第四章光6．光的偏振激光課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動探究課堂達標(biāo)檢測目標(biāo)體系構(gòu)建核心素養(yǎng)提升目標(biāo)體系構(gòu)建【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．觀察光的偏振現(xiàn)象，知道光是橫波。2．知道自然光和偏振光的區(qū)別，知道偏振現(xiàn)象的一些應(yīng)用。3．了解激光的特征和應(yīng)用?！舅季S脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反響不同的橫波，即使傳播方向相同，振動方向________________。這個現(xiàn)象稱為“偏振現(xiàn)象〞。也可能是不同的知識點1偏振現(xiàn)象1．光是一種橫波光的干預(yù)和______現(xiàn)象說明光具有波動性，光的______現(xiàn)象說明光是一種橫波。2．自然光太陽、日光燈等普通光源發(fā)生的光，包含著在垂直于傳播方向上________________的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都______。這種光是自然光。3．偏振光光在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某個特定的__________。這種光叫作偏振光。衍射知識點2自然光與偏振光偏振沿一切方向振動相同方向振動在拍攝水中的游魚、玻璃櫥窗的陳列物時，由于水或玻璃外表的反射光的干擾，常使景象不清楚，如果在照相機鏡頭前裝一片____________，讓它的透振方向與反射光的偏振方向垂直，就可以______反射光而使景象清晰。偏振濾光片知識點3偏振光的應(yīng)用減弱特點性質(zhì)應(yīng)用相干性激光具有頻率______、相位差______、偏振方向______的特點，是人工產(chǎn)生的相干光，具有高度的相干性光纖通信平行度激光的________非常好，傳播______的距離仍能保持一定的強度精確的______；讀取光盤上記錄的______等高亮度它可以在很小的______和很短的______內(nèi)集中很大的______用激光束______、焊接、醫(yī)學(xué)上可以用激光做“______”；激發(fā)核反應(yīng)等知識點4激光的特點及應(yīng)用相同恒定相同平行度很遠測距信息空間時間能量切割光刀思考辨析『判一判』(1)自然光是偏振光。 ()(2)立體電影利用了光的偏振原理。 ()(3)自然光是在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某個特定的方向振動的光。 ()(4)光的偏振說明光是一種橫波。 ()(5)自然光與偏振光之間可以相互轉(zhuǎn)化。 ()(6)全息照相技術(shù)利用激光平行度好的特點。 ()(7)激光不能像無線電波那樣用來傳播信息。 ()×

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『選一選』(多項選擇)關(guān)于激光，以下說法正確的選項是 ()A．激光可從自然界中直接獲取B．用激光讀出光盤上的信息是利用了激光的平行度好C．醫(yī)學(xué)上用激光做“光刀〞來切開皮膚是利用了激光的平行度好D．激光雷達測量目標(biāo)的運動速度是利用了多普勒效應(yīng)解析：激光是原子受激輻射產(chǎn)生的，不能從自然界直接獲取，A錯；用激光做“光刀〞是利用了激光的亮度高，C錯；根據(jù)激光的特性可知B、D選項正確。BD

『想一想』(現(xiàn)象分析題)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(dāng)偏振片旋轉(zhuǎn)時，透射出來的光波的振動方向雖然改變了(肉眼對此不能感覺)，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。課內(nèi)互動探究探究在觀看立體電影時，觀眾要戴上特制的眼鏡，這副眼鏡就是一對透振方向相互垂直的偏振片，如果不戴這副眼鏡，銀幕上的圖像就模糊不清了。這是為什么？對光的偏振現(xiàn)象的理解情景導(dǎo)入提示：立體電影的光是偏振光。只有與偏振片透振方向一致的光才能通過。1．偏振現(xiàn)象波的偏振①狹縫對橫波、縱波的影響如果在波的傳播方向上放一帶狹縫的木板，不管狹縫方向如何，縱波都能自由通過狹縫；對橫波，只有狹縫的方向與橫波質(zhì)點的振動方向相同時，橫波才能毫無阻礙地通過狹縫；當(dāng)狹縫的方向與質(zhì)點的振動方向垂直時，橫波就不能通過狹縫，這種現(xiàn)象叫作偏振。如下圖。要點提煉②橫波獨有的特征偏振現(xiàn)象是橫波所特有的，故利用偏振現(xiàn)象可判斷一列波是橫波還是縱波。2．光的偏振(1)光屬于電磁波，是橫波，具有偏振性。從普通光源直接發(fā)出的光(自然光)，包含在垂直于光的傳播方向上一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波是均勻的，不顯示偏振性。如圖，自然光通過偏振片后變成偏振光，后面的屏是明亮的，轉(zhuǎn)動偏振片時，偏振光的振動方向隨之變化，但屏上亮度不變。(2)自然光通過偏振片后，只有振動方向跟透振方向一致的光才能通過。這時的光只沿著一個特定的方向振動，顯示偏振性。如圖，偏振光經(jīng)過偏振片時，假設(shè)光的振動方向與偏振片的“透振方向〞平行，屏是亮的；假設(shè)光的振動方向與偏振片的“透振方向〞垂直，屏是暗的；假設(shè)既不平行也不垂直，屏的亮度介于兩者之間，隨振動方向與“透振方向〞的夾角變大，亮度逐漸變暗。3．自然光與偏振光的比較

