光的偏振 激光(解析版)
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4.6光的偏振激光(解析版)1.对于光的认识,下列说法正确的是()A.光不容易观察到衍射现象是因为光的速度太大B.偏振光可以是横波,也可以是纵波C.照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰D.雨后路面上的油膜呈现彩色,是光的折射现象2.下列说法中正确的是()A.在光导纤维束内传送图象是利用光的衍射现象B.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的衍射现象C.全息照片往往用激光来拍摄,主要是利用了激光的相干性D.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度3.光的偏振现象说明光是横波.下列现象中不能反映光的偏振特性的是( )A.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变化B.一束自然光入射到两种介质的分界面上,当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时,反射光是偏振光C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清D.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹4.如图所示,让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q,以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q可以看到透射光的强度会发生变化,这是光的偏振现象.这个实验表明( )A.光是电磁波B.光是一种横波C.光是一种纵波D.光是机械波5.下列有关偏振现象和偏振光的说法中正确的是()A.横波能发生偏振,纵波也能发生偏振B.只有电磁波才能发生偏振,机械波不能发生偏振C.自然条件下不存在偏振光,自然光只有通过偏振片才能变为偏振光D.照相机镜头前加装偏振片,可以减弱水面或镜面反射光的影响6.下列叙述中符合激光应用的实例,正确的是()①利用激光进行通信②利用激光加工坚硬的材料③利用激光进行室内照明④利用激光进行长距离精确测量.A.①②③B.①②④C.②③④D.①③④7.以下说法正确的是()A.雨后路面上的油膜呈现彩色,是光的折射现象B.凡是波都可以发生偏振现象C.光的偏振现象说明光是一种横波D.光导纤维中内层的折射率小于外层的折射率8.对下列四个有关光的实验示意图,分析正确的是()A.图甲中若改变复色光的入射角,则b光先在水珠中发生全反射B.图乙若只减小屏到挡板的距离L,则相邻亮条纹间距离将增大C.图丙中若得到明暗相间平行等距条纹说明待测工件表面平整D.若只旋转图丁中M或N一个偏振片,光屏P上的光斑亮度不发生变化9.下列说法正确的是()A.自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时,反射光和折射光都是偏振光,入射角变化时偏振的程度也有变化B.向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收,测出反射波的波速变化就能知道血流的速度,这种方法俗称“彩超”C.晶体的所有物理性质都是各向异性D.照相机的镜头涂有一层增透膜,其厚度应为入射光在空气中波长的1 410.下列说法正确的是()A.用紫外线照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光,这是利用紫外线的荧光效应B.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的全发射C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振片,以增强透射光的能量D.交警通过发射超声波测量车速是利用了波的衍射现象11.下列光现象中应用了光的偏振现象的是()A.全息照相B.立体电影C.医用纤维式内窥镜D.增透膜12.下列说法正确的是()A.两列波相叠加产生干涉现象,在干涉图样中,振动加强的点,位移始终最大B.