(教案)光的偏振激光

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1、光的偏振 激光【教学目标】1. 通过试验，生疏振动中的偏振现象，知道只有横波有偏振现象。2. 了解偏振光和自然光的区分，从光的偏振现象知道光是横波。3. 了解日常见到的光多数是偏振光，了解偏振光在生产生活中的一些应用。4. 了解激光的特点及激光的应用。【教学重难点】1. 通过试验，生疏振动中的偏振现象，知道只有横波有偏振现象。2. 知道光是横涉及偏振在生产生活中的一些应用。3. 了解激光的特点及激光的应用。【教学过程】一、复习提问、课导入复习横波和纵波的概念师：请同学们回忆一下机械波一节内容，举例说说什么是横波？什么是纵波？生：振动方向和传播方向垂直的波叫横波，抖动水平软绳时产生的波就是横波，

2、振动方向和传播方向全都的波叫纵波，像水平悬挂的弹簧一端振动时形成的沿弹簧传播的波。师：通过前几节课的学习，我们知道光具有波动性，那么光波到底是横波还是纵波呢？这节课我们要学习的偏振现象，可以说明光是横波。二、课教学一偏振师：我们先通过一个试验来看看怎么推断一种波是横波还是纵波。【演示一】介绍课本上装置，教师演示，引导学生认真观看波传到狭缝时的状况，看波能否通过狭缝传到木板的另一侧。师：请一位同学来表述一下看到的现象。生：对绳上形成的横波，当狭缝与振动方向全都时，波不受阻碍，能通过狭缝，而当狭缝与振动方向垂直时，波被狭缝挡住，不能通过狭缝传到木板另一端，对弹簧上形成的纵波，无论狭缝怎样放置，弹簧

3、上疏密相间的波均能顺当通过狭缝传播到木板另一1 / 6侧。师：表达得不错，还有同学要补充吗？生：在绳上横波传播过程中，当狭缝既不与振动方向平行也不与振动方向垂直时， 有局部振动能通过狭缝。师：很好。横波的这种现象称为偏振现象，大家看到，纵波不会发生偏振现象，依据是否能发生偏振，我们可以推断一个机械波是横波还是纵波。虽然这种方法对推断机械波并非必要，但我们可以借助这种方法来推断光波是横波还是纵波。二光的偏振【演示二】教师介绍装置，强调起偏器 P 和检偏器 Q 的作用，演示同时引导学生认真观看随着检偏器 Q 的转动屏上光照强度的变化师：请大家看这个薄片，它在我们这个演示试验中的作用与前面的带有狭缝

4、的木板类似，它上面有一个特别的方向称透振方向，只有振动方向与透振方向平行的光波才能透过偏振片，下面请大家认真观看。现象 1：用一个起偏器观看自然光，偏振片是透亮的，以光的传播方向为轴旋转 P时，透射光强度不变。师：同学们能由此得到什么结论吗？ 生：光是纵波。师：怎么得到这个结论的呢？生：与前面纵波试验类比得到的。师：大家有没有考虑过假设波是横波而且沿各个方向都有振动的状况呢？学生默然，教师连续演示现象 2：加上检偏器 Q，当 Q 的透振方向与 P 的透振方向全都时，透射光强度最大。现象 3：以光传播方向为轴旋转时，透射光强度减弱。当 Q 与 P 透振方向垂直时， 屏上最暗，光强几乎为零。师：现

5、在大家能推断光是横波还是纵波了吗？ 生：能，是横波。师：那现象 1 是怎么回事呢？原来，我们这里用的太阳光源包含了垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且各个方向振动的光波强度都一样，这种光叫自然光。通过起偏器后，这种光就只能沿着一个特定方向振动，这种光叫做偏振光。横波只沿着某一个特定方向振动，称为波的偏振。只有横波才有偏振现象。师：哪位同学能来解释刚刚我们看到的三个现象呢？学生根本上能依据与机械波类比解释试验现象，并明确光是一种横波。师：其实，除了从太阳、电灯这样一些从光源直接发出的光外，通常看到的绝大局部光都是偏振光，反射光和折射光都是偏振光，且两者偏振方向相互垂直。三偏振现象的应用1.