自然光(非偏振光)偏振光光的來源直接從光源發(fā)出的光自然光通過起偏器后的光光的振動方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿所有方向，且沿各個方向振動的光強度都相同在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿某一特定方向(與起偏器的偏振方向一致)(1)偏振現(xiàn)象在生活中非常普遍，并不是只有自然光通過偏振片后才變?yōu)槠窆猓钪谐庠粗苯影l(fā)出的光外，我們看到的絕大局部光都是偏振光，如自然光射到水面時的反射和折射光線，尤其是二者互相垂直時，都是典型的偏振光，并且是完全偏振光，振動方向相互垂直。(2)只有橫波才能發(fā)生偏振現(xiàn)象，光是橫波。特別提醒如下圖，白熾燈的右側(cè)依次平行放置偏振片P和Q，A點位于P、Q之間，B點位于Q右側(cè)。旋轉(zhuǎn)偏振片P，A、B兩點光的強度變化情況是 ()A．A、B均不變B．A、B均有變化C．A不變，B有變化D．A有變化，B不變思路引導(dǎo)：(1)思考自然光通過偏振片后有何變化。(2)當(dāng)P、Q的透振方向平行和垂直時對光有何影響。典例1典例剖析C

解析：白熾燈發(fā)出的光為自然光，通過偏振片P后變成偏振光，旋轉(zhuǎn)P，A點光的強度不變；當(dāng)P與Q的偏振方向一致時，B點光的強度最大。當(dāng)P與Q的偏振方向垂直時，B點光的強度最小，所以選項C正確。1．關(guān)于自然光和偏振光，以下觀點正確的選項是 ()A．自然光能產(chǎn)生干預(yù)和衍射現(xiàn)象，而偏振光卻不能B．只有自然光透過偏振片才能獲得偏振光C．自然光只能是白色光，而偏振光不能是白色光D．自然光和偏振光都能使感光底片感光對點訓(xùn)練D

解析：光振動沿各個方向均勻分布的光就是自然光，而振動沿著特定方向的光就是偏振光，但自然光和偏振光都能發(fā)生干預(yù)、衍射，所以A錯；光的偏振現(xiàn)象并不罕見，除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大局部光，都是偏振光，所以B錯；光的顏色由光的頻率決定，與光的振動方向無關(guān)，所以C錯；自然光和偏振光都具有能量，都能使感光片感光，D正確。探究激光作為一種人造光源在科研、通訊、工業(yè)生產(chǎn)、軍事科技等領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用，如激光干預(yù)儀、激光切割機、激光炮等。激光的應(yīng)用如此廣泛，激光到底具有哪些特性？激光及應(yīng)用情景導(dǎo)入提示：激光具有單色性好、相干性好、亮度高、平行度好等特性。1．激光的產(chǎn)生激光是人工產(chǎn)生的相干光。2．激光具有的特點(1)相干性好所謂相干性好，是指容易產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象。普通光源發(fā)出的光(即使是所謂的單色光)頻率是不一樣的，而激光器發(fā)出的激光的頻率幾乎是單一的，并且滿足其他的相干條件。所以，現(xiàn)在我們做雙縫干預(yù)實驗時，無須在雙縫前放一個單縫，而是用激光直接照射雙縫，就能得到既明亮又清晰的干預(yù)條紋。要點提煉利用相干光易于調(diào)制的特點傳輸信息，所能傳遞的信息密度極高，一條細細的激光束通過光纜可以同時傳送一百億路和一千萬套電視，全國人民同時通話還用不完它的通訊容量。(2)平行度非常好與普通光相比，傳播相同距離的激光束的擴散程度小，光線仍能保持很大的強度，保持它的高能量，利用這一點可以精確測距?，F(xiàn)在利用激光測量地月距離精確度已到達1m。(3)激光的亮度非常高它可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大的能量。如果把強大的激光束會聚起來，可使物體被照局部在千分之一秒的時間內(nèi)產(chǎn)生幾千萬度的高溫。(4)激光單色性很好激光的頻率范圍極窄，顏色幾乎是完全一致的。關(guān)于激光的應(yīng)用問題，以下說法中正確的選項是 ()A．光纖通信是應(yīng)用激光平行度非常好的特點對信號進行調(diào)制，使其在光導(dǎo)纖維中傳遞信息的B．計算機內(nèi)的“磁頭〞讀出光盤上記錄的信息是應(yīng)用激光有相干性的特點C．醫(yī)學(xué)中用激光作“光刀〞來切除腫瘤是應(yīng)用了激光亮度高的特點D．“激光測距雷達〞利用激光測量很遠目標(biāo)的距離是應(yīng)用了激光亮度高的特點典例2典例剖析C