红外线的波长比可见光的短,所有物体都发射红外线C.根据麦克斯韦的电磁场理论,均匀变化的磁场周围会产生稳定的电场D.光的偏振现象证明光是横波13.激光火箭的体积小,却可以装载更大、更重要的卫星或飞船,激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供,通过一套装置,像手电筒一样,让激光束射入火箭发动机的燃烧室,使推进剂受热而急剧膨胀,于是形成一股高温高压的燃气流,以极大的速度喷出,产生巨大的推力,把卫星或飞船送入太空.激光火箭利用了激光的()A.单色性好B.平行度高C.高能量D.相干性好14.下列说法正确的是()A.用光导纤维束传输图象和信息,这是利用了光的全反射原理B.水面上的油膜呈现彩色和天上的彩虹呈现彩色都是光的色散现象C.拍摄玻璃橱窗内的物品时,可在镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光D.红色和蓝色的激光在不同介质中传播时波长可能相同15.以下关于光学常识的描述中说法正确的是____。
光偏振现象目的:1、学习产生和鉴别各种偏振光并对其进行观察和分析2、了解和掌握偏振片、1/4波片、1/2波片的作用和应用仪器:偏振光实验仪原理:一、偏振光的种类按光矢量的不同振动状态可以把光分为五种偏振态:(1)自然光(对称光)---在垂直于光的传播方向的平面内,光矢量的方向是任意的,且各个方向的振幅相等。
(2)部分偏振光----在垂直于光的传播方向的平面内,光矢量的方向是任意的,有的方向光矢量的振幅较大,有的方向光矢量振幅较小。
(3)线偏振光------光矢量沿着一个固定方向振动,且振幅不变。
(4)圆偏振光------光矢量的大小和方向随时间作周期性变化,且光矢量的末端在垂直于光传播方向的平面内轨迹是圆(5)椭圆偏振光----光矢量的大小和方向随时间作周期性变化,且光矢量的末端在垂直于光传播方向的平面内轨迹是椭圆二、偏振光的产生(1)偏振片产生线偏振光偏振片是利用某些有机化合物晶体的“二向色性”制成的,当自然光通过这种偏振片后,光矢量垂直于偏振片透振方向的分量几乎完全被吸收,光矢量平行于透振方向的分量几乎完全通过,因此透射光基本上为线偏振光。
(偏振片只能透过某一个振动方向的光,把偏振片能够透过的振动方向称为其透振方向。
)根据这一原理还可以用偏振片来检验是否是线偏振光。
用来产生线偏振光的的偏振片叫做起偏器,用来检验线偏振光的偏振片叫做检偏器。
(2)反射和折射产生偏振根据布儒斯特定律,当自然光以n i b arctan =的入射角从空气或真空入射至折射率为n的介质表面上时,其反射光为完全的线偏振光,振动面垂直于入射面;而透射光为部分偏振光。
b i 称为布儒斯特角。
如果自然光以b i入射到一叠平行玻璃片堆上,则经过多次反射和折射,最后从玻璃片堆透射出来的光也接近于线偏振光,振动面平行于入射面。
(3)线偏振光通过各种波片后偏振态的改变如果入射线偏振光的振动方向与波片的光轴夹角为0或π/2,则任何波片对它都不起作用,即从波片出射的光仍为原来的线偏振光。
第四单元光第6课光的偏振激光一、基础巩固1.下面四种与光有关的叙述中,哪些说法是错误的()A.用光导纤维传播信号,是利用了光的全反射原理B.光的偏振证明了光是横波C.通过两枝铅笔的狭缝所看到的远处日光灯的彩色条纹,是光的干涉所致D.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由黄光改为绿光,则条纹间距变窄【答案】C【解析】用光导纤维传播信号,是利用了光的全反射原理,故A不符合题意;光的偏振是光沿特定方向振动且与传播方向相垂直,则光的偏振说明是一种横波,故B不符合题意;通过两枝铅笔的狭缝所看到的远处日光灯的彩色条纹,这是光的衍射现象,故C符合题意;在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由黄光改为绿光,波长变短,则条纹间距变窄,故D不符合题意。
本题选说法错误的,故C正确ABD错误。
故选C。
2.关于光现象及其应用,下列说法正确的是()A.汽车灯光夜间照着自行车“尾灯”,就变得十分明亮,是利用了光的折射B.照相机的镜头表面镀有一层膜,使照相效果更好,是利用了光的衍射C.用透明的标准样板和单色光检查工件平面的平整度,利用了光的干涉D.抽制高强度纤维细丝,可用激光监控其粗细,是利用了光的偏振【答案】C【解析】自行车“尾灯”为全反射棱镜,利用光的全反射现象;故A不符合题意;照相机镜头表面镀有一层增透膜是利用了光的薄膜干涉现象。
