物理選修3-4課件：13-6光的偏振匯總

知識與技能1．通過實驗，認(rèn)識偏振現(xiàn)象，知道只有橫波才有偏振現(xiàn)象。2．了解偏振光和自然光的區(qū)別，從光的偏振現(xiàn)象知道光是橫波。3．了解日常見到的光多數(shù)是偏振光，了解偏振光在生產(chǎn)生活中的一些應(yīng)用。過程與方法1．從機械波的橫波特點入手，采用對比的手段和方法，探究光波的類型。2．列舉日常生活中大量光的偏振知識的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生加深理解。情感態(tài)度與價值觀1．讓學(xué)生了解偏振現(xiàn)象在生產(chǎn)、生活、科技等方面的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索的精神。2．加深對光的波動性理解，開闊學(xué)生的視野。1.光的偏振現(xiàn)象，說明光是________。2．偏振片由特定的材料制成，每個偏振片都有一個________的方向，只有沿著這個方向振動的光波________通過偏振片，這個方向叫做________方向。3．通過偏振片的光波，在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某個特定的方向振動。這種光叫做________。4．請舉例說明光的偏振現(xiàn)象的應(yīng)用實例：攝影、________________等等。答案：1．橫波2．特定才能透振3．偏振光4．電子表的液晶顯示知識點1 偏振現(xiàn)象(1)狹縫對橫波、縱波的影響如果在波的傳播方向上放一帶狹縫的木板，不管狹縫方向如何，縱波都能自由通過狹縫；對橫波，只有狹縫的方向與橫波質(zhì)點的振動方向相同時，橫波才能毫無阻礙地通過狹縫；當(dāng)狹縫的方向與質(zhì)點的振動方向垂直時，橫波就不能通過狹縫，這種現(xiàn)象叫做橫波的偏振。如圖13－6－1所示。圖13－6－1(2)自然光和偏振光①自然光：從普通光源直接發(fā)出的自然光是無數(shù)偏振光的無規(guī)則集合，所以直接觀察時不能發(fā)現(xiàn)光強偏于哪一個方向。這種沿著各個方向振動的光波強度都相同的光叫自然光。②偏振光：自然光通過偏振片后，只有振動方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通過，這時的光只沿著一個特定的方向振動，這種光就叫做偏振光。(3)偏振片的特點偏振片是由特殊材料制成的，其“狹縫”用肉眼不能看見，它只允許振動方向與“狹縫”平行的光波通過。通過偏振片后，自然光就變成了偏振光。如圖13－6－2所示，普通光源S發(fā)出的光經(jīng)過偏振片時，后面的光屏是明亮的，說明光透過了偏振片，若轉(zhuǎn)動偏振片，光屏上亮度不變，說明透過光的強度不變，由此可知，自然光沿著各個方向振動的光波的強度都相同。圖13－6－2若偏振光再經(jīng)過一個偏振片后，情況會怎樣呢？如圖13－6－3所示，當(dāng)兩偏振片的“狹縫”平行時，光屏上仍有亮光。當(dāng)兩偏振片的“狹縫”相互垂直時，透射光的強度幾乎為零，光屏上是暗的。如圖13－6－4所示。圖13－6－3圖13－6－4注意：①在如圖13－6－3和如圖13－6－4所示中P偏振片叫起偏器，Q偏振片叫檢偏器。②偏振片并非刻有狹縫，而是具有一種特性，即存在一個偏振方向，只讓平行于該方向振動的光通過，其他振動方向的光被吸收了。(4)偏振光的意義只有橫波才能發(fā)生偏振現(xiàn)象，光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波?！纠?】如圖13－6－5所示，電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向，看不到光亮，則(