思路引導(dǎo)：要了解激光的常見應(yīng)用，并知道應(yīng)用了激光的什么性質(zhì)。解析：由激光的特點及應(yīng)用可知光纖通信主要利用了激光的相干性，A錯誤；計算機內(nèi)的“磁頭〞讀出光盤上的信息主要應(yīng)用了激光的平行性好，B錯誤；醫(yī)療中的激光“光刀〞利用了激光的亮度高的特點，C正確；激光測距利用的是激光的平行度和方向性好的特點，D錯誤。2．(多項選擇)關(guān)于激光與自然光，以下說法正確的選項是 ()A．激光的頻率單一，而自然光是含有各種色光頻率的光，所以激光的相干性好B．自然光是由物質(zhì)的原子發(fā)射出來的，而激光是人工產(chǎn)生的，所以激光不是由物質(zhì)的原子發(fā)射出來的C．激光和自然光都具有相同的本質(zhì)，它們都是由原子的躍遷產(chǎn)生的D．相干性好是激光與普通光的根本區(qū)別對點訓(xùn)練ACD

解析：激光的頻率單一，相干性很好，自然光中含有各種頻率的光，故A、D正確；激光和自然光都是由原子的躍遷產(chǎn)生的，故B錯誤，C正確。核心素養(yǎng)提升偏振光的應(yīng)用偏振光的應(yīng)用非常廣泛。例如(1)在攝影中的應(yīng)用：在鏡頭前安裝一片偏振濾光片，可以減弱進入鏡頭的反射光。(2)電子表的液晶顯示屏：在兩塊透振方向垂直的偏振片當(dāng)中插進一個液晶盒，可以控制光線顯示數(shù)字。(3)夜晚行車時，車燈眩光的消除用的就是光的偏振原理。(4)立體電影也利用了光的偏振原理。(多項選擇)如下圖是立體電影的工作原理圖，觀眾戴上一副特殊的眼鏡就能看到由立體電影放出的立體圖像。關(guān)于立體電影，以下說法正確的選項是 ()BD

案例A．觀眾戴上特制眼鏡是為了防止傷害眼睛B．這副眼鏡其實就是一對偏振方向互相垂直的偏振片C．戴上特制眼鏡的觀眾假設(shè)只用一只眼睛看，那么銀幕上只是一片光亮而無圖像D．產(chǎn)生立體視覺是因為人的兩只眼睛同時觀察物體時，在視網(wǎng)膜上形成的像并不完全相同解析：放立體電影時有左右兩架放映機同時工作，如上圖所示，在每架放映機前裝有一塊偏振鏡子，其偏振方向互相垂直，因此從放映機前偏振鏡射出的兩束偏振光的偏振方向互相垂直，這兩束偏振光經(jīng)屏幕反射其偏振方向不改變，觀眾眼睛所戴的偏振眼鏡的兩只鏡片偏振方向互相垂直，且左眼鏡片跟左邊放映機前偏振鏡的偏振方向一致，這樣，左眼只能看到左邊放映機映出的畫面，右眼只能看到右邊放映機映出的畫面，兩眼看到的畫面略有差異，因而產(chǎn)生立體感。因此B、D選項正確。課堂達標(biāo)檢測B

2．(多項選擇)(2021·山東省日照市高三模擬)將激光束的寬度聚焦到納米級(10－9m)范圍內(nèi)，可修復(fù)人體已損壞的器官，可對DNA分子進行超微型基因修復(fù)，把至今尚令人無奈的癌癥、遺傳疾病徹底鏟除，以上功能是利用了激光的 ()A．單色性好 B．平行度好C．粒子性 D．高能量解析：激光的平行度好，故可聚焦到很小的范圍；激光的亮度高、能