故B不符合题意;用透明的标准样板和单色光检查工件平面的平整度,利用了光的薄膜干涉现象。
故C符合题意;激光束越过细丝时产生的衍射条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同。
观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化。
故D不符合题意。
3.在做双缝干涉实验时,常用激光光源,这主要是应用激光的()A.相干性好B.反射性好C.亮度高的特性D.平行性好【答案】A【解析】在做双缝干涉实验时,常用激光光源,这主要是应用激光的相干性好.故选A.4.在演示双缝干涉的实验时,常用激光做光源,这主要是应用激光的( )A.亮度高B.平行性好C.相干性好D.波动性好【答案】C【解析】在做双缝干涉实验时,常用激光光源,这主要是应用激光的相干性好以及单色性好.容易发生干涉现象,故C正确,ABD错误.故选C.5.对光现象的认识,下列说法中正确的是.()A.光的色散现象都是由光的干涉引起的B.光导纤维导光主要应用了光的干涉原理C.光的衍射现象表明光不沿直线传播D.光的偏振现象说明了光是一种纵波.【答案】C【解析】光的色散可能由光的干涉引起,也可能是光的折射引起的,故A错误;光导纤维应用了光的全反射,故B错误;衍射现象说明光具有波动性,光不沿直线传播,故C正确;光的偏振现象说明光是一种横波,故D错误.所以C正确,ABD错误.6.下列说法中正确的是()A.用光导纤维束传送图象信息,这是利用光的衍射现象B.立体电影利用的是光的偏振现象C.眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹,这是光的干涉现象D.照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜,从膜的前表面和玻璃表面反射的光相互加强【答案】B【解析】在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象.故A错误.立体电影是应用了光的偏振现象.故B正确.眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹是光的衍射现象.故C错误.照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜,即增透膜,光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,从膜的前表面和玻璃表面反射的光相互减弱.故D错误.故选B.7.下列说法正确的是()A.用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象B.用光导纤维传递信息是利用光的全反射现象C.用“猫眼”扩大观察视野是利用光的衍射现象D.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象【答案】B【解析】用三棱镜观察太阳光谱是利用光的折射现象,选项A错误;用光导纤维传递信息是利用光的全反射现象,选项B正确;用“猫眼”扩大观察视野是利用光的折射现象,选项C错误;用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象,选项D错误。
激光的偏振“偏振”是各种激光器的普遍性质,这是由激光形成的原理决定的。
激光束是由激光器内发光介质粒子的受激辐射形成的。
受激辐射有鲜明的特点:外来光子照射激光上能级粒子时,粒子辐射出一个光子并跃迁到下能级,受激辐射所产生的光子与外来光子具有相同的相位、相同的传播方向和相同的偏振状态。
当激光器内受激辐射形成光子流时,一个模式光子流中的全部光子都具有相同的相位、相同的传播方向和相同的偏振状态。
这意味着一个激光纵模(频率)一定是偏振的。
同时,激光相邻纵模的偏振态或为平行或为垂直。
布儒斯特窗或Q 调制电光晶体的使用是利用激光偏振的很好例证。
激光器“正交偏振”是指激光器两个相邻的频率具有互相垂直的偏振状态。
一对左右旋圆偏振的光也应看做正交偏振光。
