遼寧省大連市高中物理 第十三章 光 13.6 光的偏振課件 新人教版選修3-4.ppt

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1、1.通過前面的學習，我們知道光能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，說明光是什么？ 2.波按振動方向與傳播方向之間的關(guān)系可以分為哪幾種？,說明光具有波動性,在縱波中，振動方向跟波的傳播方向在同一直線上。,在橫波中，振動方向垂直于波的傳播方向。（但不同的橫波，振動方向可以不同）,3. 那么，光波（電磁波）是橫波，還是縱波呢？,光的偏振, .,1. 知識與能力,√了解橫波的偏振現(xiàn)象，知道只有橫波才有偏振現(xiàn)象。 √知道光波是橫波.掌握自然光、偏振光（全偏振光、部分偏振光）等概念。 √知道反射光和折射光都是不同程度的偏振光。 √了解光的偏振現(xiàn)象在生活和科學技術(shù)中的重要應(yīng)用。,2.過程與方法,√ 掌握利用宏觀現(xiàn)象的規(guī)

2、律研究微觀領(lǐng)域中相似現(xiàn)象的科學研究方法。 √ 通過光的偏振現(xiàn)象的研究，培養(yǎng)學生善于動手動腦、敢于猜想、喜歡探究的學習習慣和科學的思維方法。,3.情感態(tài)度與價值觀,√ 通過“光的偏振現(xiàn)象”的實驗探究，懂得科學研究需要實事求是的科學態(tài)度和嚴謹?shù)乃季S方式。 √ 通過了解光的偏振現(xiàn)象的應(yīng)用，深切體會科學知識的實用價值和掌握科學知識的人生價值，激發(fā)學生熱愛科學的情懷和刻苦學習的熱情。,1.橫波與縱波的區(qū)別（研究光波的基礎(chǔ)）；橫波的偏振現(xiàn)象。 2.光的偏振現(xiàn)象的實驗探究。 3.自然光、偏振光、部分偏振光等概念。,教學重點,教學難點,1.光的偏振現(xiàn)象的實驗探究。 2.運用光的偏振現(xiàn)象分析解決問題。,

3、一.波的偏振現(xiàn)象 二. 光的偏振現(xiàn)象 三.偏振現(xiàn)象的應(yīng)用,一.波的偏振現(xiàn)象,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）。,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。,,,,,形象說明偏振的原理,通光方向,腰橫別扁擔進不了城門,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）。,2.橫波與縱波的區(qū)別 橫波具有偏振現(xiàn)象，縱波不具有這樣的特性。這就是橫波與縱波的區(qū)別。,

4、1.波的偏振 橫波只沿著某一個特定的方向振動這種現(xiàn)象稱為波的偏振。,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。,二. 光的偏振現(xiàn)象,,１.偏振片 一種由高分子薄膜制成的光學器件。它只允許沿某個方向振動的光通過，并稱這個方向為透振方向。,光的偏振視頻,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

5、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。,產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因,,２.自然光 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 .,P,,,,,明,甲,,看到偏振片P是透明的，轉(zhuǎn)動P，透射光的強度不變.,,3.偏振光 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．,通過第一個偏振片

6、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．,,,,,P Q,明,,（弱）,,轉(zhuǎn)動Q，透射光的強度發(fā)生變化，最亮時比光通過一塊偏振片P時要弱.最暗時透射光幾乎為零.,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．,4.光是一種橫波,,,,,P Q,暗,,,5.電磁波是橫波 電磁波中電場強度E和磁感應(yīng)強度B的振動方向都與電磁波傳播方向垂直.,光振動沿各個方向均勻分布的光是自

7、然光. 光振動沿特定方向的光是偏振光.,光波的感光作用和生理作用等主要是由電場強度E引起的，因此常將E的振動稱為光振動。,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．,（1）一般入射角的情況 反射光 折射光都是部分偏振光,反射光中 垂直入射面振動占優(yōu)勢 折射光中 平行入射面振動占優(yōu)勢,6.布儒斯特定律,（2）特殊入射角的情況,1 ) 兩光偏振狀態(tài) 反射光 -- 完全偏振光 折射光 -- 部分

8、偏振光,2 )反射光線與折射光線垂直,(起偏角或布儒斯特角 ),入射角滿足,,a=900或a=2700時, I光強最弱 。,a =0或a =1800時, 光強最強。,三.偏振現(xiàn)象的應(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(yīng)用：拍攝,不加偏振片拍攝， 櫥窗中景物模糊不清,加偏振片拍攝， 景物變清晰,（C） 用偏光鏡消除了反射偏振光 使玻璃門內(nèi)的人物清晰可見,（A） 玻璃門表面

9、的反光很強,（B） 用偏光鏡減弱了反射偏振光,偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：櫥窗設(shè)計,偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：汽車車燈和窗玻璃上的偏振片,在觀看立體電影時，觀眾要戴上一副特制的眼鏡，這副眼鏡就是一對透振方向互相垂直的偏振片。,偏振現(xiàn)象的應(yīng)用： 立體電影,現(xiàn)代生活中我們越來越離不開液晶顯示技術(shù)了，無論是大型的電腦顯示器，還是許多人家里購置的液晶電視，或者是已經(jīng)是被人們廣泛使用的手機等手持電子設(shè)備都是用液晶顯示裝置來作為“面子”.而液晶的工作原理就恰好和偏振光有著很大的聯(lián)系。,偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：液晶顯示,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

10、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.,一、波的偏振現(xiàn)象 只有橫波有偏振現(xiàn)象 而縱波無偏振問題. 二、光的偏振 1.自然光 在垂直傳播方向的平面內(nèi)，各個方向的光振動全有，各個振動方向的強度相等 。 2.偏振片 由特殊材料制成的，他上面有一特殊的方向（透振方向），只有振動方向與透振方向平行的光才能通過。,3.偏振光 自然光通過第一個偏振片（叫做

11、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．,4.光是一種橫波,5.電磁波是橫波 電磁波中電場強度E和磁感應(yīng)強度B的振動方向都與電磁波傳播方向垂直.,1 ) 兩光偏振狀態(tài) 反射光 -- 完全偏振光 折射光 -- 部分偏振光,2 )反射光線與折射光線垂直,(起偏角或布儒斯特角 ),入射角滿足,6.布儒斯特定律,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,A,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到平行再到垂直，所以通過的光先增強，又減小到零，選項A正確．,