高中物理 第十三章 光 13.6 光的偏振课件 新人教版选修3-4

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1、第十三章 光 第六节 光的偏振复习回顾：复习回顾：在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在同一直线上在横波中，振动方向总是垂直同一直线上在横波中，振动方向总是垂直于波的传播方向，但不同的横波，振动方向于波的传播方向，但不同的横波，振动方向可以不同可以不同例如一列横波沿水平方向传播，质点在竖直例如一列横波沿水平方向传播，质点在竖直平面内可能沿着上下方向振动，也可能沿着平面内可能沿着上下方向振动，也可能沿着左右方向振动，也可能沿着任何其他方向振左右方向振动，也可能沿着任何其他方向振动动当然，对于一个确定的横波，它的振动方向当然，对于一个确定的横波，它的振动方向是

2、确定的是确定的一、偏振现象一、偏振现象取一根软绳，一取一根软绳，一端固定在墙上，端固定在墙上，手持另一端上下手持另一端上下抖动，就在软绳抖动，就在软绳上形成一列上形成一列横波横波.现在，让软绳穿过一块带有狭缝的木板，现在，让软绳穿过一块带有狭缝的木板，如果狭缝与振动方向平行，则振动可以通如果狭缝与振动方向平行，则振动可以通过狭缝传到木板的另一侧（图甲）如果过狭缝传到木板的另一侧（图甲）如果狭缝与振动方向垂直，则振动就被狭缝挡狭缝与振动方向垂直，则振动就被狭缝挡住而不能向前传播（图乙）住而不能向前传播（图乙）只有横波有偏振现象只有横波有偏振现象 而纵波无偏振问题而纵波无偏振问题如何检验光的横波性

3、呢？如何检验光的横波性呢？-用用偏振片偏振片检验检验 通光方向通光方向通通不通不通形象说明偏形象说明偏振片的原理振片的原理通光方向通光方向腰横别扁担进不了城门腰横别扁担进不了城门1、线偏振光、线偏振光线偏振光的图示线偏振光的图示也叫也叫面偏振光面偏振光 偏振光偏振光 完全偏振光完全偏振光二、光源的偏振状态二、光源的偏振状态在纸面内振动在纸面内振动垂直纸面的振动垂直纸面的振动2、自然光、自然光 普通光源发光：普通光源发光：在在垂直传播方向的平面内垂直传播方向的平面内各个方向各个方向的光振动全有的光振动全有各个振动各个振动方向的强度相等方向的强度相等乱乱是各个振动是各个振动的的无规混杂无规混杂如果

4、将这根绳换成细软的弹簧，前后如果将这根绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成推动弹簧形成纵波纵波，则无论狭缝怎样，则无论狭缝怎样放置，弹簧上的纵波都可以通过狭缝放置，弹簧上的纵波都可以通过狭缝传播到木板的另一侧（如下图）传播到木板的另一侧（如下图）受上面实验的启发，我们可以利用类似的受上面实验的启发，我们可以利用类似的实实验来判断光波是横波还是纵波验来判断光波是横波还是纵波?偏振片偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做殊的方向（叫做透振方向透振方向），只有振动方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片偏与透振方向平行的光波才能通过偏振片偏振

5、片对光波的作用就像上图中的狭缝对于机振片对光波的作用就像上图中的狭缝对于机械波的作用一样械波的作用一样 现在利用偏振片代替上面的带有狭缝的木板，现在利用偏振片代替上面的带有狭缝的木板，来做光学实验来做光学实验检偏器检偏器 检检 偏偏起偏器起偏器方法：方法：（1 1）用起偏器获取偏振光）用起偏器获取偏振光当只有一块偏振片时，当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强转偏振片，透射光的强度不变度不变当两块偏振片的透振方当两块偏振片的透振方平行时，透射光的强度平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一最大，但是，比通过一块偏振片时要弱块偏振片时要弱当两块偏振片的透

6、振方当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零度最弱，几乎为零.产生上述现象的原因：产生上述现象的原因：1 1、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同这种光叫做这种光叫做自然光自然光 .2 2、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一之后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过也就是说，通过第一

7、个致的光波才能通过也就是说，通过第一个偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动这种光叫做只沿着一个特定的方向振动这种光叫做偏偏振光振光横波只沿着某一个特横波只沿着某一个特定的方向振动，称为定的方向振动，称为波的偏振波的偏振只有横波只有横波才有偏振现象才有偏振现象3 3、通通过过第第一一个个偏偏振振片片的的偏偏振振光光再再通通过过第第二二个个偏偏振振片片（称称为为检检偏偏器器）时时，如如果果两两个个偏偏振振片片的的透透振振方方向向平平行行，那那么么，通通过过第第一一个个偏偏振振光光的的振振动动方方向向跟跟第第二二个个偏偏振振片片的的

