高中物理 第5章 光的干涉 衍射 偏振 第3節(jié) 光的偏振知識導航素材 魯科版選修34

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1、 第3節(jié) 光的偏振 思維激活 你看過立體電影嗎?電影中的精彩鏡頭讓你心驚肉跳:火車向著你沖過來,從頭頂上飛過去,兇猛的怪獸張牙舞爪地對著你飛奔而來……很驚險刺激,為什么立體電影會有這樣神奇的效果? 提示:這是應用了光的偏振現(xiàn)象.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. 自主整理 一、偏振現(xiàn)象 1.光的___________和___________現(xiàn)象表明光具有波動性,光的___________現(xiàn)象說明光是橫波. 2.自然光是指光振動在垂直于傳播方向的平面內(nèi)的分布是___________,偏振光是指在垂直于傳播方向的平面內(nèi),

2、只沿著___________的方向振動的光. 二、偏振片 讓自然光通過兩個共軸的偏振片可以獲得偏振光,第一個偏振片的作用是使光沿___________方向振動,叫___________,第二個偏振片的作用是只能通過與第一個透振方向相同的光,叫___________. 三、偏振現(xiàn)象的應用 偏振現(xiàn)象的主要應用有_________________、___________________、_________________等等. 高手筆記 1.知識梳理 振動在垂直傳播方向的平面內(nèi)各方向分布是均勻的,這種光是自然光,太陽、電燈、蠟燭等普通光源發(fā)出的光都是自然光.

3、自然光經(jīng)偏振片后或經(jīng)反射、折射后變成只在某一方向振動的偏振光. 2.規(guī)律方法總結(jié) 偏振光只能透過偏振方向與它的振動方向平行的偏振片;光的偏振更進一步證實了光是一種波,一種橫波. 名師解惑 1.怎樣理解光波是橫波? 剖析:我們前面學過機械波,知道橫波的特點,光波是橫波,光的偏振現(xiàn)象證明了光波是橫波.光的偏振現(xiàn)象并不是罕見的.我們通常看到的絕大部分光,除了從光源直接射過來的,基本上都不是自然光,只是我們的眼睛不能鑒別罷了.如果用偏振片去觀察從玻璃或水面上反射的光,旋轉(zhuǎn)偏振片發(fā)現(xiàn)透射光的強度也發(fā)生周期性的變化,從而知道反射光是偏振光. 2.自然光和偏振光有什么區(qū)別?

4、 剖析:(1)自然光 從普通光源直接發(fā)出的自然光是無數(shù)偏振光的無規(guī)則集合,所以直接觀察時不能發(fā)現(xiàn)光強偏于哪一個方向.這種沿著各個方向振動的光波強度都相同的光叫自然光. 注意:偏振片是由特殊材料制成的,其“狹縫”用肉眼不能看見,它只允許振動方向與“狹縫”平行的光波通過.通過偏振片后,自然光就變成了偏振光.如圖5-3-1所示,普通光源S發(fā)出的光經(jīng)過偏振片時,后面的光屏是明亮的,說明光透過了偏振片,若轉(zhuǎn)動偏振片,光屏上亮度不變,說明透過光的強度不變,由此可知,自然光沿著各個方向振動的光波的強度都相同. 圖5-3-1 (2)偏振光 只沿著一個特定的方向振動的光

5、叫偏振光.如經(jīng)過偏振片后的自然光.若偏振光再經(jīng)過一個偏振片后,情況會怎樣呢?如圖5-3-2所示,當兩偏振片的“狹縫”平行時,光屏上仍有亮光.當兩偏振片的“狹縫”相互垂直時,透射光的強度幾乎為零,光屏上是暗的.如圖5-3-3所示. 圖5-3-2 圖5-3-3 結(jié)論:光是一種橫波. 上面第1塊偏振片叫起偏器; 第2塊偏振片叫檢偏器. 講練互動 【例題1】在垂直于太陽光的傳播方向前后放置兩個偏振片P和Q.在Q的后邊放上光屏,以下說法正確的是（ ） A.Q不動,旋轉(zhuǎn)偏振片P,屏上光的亮度不變 B.Q不動,旋轉(zhuǎn)偏振片P,屏上光的亮度時強時弱 C.P不動,旋轉(zhuǎn)偏振片Q,屏

6、上光的亮度不變 D.P不動,旋轉(zhuǎn)偏振片Q,屏上光的亮度時強時弱 解析：P是起偏器,它的作用是把太陽光(自然光)轉(zhuǎn)變?yōu)槠窆?該偏振光的振動方向與P的透振方向一致,所以當Q與P的透振方向平行時,通過Q的光強最大;當Q與P的透振方向垂直時,通過Q的光強最小,即無論旋轉(zhuǎn)P或Q,屏上的光強都是時強時弱. 答案：BD 綠色通道 正確理解偏振現(xiàn)象及其產(chǎn)生原因是解決本題的關(guān)鍵.自然光的起偏方式和起偏與檢偏的實驗是本節(jié)的重點,使我們對光的波動性有了更直觀的認識. 變式訓練 1.兩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°,在旋轉(zhuǎn)過程中

