實(shí)驗(yàn)的啟發(fā) 我們可以利用類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)來(lái)判斷光波是橫波還是縱波 偏振片由特定的材料制成 它上面有一個(gè)特殊的方向 叫做透振方向 只有振動(dòng)方向與透振方向平行的光波才能通過(guò)偏振片 偏振片對(duì)光波的作用就像上圖中的狹縫對(duì)于機(jī)械波的作用一樣 現(xiàn)在利用偏振片代替上面的帶有狹縫的木板 來(lái)做光學(xué)實(shí)驗(yàn) 1 偏振片 點(diǎn)擊下圖觀看動(dòng)畫(huà)演示 當(dāng)只有一塊偏振片時(shí) 以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片 透射光的強(qiáng)度不變 當(dāng)兩塊偏振片的透振方向平行時(shí) 透射光的強(qiáng)度最大 但是 比通過(guò)一塊偏振片時(shí)要弱 當(dāng)兩塊偏振片的透振方向垂直時(shí) 透射光的強(qiáng)度最弱 幾乎為零 2 偏振現(xiàn)象 二 產(chǎn)生偏振現(xiàn)象的原因 1 太陽(yáng) 電燈等普通光源發(fā)出的光 包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光 而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同 這種光叫做自然光 2 自然光通過(guò)第一個(gè)偏振片 叫做起偏器 之后 只有振動(dòng)方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通過(guò) 也就是說(shuō) 通過(guò)第一個(gè)偏振片的光波 在垂直于傳播方向的平面上 只沿著一個(gè)特定的方向振動(dòng) 這種光叫做偏振光 3 通過(guò)第一個(gè)偏振片的偏振光再通過(guò)第二個(gè)偏振片 稱(chēng)為檢偏器 時(shí) 如果兩個(gè)偏振片的透振方向平行 那么 通過(guò)第一個(gè)偏振光的振動(dòng)方向跟第二個(gè)偏振片的透振方向平行 透射光的強(qiáng)度最大 4 如果兩個(gè)偏振片的透振方向垂直 那么 偏振光的振動(dòng)方向跟第二個(gè)偏振片的透振方向垂直 偏振光不能通過(guò)第二個(gè)偏振片 透射光的強(qiáng)度為零 所以 光是一種橫波 光是一種電磁波電磁波是橫波 光波當(dāng)然是橫波電磁波中 e和b的振動(dòng)方向都與波方向垂直光波的感光作用和生理作用 主要是e所引起的e的振動(dòng) 光振動(dòng)在與光波傳播方向垂直的平面內(nèi) 光振動(dòng)可沿任意方向 自然光 光振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻分布偏振光 光振動(dòng)沿著特定的方向 三 光是橫波的理解 在光波里 可引起人的視覺(jué)的是e矢量 光矢量 光矢量振動(dòng)面 1 光波的e h v三者垂直 2 光源直接發(fā)出的光 自然光通?？吹降慕^大多數(shù)光 偏振光 v 自然光 v 偏振光 自然光射到兩種介質(zhì)的界面上 如果光入射方向合適 使反射光和入射光垂直 反射光和折射光都是偏振光 且偏振方向互相垂直 3 自然光在反射和折射后成偏振光 注 反射光e矢量垂直于紙面 折射光e矢量在紙平面內(nèi) 照相時(shí) 有關(guān)偏振的應(yīng)用 立體電影與光的偏振 汽車(chē)駕駛員 有關(guān)偏振的應(yīng)用 液晶顯示 日常生活中應(yīng)用偏振光的實(shí)例 四 偏振光的應(yīng)用 例如拍攝水下的景物或展覽櫥窗中的陳列品的照片時(shí) 由于水面或玻璃會(huì)反射出很強(qiáng)的反射光 使得水面下的景物和櫥窗中的陳列品看不清楚 攝出的照片也不清楚 如果在照相機(jī)鏡頭上加一個(gè)偏振片 使偏振片的透振方向與反射光的偏振方向垂直 就可以把這些反射光濾掉 而攝得清晰的照片 此外 還有立體電影 消除車(chē)燈眩光等等 1 照相機(jī)鏡頭前裝一片偏振濾光片可減弱反射光 