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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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
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)出的天然光是無數(shù)偏振光的無規(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)過偏振片時(shí),后面的光屏是明亮的,說明光透過了偏振片;若轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片,光屏上亮度不變,說明透過光的強(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,它只允許振動(dòng)方向與“狹縫”平行的光波通過.
深化升華 通過偏振片后,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)過偏振片后的自然光.若偏振光再經(jīng)過一個(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.除了從光源(如太陽、電燈等)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.
(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)方照射過來的光很強(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??吹降慕^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)闊艄狻T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),透射出來的光波的振動(dòng)方向雖然改變了但肉眼察覺不到.
月亮和黑板反射的光已經(jīng)是偏振光,它們通過偏振片透射過來的光線的強(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有光通過,如果將其中的一片旋轉(zhuǎn)180,在旋轉(zhuǎn)過程中,將會(huì)產(chǎn)生下述的哪一種現(xiàn)象( )
A.透過偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng),然后又減弱到零
B.透過的光強(qiáng)先增強(qiáng),然后減弱到非零的最小值
C.透過的光強(qiáng)在整個(gè)過程中都增強(qiáng)
D.透過的光強(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),沒有光通過;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的過程中,兩偏振片的方向由垂直到平行再到垂直,所以通過的光先增強(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),透過的光最強(qiáng),而檢偏器與起偏器互相垂直時(shí),透過的光最弱.
問題探究
方案設(shè)計(jì)探究
問題 光是不是橫波?
探究過程:1.讓太陽光或燈光通過偏振片,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)太陽光或燈光通過偏振片時(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.