22人教版高中物理新教材选择性必修第一册--第6节 光的偏振 激光

第6节光的偏振激光
课标解读课标要求素养要求
1.观察光的偏振现象,知道其产生的原因,
知道其在生产生活中的应用。  2.知道光
是横波。
3.通过实验,了解激光的特性。能举例说
乳胶模具明激光技术在生产生活中的应用。
二波罗蜜
1.物理观念:通过实验,认识偏振现象,
知道只有横波才有偏振现象;了解激
光的特点。小功率电磁炉
2.科学态度与责任:了解偏振光和自然
光的区别,能列举实例阐述激光的三
个特性。
自主学习·必备知识
教材研习
教材原句
要点一偏振现象
不同的横波,即使传播方向相同,振动方向也可能是不同的,这个现象称为“偏振现
象”①。
要点二激光
1960年,美国物理学家梅曼率先在实验室中制造出了频率相同、相位差恒定、振动方向一致②的光波,这就是激光。
自主思考
①(1)自然光和偏振光的主要区别是什么?
(2)自然光经水面反射的光一定是偏振光吗?
答案:提示(1)在垂直于传播方向的平面内,自然光沿一切方向振动,偏振光沿某一特定方向振动。
(2)自然光经水面反射和折射的光都是偏振光。
②(1)利用激光测量地球到月球的距离,应用了激光哪方面的特点?
(2)什么是激光的“纯净”性?这一性质有何作用?
答案:提示(1)应用了激光平行度好的特点。
(2)“纯净”性是指频率、相位、偏振以及传播方向等性质完全相同。利用这个特点,双缝干涉实验和衍射实验用激光比用自然光更容易完成。可以用来传递信息。
名师点睛
1.光的偏振现象说明光波属于横波。
2.太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光,包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。这种光是自然光。
3.光在垂直于传播方向的平面上,只沿着某个特定的方向振动。这种光叫作偏振光。
4.激光可以进行光纤通信是利用了激光纯净的特性。
互动探究·关键能力
探究点一光的偏振
情境探究
1.夜晚,汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼,严重影响行车安全。根据你所学的物理知识,能不能提出一种解决方法?
答案:提示将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃,使射出的灯光变为偏振光;同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃,其透振方向正好与灯光的振动方向垂直,这样自己车灯发出的光经对面车窗反射后仍能进入自己眼中,而对面车灯发出的光不能进入自己的眼中。
探究归纳
1.自然光和偏振光的比较
项目自然光(非偏振光)偏振光
光的来源直接从太阳以及日光灯、发光二极管等普通
光源发出的光
自然光通过偏振片后的光或经过折射、
反射的光
光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内,光振动沿
所有方向,且沿各个方向振动的光波的强度
都相同
在垂直于光的传播方向的平面内,光振
动沿某一特定方向(与偏振片透振方向
一致)
2.偏振光的获得
(1)利用偏振片来获得偏振光。让自然光通过偏振片,如图所示,当自然光通过偏振片时,就会变成在某一方向上振动的光。
(2)自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时,反射光和折射光都是偏振光。
(3)除直接从太阳、电灯等光源发出的光以外,平时我们所看到的绝大部分光,都是不同程度的偏振光(部分偏振光)。而通过偏振片的光只在一个方向振动,是完全偏振光。
3.偏振光的应用
(1)光的偏振现象有很多应用。如在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里陈列物的照片时,由于水面或玻璃表面的反射光的干扰,常使景象不清楚,如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片,让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直,就可以减弱反射光而使景象清晰。
(2)夜晚行车时,对方照射过来的光很强,若加一个偏振片,可减弱对眼睛的照射。(3)立体电影也是利用了光的偏振原理。
探究应用
例两个偏振片紧靠在一起,将它们放在一盏灯的前面调整至没有光通过。如果将其中的一片旋转,在旋转过程中,将会产生下述的哪一种现象( )
