第四章

光第6節(jié)

光的偏振

激光課標(biāo)解讀課標(biāo)要求素養(yǎng)要求1.觀察光的偏振現(xiàn)象,知道其產(chǎn)生的原因,知道其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。2.知道光是橫波。3.通過實驗，了解激光的特性。能舉例說明激光技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。1.物理觀念:通過實驗,認(rèn)識偏振現(xiàn)象,知道只有橫波才有偏振現(xiàn)象;了解激光的特點。2.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任:了解偏振光和自然光的區(qū)別,能列舉實例闡述激光的三個特性。要點一偏振現(xiàn)象不同的橫波，即使傳播方向相同，振動方向也可能是不同的，這個現(xiàn)象稱為_______________①?！捌瘳F(xiàn)象”要點二激光1960年，美國物理學(xué)家梅曼率先在實驗室中制造出了_____________________________________②的光波，這就是激光。頻率相同、相位差恒定、振動方向一致①（1）自然光和偏振光的主要區(qū)別是什么？提示

在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，自然光沿一切方向振動，偏振光沿某一特定方向振動。（2）自然光經(jīng)水面反射的光一定是偏振光嗎？提示自然光經(jīng)水面反射和折射的光都是偏振光。②（1）利用激光測量地球到月球的距離，應(yīng)用了激光哪方面的特點？提示應(yīng)用了激光平行度好的特點。（2）什么是激光的“純凈”性？這一性質(zhì)有何作用？提示

“純凈”性是指頻率、相位、偏振以及傳播方向等性質(zhì)完全相同。利用這個特點，雙縫干涉實驗和衍射實驗用激光比用自然光更容易完成?？梢杂脕韨鬟f信息。1.光的偏振現(xiàn)象說明光波屬于橫波。2.太陽以及日光燈、發(fā)光二極管等普通光源發(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(qiáng)度都相同。這種光是自然光。3.光在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某個特定的方向振動。這種光叫作偏振光。4.激光可以進(jìn)行光纖通信是利用了激光純凈的特性。探究點一

光的偏振1.夜晚，汽車前燈發(fā)出的強(qiáng)光將迎面駛來的汽車司機(jī)照得睜不開眼，嚴(yán)重影響行車安全。根據(jù)你所學(xué)的物理知識，能不能提出一種解決方法？提示將汽車前燈玻璃改用偏振玻璃，使射出的燈光變?yōu)槠窆?；同時汽車前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好與燈光的振動方向垂直，這樣自己車燈發(fā)出的光經(jīng)對面車窗反射后仍能進(jìn)入自己眼中，而對面車燈發(fā)出的光不能進(jìn)入自己的眼中。1.自然光和偏振光的比較項目自然光（非偏振光）偏振光光的來源直接從太陽以及日光燈、發(fā)光二極管等普通光源發(fā)出的光自然光通過偏振片后的光或經(jīng)過折射、反射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波的強(qiáng)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（與偏振片透振方向一致）（2）自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面反射時，反射光和折射光都是偏振光。（3）除直接從太陽、電燈等光源發(fā)出的光以外，平時我們所看到的絕大部分光，都是不同程度的偏振光（部分偏振光）。而通過偏振片的光只在一個方向振動，是完全偏振光。2.偏振光的獲得（1）利用偏振片來獲得偏振光。讓自然光通過偏振片，如圖所示，當(dāng)自然光通過偏振片時，就會變成在某一方向上振動的光。3.偏振光的應(yīng)用（1）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，常使景象不清楚，如果在照相機(jī)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象清晰。（2）夜晚行車時，對方照射過來的光很強(qiáng)，若加一個偏振片，可減弱對眼睛的照射。（3）立體電影也是利用了光的偏振原理。

A規(guī)律總結(jié)自然光通過兩偏振片的問題自然光通過偏振片1后，變?yōu)槠窆?，偏振光的振動方向與偏振片2的透振方向是否一致影響著透射光的強(qiáng)度，當(dāng)兩者的透振方向平行時，透射光光強(qiáng)最強(qiáng)，當(dāng)兩者的透振方向垂直時，透射光的光強(qiáng)為零。