一般说到“激光两正交偏振频率”时,其频差不是任意的,而是完全由激光腔长决定的。
本书研究的则是如何使激光器产生任意频差的两个正交偏振频率,以及这类激光器的结构、特性和应用。
第1章简洁而全面地介绍了激光器的一般原理。
第2章介绍历史上与正交偏振激光相关的成就,主要是塞曼双频激光器和环形激光器,而环形激光器又包括三镜激光陀螺、环形激光流量计和四频(四镜)环形激光器。
这些激光器并不都输出本书所专指的“正交偏振激光”,但它们和本书的“正交偏振激光”有一个共同的物理概念,即“激光频率分裂”现象——由一种物理效应把激光器的一个频率“分裂”成两个。
历史上这些激光器使用塞曼效应、旋光效应、磁光法拉第效应、Sagnac 效应形成激光频率分裂。
从第3章起到第6章,介绍由双折射效应在驻波激光器(管)中进行激光频率分裂,形成正交偏振振荡和输出。
激光频率分裂所使用的双折射效应包括自然双折射效应、应力双折射效应、电光双折射效应等。
从1988年在Optics Communications 发表第一篇文章开始,至今已发展成一个原理、器件、现象和应用系统完整的学术体系。
塞曼双频激光器的原理是在He Ne 激光放电管上加磁场。
高中物理光的偏振激光课后习题答案1.什么是光的偏振现象?光的偏振现象对认识光的本性有什么意义?解析:在垂直于光的传播方向的平面上,只沿着某个特定的方向振动的光叫作偏振光,偏振光只能通过偏振方向与它振动方向相同的偏振片的现象叫做光的偏振现象,光的偏振现象说明光是一种横波。
从光的偏振概念来分析,偏振现象是横波独有的现象,纵波不会发生偏振现象。
2.市场上有一种太阳镜,它的镜片是偏振片。
为什么不用普通的带色玻璃而用偏振片?安装镜片时它的透振方向应该沿什么方向?利用偏振眼镜可以做哪些实验,做哪些检测?解析:两者的目的都是减少通光量,但普通带色玻璃改变了物体的颜色,而偏振片不会,并且会使看到的景物色彩柔和。
安装镜片时,两镜片的透振方向应相互垂直。
利用偏振镜片可以检验光波是不是横波,也可以检测某一光波是不是偏振光。
比如检测镜面的反射光、玻璃的折射光是不是偏振光。
3.激光是相干光源。
根据激光的这个特点,可以将激光应用在哪些方面?解析:可以将激光应用在检查物体表面平整度和全息照相等方面。
4.一张光盘可以记录几亿个字节,其信息量相当于几千本十多万字的书,其中一个重要的原因就是光盘上记录信息的轨道可以做得很密,1 mm 的宽度至少可以容纳 650 条轨道。
这是应用了激光的什么特性?解析:利用了激光的平行度好的特点。
5.激光可以在很小的空间和很短的时间内聚集很大的能量。
例如一台红宝石巨脉冲激光器,激光束的发散角只有 10-3 rad,在垂直于激光束的平面上,平均每平方厘米面积的功率达到 109 W。
激光的这一特性有哪些应用价值?请你举例说明。
解析:可以利用激光束来切割、焊接以及在很硬的材料上打孔。
医学上可以用激光刀作为“光刀”来切开皮肤、切割肿瘤,还可以用激光“焊接”脱落的视网膜。
光的偏振和解析光的偏振是指光波在传播过程中,电场矢量的几何方向相对于传播方向而发生的变化。
而光的解析则是分析和描述光波偏振状态的过程。
一、光的偏振光波是一种电磁波,由电场和磁场构成。
当光波沿着一个特定的方向传播时,电场矢量的方向在垂直于传播方向的平面内发生变化,这种现象被称为偏振现象。
光的偏振有两种基本类型:线偏振和圆偏振。
1. 线偏振(Linear Polarization)线偏振是指电场矢量沿着特定方向振动的光波。
根据电场矢量的方向,线偏振可以分为水平偏振和垂直偏振两种。
水平偏振表示电场矢量沿水平方向振动,而垂直偏振则表示电场矢量沿垂直方向振动。
2. 圆偏振(Circular Polarization)圆偏振是指电场矢量在沿传播方向旋转的光波。
根据电场矢量的旋转方向,圆偏振可以分为顺时针旋转的右旋偏振和逆时针旋转的左旋偏振两种。
二、光的解析光的解析是通过对光波的偏振状态进行观察和分析,以了解光的偏振特性。
1. 偏振片(Polarizer)偏振片是一种能够选择性地通过特定方向偏振光的光学器件。
当线偏振光通过偏振片时,只有与偏振片的方向一致的光能够通过,与偏振片垂直的光则被阻挡。
2. 波片(Waveplate)波片是一种具有特殊光学性质的光学器件,它可以改变光波的偏振状态。
常见的波片包括半波片和四分之一波片。
半波片能够将线偏振光转化为相互垂直的线偏振光,而四分之一波片则可以将线偏振光转化为圆偏振光。