7、,將會產(chǎn)生下述的哪一種現(xiàn)象（ ） A.透過偏振片的光強度先增強,然后又減少到零 B.透過的光強度先增強,然后減少到非零的最小值 C.透過的光強度在整個過程中都增強 D.透過的光強度先增強,再減弱,然后又增強 解析: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°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. 答案:A 【例題2】通過一塊偏振片去觀察電燈、蠟燭、月亮、反光的黑板,當以入射光線為軸轉(zhuǎn)動偏振片時,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,透射光的

8、強弱不隨偏振片的旋轉(zhuǎn)而變化.因為燈光、燭光都是自然光,沿各個方向振動的光的強度相同,因此當偏振片旋轉(zhuǎn)時,透射出來的光波的振動方向雖然改變了(肉眼對此不能感受),但光的強弱沒有改變. 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弱會隨偏振片的旋轉(zhuǎn)發(fā)生周期性的變化. 答案：見解析 綠色通道 正確區(qū)分自然光和偏振光是回答此題的關(guān)鍵,自然光經(jīng)反射、折射后變成了偏振光. 變式訓練 2.下列說法正確的是（ ） A.自然光就是白光 B.自然光一定是復色光 C.單色光不是自然光

9、 D.自然光可以是單色光,也可以是復色光 解析:要把自然光、偏振光的概念與復色光、單色光的概念區(qū)別看,復色光和單色光都可以是自然光,也可以是偏振光.例如:紅色的光源發(fā)出的紅光是自然光,經(jīng)偏振片后就可能變成紅色的偏振光.所以正確選項為D. 答案:D 體驗探究 【問題】偏振光的實驗探究 實驗前的準備:尋找?guī)准в幸壕э@示器的廢舊物件,例如數(shù)字式電子表、空調(diào)遙控器、數(shù)字調(diào)諧收音機、計算器、數(shù)字多用表、帶液晶顯示的玩具等,小心取下其中液晶顯示器最前面的一塊塑料片,這就是一個偏振片.用這樣的偏振片研究光的偏振,裝置簡單,效果好. 1.將一個偏振片放于眼睛的前方,觀察通過窗戶進

10、入室內(nèi)的自然光.轉(zhuǎn)動偏振片,你感覺到的明暗有沒有明顯的變化? 2.通過偏振片觀察玻璃表面、光滑桌面反射來的燈光或窗外的光,同時轉(zhuǎn)動偏振片.你感覺到的明暗有沒有明顯的變化?玻璃表面、光滑桌面反射的光是偏振光嗎? 3.將偏振片疊放在數(shù)字式電子表的液晶顯示屏上,觀察顯示屏亮度的變化.為什么不同方向放置時會有不同的亮度? 導思:充分準備,仔細觀察,親身體驗,歸納總結(jié)出太陽光、反射光通過偏振片后的不同,進一步認識自然光、偏振光及其實例. 探究:1.無明顯變化.因為自然光包含在垂直傳播方向上一切方向的光,且沿各個方向振動的光波的強度相同. 2.明暗有明顯變化.因為玻璃表面、光滑桌

11、面的反射光及玻璃折射的光都是偏振光. 3.因為電子表的液晶數(shù)字顯示屏上、下兩板面處有兩片偏振片,將偏振片放置在顯示屏上,使進入上表面的光的強度發(fā)生變化,導致顯示屏亮度變化. 教材鏈接 【討論和交流】(課本第107頁) 在我們身邊還有哪些應用偏振現(xiàn)象的例子?通過調(diào)查收集具體事例,討論它們是怎樣應用偏振光的. 答:1.在攝影鏡頭前加上偏振鏡消除反光 在拍攝表面光滑的物體,如玻璃器皿、水面、陳列櫥柜、油漆表面、塑料表面等時,常常會出現(xiàn)耀斑或反光,這是由于光線的偏振而引起的.在拍攝時加上偏振鏡,并適當?shù)匦D(zhuǎn)偏振鏡面,能夠阻擋這些偏振光,借以消除或減弱這些光滑物體表面

12、的反光或亮斑.要通過取景器一邊觀察一邊轉(zhuǎn)動鏡面,以便觀察消除偏振光的效果,當觀察到被攝物體的反光消失時,即可以停止轉(zhuǎn)動鏡面. 2.攝影時控制天空亮度,使藍天變暗 由于藍天中存在大量的偏振光,所以用偏振鏡能夠調(diào)節(jié)天空的亮度,加用偏振鏡以后,藍天變得很暗,突出了藍天中的白云.偏振鏡是灰色的,所以在黑白和彩色攝影中均可以使用. 3.使用偏振鏡看立體電影 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. 4.偏振太陽鏡 戴上用偏振片制作的偏振太陽鏡,可以有效消除在柏油馬路和湖面上反射的耀眼的炫光,減小視覺疲勞,同時所見景物的色彩也顯得柔和濃重. 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375