使相片更清晰 汽車(chē)夜間在公路上行駛與對(duì)面的車(chē)輛相遇時(shí) 為了避免雙方車(chē)燈的眩目 司機(jī)都關(guān)閉大燈 只開(kāi)小燈 放慢車(chē)速 以免發(fā)生車(chē)禍 如駕駛室的前窗玻璃和車(chē)燈的玻璃罩都裝有偏振片 而且規(guī)定它們的偏振化方向都沿同一方向并與水平面成45度角 那么 司機(jī)從前窗只能看到自已的車(chē)燈發(fā)出的光 而看不到對(duì)面車(chē)燈的光 這樣 汽車(chē)在夜間行駛時(shí) 即不要熄燈 也不要減速 可以保證安全行車(chē) 另外 在陽(yáng)光充足的白天駕駛汽車(chē) 從路面或周?chē)ㄖ锏牟Ａ戏瓷溥^(guò)來(lái)的耀眼的陽(yáng)光 常會(huì)使眼睛睜不開(kāi) 由于光是橫波 所以這些強(qiáng)烈的來(lái)自上空的散射光基本上是水平方向振動(dòng)的 因此 只需帶一副只能透射豎直方向偏振光的偏振太陽(yáng)鏡便可擋住部分的散射光 2 汽車(chē)車(chē)燈 在拍攝立體電影時(shí) 用兩個(gè)攝影機(jī) 兩個(gè)攝影機(jī)的鏡頭相當(dāng)于人的兩只眼睛 它們同時(shí)分別拍下同一物體的兩個(gè)畫(huà)像 放映時(shí)把兩個(gè)畫(huà)像同時(shí)映在銀幕上 如果設(shè)法使觀眾的一只眼睛只能看到其中一個(gè)畫(huà)面 就可以使觀眾得到立體感 為此 在放映時(shí) 兩個(gè)放放像機(jī)每個(gè)放像機(jī)鏡頭上放一個(gè)偏振片 兩個(gè)偏振片的偏振化方向相互垂直 觀眾戴上用偏振片做成的眼鏡 左眼偏振片的偏振化方向與左面放像機(jī)上的偏振化方向相同 右眼偏振片的偏振化方向與右面放像機(jī)上的偏振化方向相同 這樣 銀幕上的兩個(gè)畫(huà)面分別通過(guò)兩只眼睛觀察 在人的腦海中就形成立體化的影像了 3 觀看立體電影 偏光鏡頭立體電影 人的眼睛對(duì)光的偏振狀態(tài)是不能分辨的 但某些昆蟲(chóng)的眼睛對(duì)偏振卻很敏感 比如蜜蜂有五支眼 三支復(fù)眼 兩支復(fù)眼 每個(gè)復(fù)眼包含有6300個(gè)小眼 這些小眼能根據(jù)太陽(yáng)的偏光確定太陽(yáng)的方位 然后以太陽(yáng)為定向標(biāo)來(lái)判斷方向 所以蜜蜂可以準(zhǔn)確無(wú)誤地把它的同類(lèi)引到它所找到的花叢 再如在沙漠中 如果不帶羅盤(pán) 人是會(huì)迷路的 但是沙漠中有一種螞蟻 它能利用天空中的紫外偏光導(dǎo)航 因而不會(huì)迷路 4 生物的生理機(jī)能與偏振光 液晶顯示器是一個(gè)由上下兩片導(dǎo)電玻制成的液晶盒 盒內(nèi)充有液晶 四周用密封材料 膠框密封 盒的兩個(gè)外側(cè)貼有偏光片 5 偏振現(xiàn)象的應(yīng)用 液晶顯示 如果有光線進(jìn)入 通過(guò)第一個(gè)偏振片后 將被液晶分子逐漸改變偏振方向 由于光線沿著分子排列的方向傳播 光線最終將從另一端射出 如果兩玻璃板之間加上電壓 分子排列方向?qū)⑴c電場(chǎng)方向平行 光線由于不能扭轉(zhuǎn)將不會(huì)通過(guò)第二個(gè)極板 5 偏振現(xiàn)象的應(yīng)用 液晶顯示 液晶顯示器就是利用這一特性 在上下兩片柵欄相互垂直的偏光板之間充滿液晶 利用電場(chǎng)控制液晶的轉(zhuǎn)動(dòng) 不同的電場(chǎng)大小就會(huì)形成不同的灰階亮度 5 偏振現(xiàn)象的應(yīng)用 液晶顯示 兩個(gè)偏振片緊靠在一起將它們放在一盞燈的前面以致沒(méi)有光通過(guò) 如果將其中的一片旋轉(zhuǎn)180度 在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中 將會(huì)產(chǎn)生下述的哪一種現(xiàn)象 a 透過(guò)偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng) 然后又減少到零b 透過(guò)偏振片的光強(qiáng)光增強(qiáng) 然后減少到非零的最小值c 透過(guò)偏振片的光