高三物理光的偏振

關(guān)于高三物理光的偏振1、引入：在縱波中，振動方向總是跟波的傳播方向在同一直線上．在橫波中，振動方向總是垂直于波的傳播方向，但不同的橫波，振動方向可以不同．例如一列橫波沿水平方向傳播，質(zhì)點在豎直平面內(nèi)可能沿著上下方向振動，也可能沿著左右方向振動，也可能沿著任何其他方向振動．當然，對于一個確定的橫波，它的振動方向是確定的．第2頁,共23頁，2024年2月25日，星期天2、實驗：取一根軟繩，一端固定在墻上，手持另一端上下抖動，就在軟繩上形成一列橫波.現(xiàn)在，讓軟繩穿過一塊帶有狹縫的木板，如果狹縫與振動方向平行，則振動可以通過狹縫傳到木板的另一側(cè)（圖甲）．如果狹縫與振動方向垂直，則振動就被狹縫擋住而不能向前傳播（圖乙）．第3頁,共23頁，2024年2月25日，星期天如果將這根繩換成細軟的彈簧，前后推動彈簧形成縱波，則無論狹縫怎樣放置，彈簧上的縱波都可以通過狹縫傳播到木板的另一側(cè)（如下圖）．第4頁,共23頁，2024年2月25日，星期天

受上面實驗的啟發(fā)，我們可以利用類似的實驗來判斷光波是橫波還是縱波．偏振片由特定的材料制成，它上面有一個特殊的方向（叫做透振方向），只有振動方向與透振方向平行的光波才能通過偏振片．偏振片對光波的作用就像上圖中的狹縫對于機械波的作用一樣．

現(xiàn)在利用偏振片代替上面的帶有狹縫的木板，來做光學實驗．第5頁,共23頁，2024年2月25日，星期天第6頁,共23頁，2024年2月25日，星期天當只有一塊偏振片時，以光的傳播方向為軸旋轉(zhuǎn)偏振片，透射光的強度不變．當兩塊偏振片的透振方向平行時，透射光的強度最大，但是，比通過一塊偏振片時要弱．當兩塊偏振片的透振方向垂直時，透射光的強度最弱，幾乎為零.第7頁,共23頁，2024年2月25日，星期天3、產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因1、太陽、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的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同．這種光叫做自然光.第8頁,共23頁，2024年2月25日，星期天2、自然光通過第一個偏振片（叫做起偏器）之后，只有振動方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通過．也就是說，通過第一個偏振片的光波，在垂直于傳播方向的平面上，只沿著一個特定的方向振動．這種光叫做偏振光．

橫波只沿著某一個特定的方向振動，稱為波的偏振．只有橫波才有偏振現(xiàn)象．第9頁,共23頁，2024年2月25日，星期天3、通過第一個偏振片的偏振光再通過第二個偏振片（稱為檢偏器）時，如果兩個偏振片的透振方向平行，那么，通過第一個偏振光的振動方向跟第二個偏振片的透振方向平行，透射光的強度最大．第10頁,共23頁，2024年2月25日，星期天4、如果兩個偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的振動方向跟第二個偏振片的透振方向垂直，偏振光不能通過第二個偏振片，透射光的強度為零．

所以，光是一種橫波．第11頁,共23頁，2024年2月25日，星期天下一章我們會知道，光是電磁波,電磁波是橫波，電磁波中電場強度E和磁感應強度B的振動方向都與電磁波的傳播方向垂直．實驗指出，光波的感光作用和生理作用等主要是由電場強度E所引起的，因此常將E的振動稱為光振動．在與光波傳播方向垂直的平面內(nèi)，光振動的方向可以沿任意的方向．光振動沿各個方向均勻分布的光就是自然光．光振動沿著特定方向的光就是偏振光．4.偏振現(xiàn)象的應用第12頁,共23頁，2024年2月25日，星期天

光的偏振現(xiàn)象并不罕見．除了從光源（如太陽、電燈等）直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光，都是偏振光．自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，如果光入射的方向合適，使反射光與折射光之間的夾角恰好是90°，這時，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直．第13頁,共23頁，2024年2月25日，星期天