)A．圖中a光為偏振光B．圖中b光為偏振光C．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過180°后，在P處將看到光亮D．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過90°后，在P處將看到光亮圖13－6－5【答案】B、D【解析】自然光沿各個方向發(fā)散是均勻分布的，通過偏振片后，透射光是只有沿著某一特定方向振動的光。從電燈直接發(fā)出的光為自然光，則A錯；它通過A偏振片后，即變?yōu)槠窆?，則B對；設(shè)通過A的光沿豎直方向振動，則B偏振片只能通過沿水平方向振動的偏振光，則P點無光亮，將B轉(zhuǎn)過180°后，P處仍無光亮，即C錯；若將B轉(zhuǎn)過90°，則該偏振片將變?yōu)槟芡ㄟ^豎直方向上振動的光的偏振片。則偏振光能通過B；即在P處有光亮，亦即D對?！舅季S點悟】本題考查自然光和偏振光的特征，以及偏振光的獲得方法。開始時P處看不到光亮，是由于A、B兩偏振片的偏振方向相互垂直，將A或B轉(zhuǎn)過90°均可在P處看到光亮，其實，在A或B轉(zhuǎn)動過程中，P處都有光亮，只是當(dāng)A或B轉(zhuǎn)過90°時，P處光亮最大而已。本題易錯之處主要表現(xiàn)在：其一是對自然光和偏振光的特征不熟悉；其二是對偏振片的作用不清楚。對應(yīng)練習(xí)1．如圖13－6－6所示，P是偏振片，P的透振方向(用帶箭頭的實線表示)為豎直方向。下列四種入射光束中，哪幾種照射P時能在P的另一側(cè)觀察到透射光？(

)A．太陽光B．沿豎直方向振動的光C．沿水平方向振動的光D．沿與豎直方向成45°角振動的光圖13－6－6解析：根據(jù)光的現(xiàn)象，只要光的振動方向不與偏振片的狹縫垂直，光都能通過偏振片。太陽光、沿豎直方向振動的光、沿與豎直方向成45°角振動的光均能通過偏振片。故A、B、D正確。答案：A、B、D知識點2 偏振現(xiàn)象的應(yīng)用(1)偏振光的兩種產(chǎn)生方式①讓自然光通過偏振片；②自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上，使反射光和折射光之間的夾角恰好是90°，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。注意：平時我們所看到的光，除直接從光源射來的以外都是偏振光。(2)偏振光的應(yīng)用①攝影技術(shù)中的應(yīng)用光的偏振現(xiàn)象有很多應(yīng)用。如在拍攝日落時水面下的景物、池中的游魚、玻璃櫥窗里的陳列物的照片時，由于水面或玻璃表面的反射光的干擾，常使景象不清楚，如果在照相機鏡頭前裝一片偏振濾光片，讓它的透振方向與反射光的偏振方向垂直，就可使反射來的偏振光不能進(jìn)入照相機內(nèi)，從而可拍出清晰的照片。故人們把偏振濾光片叫做攝像機的“門衛(wèi)”。②偏振片在汽車擋風(fēng)玻璃上的應(yīng)用偏振片——汽車司機的福音。在夜間行車時，迎面開來的車燈眩光常常使司機看不清路面，容易發(fā)生事故。如果在每輛車燈玻璃上和司機坐席前面的擋風(fēng)玻璃上安裝一片偏振片，并使它們的透振方向跟水平方向成45°角，就可以解決這一問題。這時，從對面車燈射來的偏振光，由于振動方向跟司機座前擋風(fēng)玻璃偏振片的透振方向垂直，所以不會射進(jìn)司機眼里。而從自己的車燈射出去的偏振光，由于振動方向跟自己的擋風(fēng)玻璃上的偏振片的透振方向相同，所以司機仍能看清自己燈照亮的路面和物體。③立體電影立體電影也是利用光的偏振原理?！纠?】關(guān)于立體電影，以下說法正確的是(

)A．觀眾戴上特制眼鏡是為了防止傷害眼睛B．這副眼鏡其實就是一對偏振方向互相垂直的偏振片C．戴上特制眼鏡的觀眾若只用一只眼睛看，則銀幕上只是一片光亮而無圖像D．產(chǎn)生立體視覺是因為人的兩只眼睛同時觀察物體時，形成的在視網(wǎng)膜上的像并不完全相同【答案】B、D【解析】放立體電影時有左右兩架放影機同時工作，如圖13－6－7所示，在每架放映機前有一塊偏振鏡子，其偏振方向互相垂直，因此從放映機前偏振鏡射出圖13－6－7立體電影示意圖的兩束偏振光的偏振方向互相垂直，這兩束偏振光經(jīng)銀幕反射其偏振方向不改變，觀眾眼睛所戴的偏光眼鏡的兩只鏡片偏振方向互相垂直，且左眼鏡片跟左邊放映機前偏振鏡的偏振方向一致，右眼鏡片跟右邊放映機前面偏振鏡的偏振方向一致。這樣，左眼只能看到左機映出的畫面，右眼只能看到右機映出的畫面，兩眼看到的畫面略有差別，因而產(chǎn)生立體感，因此B、D選項正確?！舅季S點悟】這是一個偏振現(xiàn)象實際應(yīng)用的題目，看立體電影必須用偏振片才能達(dá)到立體的效果。對應(yīng)練習(xí)2．在拍攝日落時的水面下的景物時，應(yīng)在照相機鏡頭前裝一個偏振片，其目的是(

