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中的重要應用。,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）；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（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（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)象的應用,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,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)象的應用：櫥窗設計,偏振現(xiàn)象的應用：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，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180度，在旋轉過程中，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．,