6、偏振滤光片2. 车灯玻璃和挡风玻璃3. 偏光眼镜4. 拍摄水面景物5. 液晶显示引导学生分析这些应用的原理，鼓舞学生从生产生活中查找偏振应用实例，条件许可还可教学生自制偏振片。四激光的特点及其应用1. 物体发光的微观机理物质中的原子受到激发以后，原子能量增加，处于不稳定状态，要向低能态跃迁。在向低能态跃迁的过程中，会发出光。一般光源白炽灯、日光灯、高压水银灯的发光过程为自发辐射。各原子自发辐射发出的光彼此独立，频率、振动方向、相位不肯定一样为非相干光。2. 激光及其产生（1） 概念：激光准确内涵是“辐射的受激放射的光放大”。（2） 产生气理：原子受激辐射后发生跃迁。某些物质的原子中的粒子受光或

7、电刺激，使低能级的原子变成高能级原子，在向低能态跃迁时辐射出相位、频率、方向等完全一样的光，这种光叫做激光。3. 激光的进展史1958 年，贝尔试验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文，奠定了激光进展的根底。1960 年，美国加利福尼亚州休斯航空公司试验室的争论员梅曼制造了世界上第一台红宝石激光器。1965 年，第一台可产生大功率激光的器件二氧化碳激光器诞生。1967 年，第一台射线激光器研制成功。4. 激光的特点相干性、平行度好、亮度高能量高5. 激光的应用（1） 相干性应用：光纤通讯、激光全息技术。（2） 平行度好：测距、测速激光雷达测速、信息存储和阅读DVD、CD 唱机、计算机光盘。

8、（3） 亮度高能量高：工业切割、焊接；医学“光刀”、焊接；利用强激光产生的高压引发核聚变。【课堂练习】1. 以下说法正确的选项是 A机械波都能产生偏振现象 B光的偏振现象说明光是横波 C自然光不能产生偏振，说明自然光是纵波D光波的感光作用和生理作用等主要是由磁感应强度 B 的振动引起的答案：B2. 纵波不行能产生的现象是A偏振现象B反射现象C折射现象D衍射现象答案：A3. 如下图，太阳光照耀到两种介质的界面上。关于反射光和折射光，以下说法正确的选项是 A入射光、反射光、折射光都是偏振光 B入射光是自然光，折射光、反射光是偏振光C反射光垂直于纸面振动，折射光在纸面内振动D反射光在纸面内振动，折射

9、光垂直于纸面振动答案：BC 4对激光的生疏，以下说法正确的选项是 A一般光源发出的光都是激光 B激光是自然界普遍存在的一种光C激光是一种人工产生的相干光 D激光已经深入到我们生活的各个方面答案：CD5两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯的前面以致没有光通过。假设将其中的一片旋转 180，在旋转过程中，将会产生下述的哪一种现象 A透过偏振片的光强先增加，然后又减弱到零 B透过的光强先增加，然后减弱到非零的最小值 C透过的光强在整个过程中都增加 D透过的光强先增加，再减弱，然后又增加答案：A 6夜间行车时，对面来车的车灯的强光刺眼会使司机看不清路况，因此两车交会前要交替灭灯，同时减速，这样很不便

10、利。科学家设想，把每辆车前大灯罩玻璃换成偏振片，把车前挡风玻璃也设计一块偏振片，偏振片的透振方向全都，且都与水平面成 45 角，如下图，当夜晚行车时，就能避开对方灯光刺眼，且司机对自己车灯发出的光感觉和不加偏振片一样。试述其原理。答案：相向运动的车偏振片透振方向相互垂直，彼此的挡风玻璃上的偏振片使对方车灯的偏振光不能通过，但能通过自己车灯的偏振光。7如下图，将上一偏振片渐渐顺时针旋转，屏上的光的亮度开头渐渐，当它转到 90时，屏上光亮度将最 填“暗”“亮”，连续转到 180时间由最 变为最。如此每转 90，交替变化一次设开头时上、下两偏振片平行且透振方向完全全都答案：变暗，暗，暗，亮8关于激光

11、所具有的特点，以下说法中正确的选项是A激光相干性好C激光亮度高B激光平行度好D激光易色散答案：ABC9以下说法正确的选项是A. 光纤通信利用了激光相干性好的特点B. 激光武器利用了激光亮度高的特点C. 激光写、读利用了激光亮度高的特点 D激光加工、激光手术和激光武器都利用了激光亮度高的特点答案：ABD10利用激光束来切割各种物质，是利用激光的A相干性好的特点C亮度高的特点B方向性好，平行度高的特点D单色性好的特点答案：C112023 年国家最高科学技术奖授予中科院院士王选，表彰他在激光排版上的重大科技奉献，激光是一种电磁波，某种排版系统中激光频率为 41014Hz，则该激光的波长为A0.25mC0.75mB0.50mD1.33106m答案：C12以下说法正确的选项是光的偏振现象说明光是电磁波紫外线是原子外层电子受激发产生的泊松亮斑是一种光的衍射现象原子自发辐射的光是激光ABCD答案：B