)A．減少陽光在水面上反射光B．阻止陽光在水面的反射光進(jìn)入照相機鏡頭C．增強光由水面射入空氣中的折射光強度D．減弱光由水面射入空氣中的折射光強度解析：在照相機鏡頭前裝一個偏振片，使它的透振方向與反射光的偏振方向垂直，就可以減弱反射光而使景像清晰。答案：B偏振光的兩種產(chǎn)生方式(1)讓自然光通過偏振片；(2)自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上，使反射光和折射光之間的夾角恰好是90°，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。注意：平時我們所看到的光，除直接從光源射來的以外都是偏振光?！纠?】如圖13－6－8所示，讓太陽光或白熾燈光通過偏振片P和Q，以光的傳播方向為軸旋轉(zhuǎn)偏振片P或Q，可以看到透射光的強度會發(fā)生變化，這是光的偏振現(xiàn)象。這個實驗表明 (

)A．光是電磁波 B．光是一種橫波C．光是一種縱波

D．光是概率波圖13－6－8【答案】B【解析】偏振現(xiàn)象是橫波特有的，光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波，選項B正確。光的偏振在實際中的應(yīng)用偏振眼鏡由偏振膜與眼鏡片膠合成的偏振眼鏡片裝上眼鏡架而成。偏振膜是偏振眼鏡的核心部件，偏振眼鏡的功能，主要取決于偏振膜。偏振膜的應(yīng)用實例眩光(光亮耀眼的光)往往是由各種光滑表面反射而來的鏡式反射光和由粗糙表面反射來的漫反射光重疊而成的，其中漫反射光是極不規(guī)則的，它們極其復(fù)雜地自行交錯疊加，因此本質(zhì)上是一種非偏振光，然而鏡式反射光是經(jīng)平面反射而成的，它至少已經(jīng)是部分偏振化了。大部分天然眩光都是從水平的平面(如水泥路面、水面、沙漠、桌面、玻璃臺板、紙面等)或垂直平面(如黑板、窗戶、玻璃、熒光屏等)反射而來，它含有大量的水平方向或垂直方向振動的直線偏振光，如果讓它進(jìn)入眼睛，視網(wǎng)膜上的神經(jīng)在它的電場作用下，就比較容易產(chǎn)生疲勞的感覺，而且視物不清，這對人眼是有害的。所以要清除眩光，只要將反射光中的直線偏振光去掉就行了。各種用途的偏振眼鏡就是根據(jù)這個原理而設(shè)計的。將偏振膜光軸置豎直方向，就能攔掉水平偏振光而制成“太陽鏡”、“釣魚鏡”、“司機鏡”等偏振眼鏡。偏振眼鏡與普通太陽鏡不同，后者是將各種振動方向的光都普遍地加以吸收、削弱，只能使總的光量變?nèi)跻恍虼嗽谙秸駝拥难９獾耐瑫r，就不可避免地削弱了其它方向振動的光，從而使視場變得太暗，而光線太暗，也會促使視覺疲勞，對人眼引起不良影響。而偏振眼鏡對其它方向振動的光吸收很少，所以可以兩者兼顧。比較有效地保護(hù)眼睛。偏振眼鏡除了可減弱視場明度外，尚可增加視覺的美感，一般景色在透過偏振鏡片后，便可顯得更為柔和與深沉，這是一種野外使用的高級太陽鏡。對于釣魚愛好者來說，通常魚塘前方是一片明朗的天空，強烈的反射光入眼使人難受，甚至看不清水面上的浮子。釣魚者戴上這種眼鏡，就可避免上述情況，所以這種眼鏡又可稱為“釣魚鏡”。司機開車奔馳在水泥路面或柏油路面上，路面的太陽反射光會刺激眼睛，容易使眼睛產(chǎn)生疲勞，造成安全隱患，戴上這種偏振眼鏡