A.先變亮，再變暗 B.先變亮，然后變暗，再變亮C.先變暗，再變亮 D.先變暗，然后變亮，再變暗D

BD

探究點二

激光激光作為一種人造光源，在科研、通信、工業(yè)生產(chǎn)、軍事科技等領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用，如激光干涉儀、激光切割機(jī)、激光炮等。激光的應(yīng)用如此廣泛，激光到底具有哪些特性？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.激光激光是原子受激輻射產(chǎn)生的光，發(fā)出光的傳播方向、偏振、相位等性質(zhì)均相同，兩列相同激光相遇可以發(fā)生干涉。激光是相干光，激光是人工產(chǎn)生的光。特點性質(zhì)應(yīng)用純凈性高激光具有頻率單一、相位差恒定、偏振方向相同的特點，是人工產(chǎn)生的相干光，具有高度的純凈性，即相干性光纖通信平行度好激光的平行度非常好，傳播很遠(yuǎn)的距離后仍能保持一定的強(qiáng)度精確地測距；提供目標(biāo)指引；讀取光盤上記錄的信息等亮度高它可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大的能量用激光束切割、焊接；醫(yī)學(xué)上可以用激光作“光刀”2.激光的特點及應(yīng)用3.激光在科學(xué)研究上的應(yīng)用（1）以激光為光源，科學(xué)家們可以深入研究原子、分子和固體材料的光譜，從而了解這些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。（2）利用激光，可以研究分子的運動和化學(xué)反應(yīng)的過程。（3）利用激光制作的高精度光鐘，可以實現(xiàn)對頻率和時間的超高精度測量，這是人類能完成的最準(zhǔn)確的測量之一。例（多選）關(guān)于應(yīng)用激光的事例中，下列說法正確的是(

)A.激光平行度好可以用于測距B.激光能量十分集中，為治療近視眼而研制的“激光刀”就利用了這個特點，優(yōu)點是有效地減少了細(xì)菌的感染C.激光的亮度高，可以用于城市廣場照明D.激光的相干性好，可用于雙縫干涉實驗ABD[解析]激光平行度好，即使傳播了很遠(yuǎn)的距離之后，它仍保持一定的強(qiáng)度，此特點可用于激光測距，A正確；激光的亮度高，能量十分集中，可應(yīng)用于金屬的加工、激光醫(yī)療、激光美容、激光武器等，B正確；激光具有很好的相干性，可應(yīng)用于雙縫干涉實驗、全息照相等，D正確；一般照明的燈光是輻射狀的，而激光凝聚程度高，亮度高，容易燒壞物體，因此不能用于廣場照明，所以C錯誤。關(guān)鍵點撥激光相關(guān)問題解題關(guān)鍵（1）熟記激光的主要特點及應(yīng)用。（2）激光作為一種光，具有光的一切性質(zhì)，能發(fā)生衍射、干涉、反射、折射等，遵從反射定律、折射定律等。1.科學(xué)家利用激光干涉方法探測到由于引力波引起的干涉條紋的變化，這是引力波存在的直接證據(jù)。關(guān)于激光，下列說法中正確的是(

)A.激光是自然界中某種物質(zhì)直接發(fā)光產(chǎn)生的，不是偏振光B.激光相干性好，任何兩束激光都能發(fā)生干涉C.用激光照射不透明擋板上的小圓孔時，光屏上能觀測到等間距的光環(huán)D.激光全息照片是利用光的干涉記錄物體三維圖像的信息D[解析]激光是人造光，也是偏振光，A錯誤；激光相干性好，只有頻率相同、相位相同、偏振方向相同的兩束激光才會發(fā)生干涉，B錯誤；用激光照射不透明擋板上的小圓孔時，光屏上能觀測到衍射條紋，間距不等，C錯誤；激光全息照片是利用光的干涉記錄物體三維圖像的信息，D正確。2.關(guān)于激光的應(yīng)用問題，下列說法中正確的是(

)A.光纖通信是應(yīng)用激光平行度非常好的特點對信號進(jìn)行調(diào)制，使其在光導(dǎo)纖維中傳遞信息的B.計算機(jī)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(dá)”利用激光測量很遠(yuǎn)目標(biāo)的距離是應(yīng)用了激光亮度高的特點C[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(jī)內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上的信息主要應(yīng)用了激光的平行度好，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平行度好的特點，D錯誤。

A.光是電磁波 B.光是一種橫波C.光是一種縱波 D.光是概率波B[解析]光的偏振現(xiàn)象證明光是一種橫波，故B正確。

ACD

BD單色性好 B.平行度好 C.粒子性 D.能量高[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、能量大，故可修復(fù)器官。4.（多選）激光火箭的體積小，卻可以裝載更大、更重的衛(wèi)星或飛船。激光由地面激光站或空間激光動力衛(wèi)星提供，通過一套裝置，像手電筒一樣，讓激光束射入火箭發(fā)動機(jī)的燃燒室，使推進(jìn)劑受熱而急劇膨脹，于是形成一股高溫高壓的燃?xì)饬鳎詷O高的速度噴出，產(chǎn)生巨大的推力，把衛(wèi)星或飛船送入太空。激光火箭利用了激光的(