8、透透振振方方向向平平行行，透透射射光光的的强度最大强度最大4 4、如如果果两两个个偏偏振振片片的的透透振振方方向向垂垂直直，那那么么，偏偏振振光光的的振振动动方方向向跟跟第第二二个个偏偏振振片片的的透透振振方方向向垂垂直直，偏偏振振光光不不能能通通过过第第二二个个偏偏振振片片，透射光的强度为零透射光的强度为零 所以，光是一种横波所以，光是一种横波 光光的的偏偏振振现现象象并并不不罕罕见见除除了了从从光光源源（如如太太阳阳、电电灯灯等等）直直接接发发出出的的光光以以外外，我我们们通通常常看看到到的的绝绝大大部部分分光光，都都是是偏偏振振光光自自然然光光射射到到两两种种介介质质的的界界面面上上，如

9、如果果光光入入射射的的方方向向合合适适，使使反反射射光光与与折折射射光光之之间间的的夹夹角角恰恰好好是是9090，这这时时，反反射射光光和和折折射射光光就就都都是是偏偏振振的的，并并且且偏偏振振方向互相垂直方向互相垂直1、一般入射角的情况、一般入射角的情况反射光反射光 折射光都是折射光都是部分偏振光部分偏振光 反射光中反射光中 垂直入射面振动占优垂直入射面振动占优折射光中折射光中平行入射面振动占优平行入射面振动占优2、特殊入射角的情况、特殊入射角的情况1)两光偏振状态两光偏振状态反射光反射光-完全偏振光完全偏振光折射光折射光-部分偏振光部分偏振光2)反射光线与折射光线垂直反射光线与折射光线垂直

10、入射角满足入射角满足 光光的的偏偏振振现现象象有有很很多多应应用用如如在在拍拍摄摄日日落落时时水水面面下下的的景景物物、池池中中的的游游鱼鱼、玻玻璃璃橱橱窗窗里里的的陈陈列列物物的的照照片片时时，由由于于水水面面或或玻玻璃璃表表面面的的反反射射光光的的干干扰扰，常常使使景景像像不不清清楚楚如如果果在在照照相相机机镜镜头头前前装装一一片片偏偏振振滤滤光光片片，让让它它的的透透振振方方向向与与反反射射光光的的偏偏振振方方向向垂垂直直，就就可可以以减减弱弱反反射射光光而而使使景景像清晰像清晰二、偏振现象的应用二、偏振现象的应用用偏光镜用偏光镜消除消除了反射偏振光了反射偏振光 使玻璃门内的使玻璃门内的

11、人物清晰可见人物清晰可见玻璃门玻璃门表表面的面的反光反光很强很强用偏光镜用偏光镜减弱减弱了反了反射偏振光射偏振光不加偏振片不加偏振片拍摄，橱窗拍摄，橱窗中景物模糊中景物模糊不清不清加偏振片加偏振片拍摄，景拍摄，景物变清晰物变清晰偏光镜头偏光镜头 立体电影立体电影例、例、两个偏振片紧靠在一起将它们放在一盏灯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如果将其中的一片旋的前面以致没有光通过如果将其中的一片旋转转180180度，在旋转过程中，将会产生下述的哪一度，在旋转过程中，将会产生下述的哪一种现象（种现象（）A A、透过偏振片的光强先增强，然后又减少、透过偏振片的光强先增强，然后又减

12、少到零到零B B、透过偏振片的光强光增强，然后减少到、透过偏振片的光强光增强，然后减少到非零的最小值非零的最小值C C、透过偏振片的光强在整个过程中都增强、透过偏振片的光强在整个过程中都增强D D、透过偏振片的光强先增强，再减弱，然、透过偏振片的光强先增强，再减弱，然后又增强后又增强课堂练习课堂练习分析：分析：起偏器和检偏器的偏振方向垂直起偏器和检偏器的偏振方向垂直时，没有光通过；偏振方向平行时，光时，没有光通过；偏振方向平行时，光强度达到最大当其中一个偏振片转动强度达到最大当其中一个偏振片转动180180度的过程中，两偏振片的方向由垂度的过程中，两偏振片的方向由垂直到平行再到垂直，所以通过的光先增直到平行再到垂直，所以通过的光先增强，又减小到零，选项强，又减小到零，选项A A正确正确