光的偏振現(xiàn)象有很多應用．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，常使景像不清楚．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，就可以減弱反射光而使景像清晰．偏振現(xiàn)象的應用：拍攝第14頁,共23頁，2024年2月25日，星期天液晶顯示器是一個由上下兩片導電玻制成的液晶盒，盒內(nèi)充有液晶，四周用密封材料——膠框密封，盒的兩個外側(cè)貼有偏光片。偏振現(xiàn)象的應用：液晶顯示第15頁,共23頁，2024年2月25日，星期天偏振現(xiàn)象的應用：液晶顯示

如果有光線進入,通過第一個偏振片后，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電場方向平行，光線由于不能扭轉(zhuǎn)將不會通過第二個極板．第16頁,共23頁，2024年2月25日，星期天

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，利用電場控制液晶的轉(zhuǎn)動．不同的電場大小就會形成不同的灰階亮度．偏振現(xiàn)象的應用：液晶顯示第17頁,共23頁，2024年2月25日，星期天1、汽車車燈汽車夜間在公路上行駛與對面的車輛相遇時，為了避免雙方車燈的眩目，司機都關(guān)閉大燈，只開小燈，放慢車速，以免發(fā)生車禍。如駕駛室的前窗玻璃和車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，司機從前窗只能看到自已的車燈發(fā)出的光，而看不到對面車燈的光，這樣，汽車在夜間行駛時，即不要熄燈，也不要減速，可以保證安全行車。另外，在陽光充足的白天駕駛汽車，從路面或周圍建筑物的玻璃上反射過來的耀眼的陽光，常會使眼睛睜不開。由于光是橫波，所以這些強烈的來自上空的散射光基本上是水平方向振動的。因此，只需帶一副只能透射豎直方向偏振光的偏振太陽鏡便可擋住部分的散射光。

第18頁,共23頁，2024年2月25日，星期天2、觀看立體電影:在拍攝立體電影時，用兩個攝影機，兩個攝影機的鏡頭相當于人的兩只眼睛，它們同時分別拍下同一物體的兩個畫像，放映時把兩個畫像同時映在銀幕上。如果設法使觀眾的一只眼睛只能看到其中一個畫面，就可以使觀眾得到立體感。為此，在放映時，兩個放放像機每個放像機鏡頭上放一個偏振片，兩個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上的偏振化方向相同，這樣，銀幕上的兩個畫面分別通過兩只眼睛觀察，在人的腦海中就形成立體化的影像了。

第19頁,共23頁，2024年2月25日，星期天3、生物的生理機能與偏振光

人的眼睛對光的偏振狀態(tài)是不能分辨的，但某些昆蟲的眼睛對偏振卻很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支復眼、兩支復眼，每個復眼包含有6300個小眼，這些小眼能根據(jù)太陽的偏光確定太陽的方位，然后以太陽為定向標來判斷方向，所以蜜蜂可以準確無誤地把它的同類引到它所找到的花叢。再如在沙漠中，如果不帶羅盤，人是會迷路的，但是沙漠中有一種螞蟻，它能利用天空中的紫外偏光導航，因而不會迷路。第20頁,共23頁，2024年2月25日，星期天例兩個偏振片緊靠在一起將它們放在一盞燈的前面以致沒有光通過．如果將其中的一片旋轉(zhuǎn)180度，在旋轉(zhuǎn)過程中，將會產(chǎn)生下述的哪一種現(xiàn)象（）

A、透過偏振片的光強先增強，然后又減少到零

B、透過偏振片的光強光增強，然后減少到非零的最小值

C、透過偏振片的光強在整個過程中都增強

D、透過偏振片的光強先增強，再減弱，然后又增強

分析：起偏器和檢偏器的偏振方向垂直時，沒有光通過；偏振方向平行時，光強度達到最大當其中一個偏振片轉(zhuǎn)動180度的過程中，兩偏振片的方向由垂直