3. 偏振态的分析(Polarization Analysis)通过利用偏振片、波片和其他光学器件,可以对光波的偏振进行进一步的分析和测量。
例如,通过旋转偏振片,可以确定光波的偏振方向;通过使用偏振分束器,可以将不同偏振状态的光波分离出来。
三、应用领域光的偏振和解析在许多领域中都有着广泛的应用。
1. 光学通信光的偏振是光纤通信中的关键因素之一。
通过控制光波的偏振状态,可以提高光信号的传输效率和质量。
2. 显微镜和光学显微镜光的偏振和解析在显微镜和光学显微镜中扮演着重要角色。
第06讲 光的偏振 激光 课程标准 课标解读1.观察振动中的偏振现象,知道只有横波才有偏振现象.2.了解激光的特性和应用,用激光观察全息照片.1.通过实验,认识振动中的偏振现象,知道只有横波有偏振现象.2.知道偏振光和自然光的区别,能运用偏振知识来解释生活中一些常见的光学现象.3.了解激光的特点及其应用. 4.知道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.知识点01 光的偏振1.偏振现象(1)自然光:由太阳、电灯等普通光源发出的光,它包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿各个方向振动的光波的强度都相同,这样的光叫作自然光.(2)偏振光:自然光垂直透过某一偏振片后,其振动方向沿着偏振片的透振方向,即在垂直于传播方向的平面上,只沿着某一特定方向振动,这样的光称为偏振光.自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面的反射光和折射光都是偏振光,入射角变化时偏振的程度也有所变化.(3)只有横波才有偏振现象.2.偏振现象在生产生活中的应用(1)摄影中应用偏振光:为了消除反射光的影响,在镜头前安装一片偏振片,让它的透射方向与反射光的偏振方向垂直,阻挡了反射光进入镜头.(2)电子表的液晶显示屏:在两块透振方向互相垂直的偏振片当中插进一个液晶盒,液晶具有各向异性的属性,特别是对偏振光经过液晶时,其振动方向会旋转90°,利用这种特性控制光通过或不通过,从而显示数字的形状.【即学即练1】纵波不可能产生的现象是( )A .偏振现象B .反射现象 知识精讲目标导航C.折射现象D.衍射现象【解析】反射、折射和衍射都是波的特征,所以横波、纵波都能产生这些现象,但只有横波能产生偏振现象,纵波不能,所以A正确.【答案】 A【即学即练2】在拍摄日落水面下的景物时,应在照相机镜头前装一个偏振片,其目的是()A.减弱反射光,从而使景物的像清晰B.增强反射光,从而使景物的像清晰C.增强透射光,从而使景物的像清晰D.减弱透射光,从而使景物的像清晰【解析】由于反射光的干扰,景物的像常常比较模糊,装上偏振片的目的是减弱反射光,所以偏振片的透振方向应与反射光的振动方向垂直,不能增强透射光.故选项A正确.【答案】 A知识点02 自然光和偏振光的比较1.振动方向比较:自然光在垂直于光的传播方向的平面内,沿所有方向振动;偏振光在垂直于光的传播方向的平面内,沿某一特定的方向振动。
解析光的偏振现象和解题方法光的偏振现象是光学中的重要概念之一,它在许多实际应用中都起着重要作用。
本文将从光的偏振现象的基本概念入手,逐步展开对其解析和解题方法的介绍。
一、光的偏振现象的基本概念光的偏振现象指的是光波在传播过程中,振动方向只在一个平面上发生变化的特性。
这个平面被称为偏振面。
根据光波振动方向所在的平面不同,光可以分为线偏振光、圆偏振光和非偏振光。
线偏振光是指光波振动方向始终在一个固定的平面上变化,如图1所示。
线偏振光可以通过偏振片实现。
偏振片是一种材料,只允许一定方向上的电场振动通过,而其他方向上的振动则被阻隔。
当不同偏振方向的光通过偏振片时,只有与偏振片的偏振方向相同的光能够透过,其他方向上的光则被吸收或散射。
圆偏振光是指光波的振动方向按照圆形轨迹变化,如图2所示。
圆偏振光可以通过将线偏振光通过一个特殊的波片实现。
这个波片被称为1/4波片或4/4波片,它能够改变线偏振光的相位和振动方向,将其转化为圆偏振光,同时也可以将圆偏振光转化为线偏振光。
非偏振光是指光波的振动方向随机而不规律地变化,如图3所示。
非偏振光可以通过将自然光通过激光器等特殊装置实现。
二、光的偏振现象的解析方法要分析光的偏振现象,可以利用光的叠加原理和矢量的分解等方法。