)A.單色性好 B.平行度好 C.能量高 D.相干性好BC

1.關(guān)于自然光和偏振光，下列觀點正確的是(

)A.自然光能產(chǎn)生干涉和衍射現(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D[解析]自然光和偏振光都能發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，A錯誤；除了從太陽、電燈等光源直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光，都是不同程度的偏振光，B錯誤；光的顏色由光的頻率決定，與光的振動方向無關(guān)，C錯誤；自然光和偏振光都具有能量，都能使感光底片感光，D正確。2.（多選）關(guān)于自然光和偏振光，以下說法正確的是(

)A.自然光包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，但是沿各個方向振動的光波的強(qiáng)度可以不相同B.偏振光是在垂直于傳播方向上，只沿著某一特定方向振動的光C.自然光透過一個偏振片后就成為偏振光，偏振光經(jīng)過一個偏振片后又還原為自然光D.太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光都是自然光BD[解析]按自然光和偏振光的定義，自然光包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各個方向振動的光波的強(qiáng)度相同，而偏振光是在垂直于傳播方向上，只沿某一特定方向振動的光，A錯誤，B正確；太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光都是自然光，自然光經(jīng)過一個偏振片時，只有振動方向平行于偏振片透振方向的光才能完全通過偏振片，故自然光透過一個偏振片后變成偏振光，但偏振光再通過一個偏振片時，當(dāng)偏振片的透振方向與偏振光的振動方向平行時，能通過偏振片，但仍然是偏振光，不是自然光，當(dāng)透振方向與光振動方向垂直時，偏振光不能透過偏振片，C錯誤，D正確。3.下列說法正確的是(

)A.激光是自然光被放大而產(chǎn)生的B.激光是原子受激輻射而得到的加強(qiáng)光C.激光的能量一定大于其他光的能量D.激光的傳播速度比普通光的大B

4.（多選）以下說法中正確的是(

)A.激光是一種人工產(chǎn)生的相干光，具有高度的相干性B.由于激光的方向性好，所以激光不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象C.光纖通信是激光和光導(dǎo)纖維相結(jié)合的產(chǎn)物D.科學(xué)家可以利用激光研究化學(xué)反應(yīng)的過程ACD[解析]激光是一種人工產(chǎn)生的相干光，具有高度的相干性，故A正確；激光相干性好，可以發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，故B錯誤；光纖通信是激光和光導(dǎo)纖維相結(jié)合的產(chǎn)物，故C正確；科學(xué)家可以利用激光研究化學(xué)反應(yīng)的過程，故D正確。

BD6.如圖所示是觀看立體電影時放映機(jī)鏡頭上的偏振片和觀看者所戴的偏光眼鏡的配置情況，其中正確的是(

)A.B.C.D.B[解析]立體電影是利用光的偏振現(xiàn)象來實現(xiàn)的。兩臺放映機(jī)同時放映著從不同角度同時拍攝的場景，并且放映機(jī)采用正好垂直的偏振光進(jìn)行放映，觀眾所戴的眼鏡左、右鏡片的透振方向正好也相互垂直。只有透振方向與某束偏振光的偏振方向平行的鏡片才能透過該束偏振光，這樣，兩只鏡片分別只能透過來自兩臺放映機(jī)中某一臺的偏振光，則觀眾同時能獲得兩束帶有不同信息的光線，在腦海中便能復(fù)合成立體感很強(qiáng)的場景，所以B圖所示情況正確。7.如圖所示是一種利用光纖溫度傳感器測量溫度的裝置，一束偏振光射入光纖，由于溫度的變化，光纖的長度、芯徑、折射率發(fā)生變化，從而使偏振光的振動方向發(fā)生變化，光接收器接收的光強(qiáng)度就會變化。設(shè)起偏振器和檢偏振器透振方向相同，關(guān)于這種溫度計的工作原理，正確的說法是(

)A.到達(dá)檢偏振器的光的振動方向變化越小，光接收器所接收的光強(qiáng)度就會越小，表示溫度變化越大B.到達(dá)檢偏振器的光的振動方向變化越大，光接收器所接收的光強(qiáng)度就會越小，表示溫度變化越大C.到達(dá)檢偏振器的光的振動方向變化越小，光接收器所接收的光