A.透过偏振片的光强先增强,然后又减弱到零
B.透过偏振片的光强先增强,然后减弱到非零的最小值
C.透过偏振片的光强在整个过程中都增强
D.透过偏振片的光强先增强,再减弱,然后又增强
答案:
解析:两偏振片的透振方向垂直时,没有光通过;透振方向平行时,光强度达到最大。将其中一个偏振片转动的过程中,两偏振片的透振方向由垂直到平行再到垂直,所以通过的光先增强,然后又减弱到零,故正确。
规律总结
自然光通过两偏振片的问题
自然光通过偏振片1后,变为偏振光,偏振光的振动方向与偏振片2的透振方向是否一致影响着透射光的强度,当两者的透振方向平行时,透射光光强最强,当两者的透振方向垂直时,透射光的光强为零。
迁移应用
1.如图所示,是一偏振片,的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向。一光束射向,该光束的振动方向与的透振方向成(用带有箭头的虚线表示)。顺时针(从左向右看)旋转半周,从另一侧观察到光束的亮度变化情况是( )
A.先变亮,再变暗
B.先变亮,然后变暗,再变亮
C.先变暗,再变亮
草莓托D.先变暗,然后变亮,再变暗
答案:
解析:一光束射向,该光束的振动方向与的透振方向成,在顺时针(从左向右看)旋转半周过程中,光束振动方向与的透振方向先由夹角为转到垂直,再由垂直转到平行,最后由平行转至夹角又为,则从另一侧观察到光束的亮度先变暗,然后变亮,再变暗,故、、错误,正确。
2.(多选)在垂直于太阳光的传播方向上前后放置两个偏振片和,在的后边放上光屏(图中未画出),如图所示,则下列说法正确的是( )
A.不动,旋转偏振片,屏上光的亮度不变
B.不动,旋转偏振片,屏上光的亮度时强时弱
C.不动,旋转偏振片,屏上光的亮度不变
D.不动,旋转偏振片,屏上光的亮度时强时弱
答案:;
解析:是偏振片,它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光,该偏振光的振动方向与的透振方向一致,所以当与的透振方向平行时,通过的光强最大;当与的透振方向垂直时,通过的光强最小,即无论旋转或,屏上的光强都是时强时弱。
探究点二激光
情境探究
1.激光作为一种人造光源,在科研、通信、工业生产、军事科技等领域都有着广泛应用,如激光干涉仪、激光切割机、激光炮等。激光的应用如此广泛,激光到底具有哪些特性?
答案:提示激光具有单性好、相干性好、亮度高、平行度好等特性。
探究归纳
1.激光
激光是原子受激辐射产生的光,发出光的传播方向、偏振、相位等性质均相同,两列相同激光相遇可以发生干涉。激光是相干光,激光是人工产生的光。
2.激光的特点及应用
特点性质应用
纯净性高激光具有频率单一、相位差恒定、偏振方向相同的特点,
是人工产生的相干光,具有高度的纯净性,即相干性
光纤通信
平行度好激光的平行度非常好,传播很远的距离后仍能保持一定
的强度
精确地测距;提供目标指引;
读取光盘上记录的信息等
亮度高它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量用激光束切割、焊接;医学上
可以用激光作“光刀”
3.激光在科学研究上的应用
(1)以激光为光源,科学家们可以深入研究原子、分子和固体材料的光谱,从而了解这些物质的结构。
透水混凝土做法(2)利用激光,可以研究分子的运动和化学反应的过程。
(3)利用激光制作的高精度光钟,可以实现对频率和时间的超高精度测量,这是人类能完成的最准确的测量之一。
探究应用
例(多选)关于应用激光的事例中,下列说法正确的是( )
A.激光平行度好可以用于测距
B.激光能量十分集中,为近视眼而研制的“激光刀”就利用了这个特点,优点是有效地减少了细菌的感染
C.激光的亮度高,可以用于城市广场照明
玻璃精雕机D.激光的相干性好,可用于双缝干涉实验
答案:; ;
解析:激光平行度好,即使传播了很远的距离之后,它仍保持一定的强度,此特点可用于激光测距,正确;激光的亮度高,能量十分集中,可应用于金属的加工、激光医疗、激光美容、激光武器等,正
确;激光具有很好的相干性,可应用于双缝干涉实验、全息照相等,正确;一般照明的灯光是辐射状的,而激光凝聚程度高,亮度高,容易烧坏物体,因此不能用于广场照明,所以错误。
关键点拨
激光相关问题解题关键

本文发布于:2024-09-23 16:13:54,感谢您对本站的认可!

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