高中物理 第十三章 6 光的偏振教材梳理教案 新人教版選修3-41

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光的偏振 皰丁巧解牛 知識(shí)巧學(xué) 一、偏振現(xiàn)象 1.偏振現(xiàn)象 如圖13-6-1所示，機(jī)械波是橫波時(shí)，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與狹縫平行時(shí)，機(jī)械波能透過(guò)狹縫傳播（圖甲），反之，則不能傳播（圖乙）. 對(duì)縱波而言，不管什么情況，縱波總能透過(guò)狹縫而傳播（圖丙）. 圖13-6-1 學(xué)法一得 橫波只沿著某一個(gè)特定的方向振動(dòng)，稱為波的偏振.只有橫波才有偏振現(xiàn)象，而縱波沒(méi)有偏振現(xiàn)象.所以，光是一種橫波. 2.自然光和偏振光 （1）自然光 從普通光源直接發(fā)出的天然光是無(wú)數(shù)偏振光的無(wú)規(guī)則集合，所以直接觀察時(shí)不能發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)偏于哪一個(gè)方向，這種沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同的光叫自然光. 如圖13-6-2所示，普通光源S發(fā)出的光經(jīng)過(guò)偏振片時(shí)，后面的光屏是明亮的，說(shuō)明光透過(guò)了偏振片；若轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片，光屏上亮度不變，說(shuō)明透過(guò)光的強(qiáng)度不變，由此可知，自然光沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同. 圖13-6-2 聯(lián)想發(fā)散 偏振片是由特殊材料制成的，其“狹縫”用肉眼不能看見(jiàn)，它只允許振動(dòng)方向與“狹縫”平行的光波通過(guò). 深化升華 通過(guò)偏振片后，自然光就變成了偏振光. （2）偏振光 只有一個(gè)振動(dòng)方向的光叫偏振光.如經(jīng)過(guò)偏振片后的自然光.若偏振光再經(jīng)過(guò)一個(gè)偏振片后，情況會(huì)怎樣呢？如圖13-6-3所示，當(dāng)兩偏振片的“狹縫”平行時(shí)，光屏上仍有亮光.當(dāng)兩偏振片的“狹縫”相互垂直時(shí)，透射光的強(qiáng)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 深化升華 光的偏振現(xiàn)象并不罕見(jiàn).除了從光源（如太陽(yáng)、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. （3）偏振光的另一種產(chǎn)生方式 自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上，如果光入射的方向合適，使反射光和折射光之間的夾角恰好是90時(shí)，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直(如圖13-6-5). 圖13-6-5 二、偏振現(xiàn)象的應(yīng)用 1.光的偏振現(xiàn)象有很多應(yīng)用.如在拍攝日落時(shí)水面下的景物、池中的游魚、玻璃櫥窗里陳列物的照片時(shí)，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(jī)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象清晰. 2.夜晚行車時(shí)，對(duì)方照射過(guò)來(lái)的光很強(qiáng)，若加一個(gè)偏振片，可減弱對(duì)眼睛的照射. 3.立體電影也是利用了光的偏振原理. 典題熱題 知識(shí)點(diǎn)一 偏振和偏振光 例1 有關(guān)偏振和偏振光的下列說(shuō)法中，正確的有( ) A.只有電磁波才能發(fā)生偏振，機(jī)械波不能發(fā)生偏振 B.只有橫波能發(fā)生偏振，縱波不能發(fā)生偏振 C.自然界不存在偏振光，自然光只有通過(guò)偏振片才能變?yōu)槠窆? D.除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通常看到的絕大部分光都是偏振光 解析：只有橫波才能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，而機(jī)械能中也有橫波，當(dāng)然能發(fā)生偏振，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B選項(xiàng)正確；我們通?？吹降慕^大部分光，都是偏振光.自然光不一定非要通過(guò)偏振片才能變?yōu)槠窆?，C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確. 答案：BD 例2通過(guò)一塊偏振片去觀察電燈、蠟燭、月亮、反光的黑板，當(dāng)以入射光線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片時(shí)，看到的現(xiàn)象有何不同？ 解析：通過(guò)一塊偏振片去觀察電燈、蠟燭時(shí)，透射光的強(qiáng)弱不隨偏振片的旋轉(zhuǎn)而變化，因?yàn)闊艄?、燭光都是自然光，沿各個(gè)方向振動(dòng)的光的強(qiáng)度相同，因此當(dāng)偏振片旋轉(zhuǎn)時(shí)，透射出來(lái)的光波的振動(dòng)方向雖然改變了但肉眼察覺(jué)不到. 月亮和黑板反射的光已經(jīng)是偏振光，它們通過(guò)偏振片透射過(guò)來(lái)的光線的強(qiáng)弱會(huì)隨偏振片的旋轉(zhuǎn)發(fā)生周期性的變化. 答案：見(jiàn)解析. 方法歸納 正確地區(qū)分自然光和偏振光是回答此題的關(guān)鍵. 知識(shí)點(diǎn)二 偏振的應(yīng)用 例3兩個(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，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)，然后又減弱到零 B.透過(guò)的光強(qiáng)先增強(qiáng)，然后減弱到非零的最小值 C.透過(guò)的光強(qiáng)在整個(gè)過(guò)程中都增強(qiáng) D.透過(guò)的光強(qiáng)先增強(qiáng)，再減弱，然后又增強(qiáng) 解析：起偏器和檢偏器的偏振方向垂直時(shí)，沒(méi)有光通過(guò)；偏振方向平行時(shí)，光強(qiáng)度達(dá)到最大.當(dāng)其中一個(gè)偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)180的過(guò)程中，兩偏振片的方向由垂直到平行再到垂直，所以通過(guò)的光先增強(qiáng)，又減小到零. 答案：A 方法歸納 兩個(gè)偏振片緊靠在一起時(shí)，第二塊偏振片叫做檢偏器，第一塊偏振片叫做起偏器，檢偏器與起偏器平行時(shí)，透過(guò)的光最強(qiáng)，而檢偏器與起偏器互相垂直時(shí)，透過(guò)的光最弱. 問(wèn)題探究 方案設(shè)計(jì)探究 問(wèn)題 光是不是橫波？ 探究過(guò)程：1.讓太陽(yáng)光或燈光通過(guò)偏振片，旋轉(zhuǎn)偏振片，是否可以從偏振片的另一側(cè)觀察到光？如果可以，則光的振動(dòng)方向可能如何？ 當(dāng)太陽(yáng)光或燈光通過(guò)偏振片時(shí)，旋轉(zhuǎn)偏振片可以從偏振片的另一側(cè)觀察到光.光的振動(dòng)方向在光屏面的各個(gè)方向上. 2.在偏振片的后面再放置第二塊偏振片，保持第一塊偏振片位置不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)第二塊偏振片，從第二塊偏振片后觀察到的現(xiàn)象是什么？ 當(dāng)?shù)诙K和第一塊偏振片的透振方向一致時(shí)，在光屏上得到的光最強(qiáng).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. 探究結(jié)論:光是橫波.