1. 光的叠加原理根据光的叠加原理,当两个具有不同偏振方向的光波叠加时,它们的光强可以按照矢量相加的方式计算。
例如,当一个垂直方向的偏振光与一个水平方向的偏振光叠加时,它们的叠加结果为一个45°方向偏振的光。
2. 矢量的分解对于一个斜向的偏振光,可以将其分解为两个垂直方向的偏振光矢量的叠加。
例如,一个以角度θ偏振的光可以分解为一个垂直方向的偏振光和一个与之夹角为90°+θ的垂直方向的偏振光。
这种分解方法对于解析偏振光的性质和传播方向很有用。
三、解析光的偏振现象的解题方法要解析光的偏振现象,常常需要根据问题所给条件和光的特性进行分析。
1. 判断光的偏振性质在给定的条件下,首先要判断光是线偏振光、圆偏振光还是非偏振光。
光的偏振 激光典例解析光的偏振和激光内容是近年来新引入中学教材中的近代光学内容,代表了新课程和未来教材改革的趋势。
由于高考中这一部分内容尚未考查过,学生在学习时也往往不太重视。
本文通过两道与实际生活相关的题目解析光的偏振和激光知识在生产和生活中的应用。
-、与光的偏振有关的生活问题例题1:一段时间以来,“假奶粉事件”闹得沸沸扬扬,奶粉的碳水化合物(糖)含量是一个重要指标,可以用“旋光法”来测量糖浓度,从而测定含糖量。
偏振光通过糖的水溶液后,偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α, 这一角度称为“旋光度”, α的值只与糖溶液的浓度有关,将 α的测量值与标准值相比较,就能确定被测样品的含糖量了。
如图所示,S 是自然光源,A 、B 是偏振片,转动B ,使到达O 处的光最强,然后将被测样品P 置于A 、B 之间 ,则下列说法中正确的( )A 、到达O 处光的强度会明显减弱B 、到达O 处光的强度不会明显减弱C 、将偏振片B 转动一个角度,使得O 处光的强度最大,偏振片B 转过的角度等于αD 、将偏振片A 转动一个角度,使得O 处光的强度最大,偏振片A 转过的角度等于α解析:如图所示,自然光源S 通过偏振片A 后变成偏振光,此偏振光经过样品P 相对于传播方向旋转α角,答案A 正确。
由于α角的大小仅与糖溶液的浓度有关,所以奶粉中含糖的浓度不同,偏振光经样品后偏转角度α的大小不同。
经过样品后偏振光与B 偏振片有一定夹角,所以到达O 处光的强度会明显减弱。
要想使O 处光的强度最大,必须使通过P 后的偏振光方向与偏振片的方向相一致,所以可分别改变偏振片A 和B ,答案CD 均可。
答案:ACD点拨:光通过偏振片后会变弱,如果两偏振片相垂直,光通过两偏振片后的光强为零。
两偏振片的夹角在00~900变化时,透过两偏振片的光强逐渐变弱。
二、与激光有关的问题选析例题2.激光器是发射激光的装置,一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光,每道闪光称为一个光脉冲,若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10-11s ,波长为694.2nm,发射功率为1.0×1010w,求:(1)每列光脉冲的长度是多少?(2)用红宝石做激光照射皮肤上深酒色斑,每平方厘米深橙色斑吸收能量达到60J 以后,才逐渐消失。
光偏振现象目的:1、学习产生和鉴别各种偏振光并对其进行观察和分析2、了解和掌握偏振片、1/4波片、1/2波片的作用和应用仪器:偏振光实验仪原理:一、偏振光的种类按光矢量的不同振动状态可以把光分为五种偏振态:(1)自然光(对称光)---在垂直于光的传播方向的平面内,光矢量的方向是任意的,且各个方向的振幅相等。
(2)部分偏振光----在垂直于光的传播方向的平面内,光矢量的方向是任意的,有的方向光矢量的振幅较大,有的方向光矢量振幅较小。
(3)线偏振光------光矢量沿着一个固定方向振动,且振幅不变。
(4)圆偏振光------光矢量的大小和方向随时间作周期性变化,且光矢量的末端在垂直于光传播方向的平面内轨迹是圆(5)椭圆偏振光----光矢量的大小和方向随时间作周期性变化,且光矢量的末端在垂直于光传播方向的平面内轨迹是椭圆二、偏振光的产生(1)偏振片产生线偏振光偏振片是利用某些有机化合物晶体的“二向色性”制成的,当自然光通过这种偏振片后,光矢量垂直于偏振片透振方向的分量几乎完全被吸收,光矢量平行于透振方向的分量几乎完全通过,因此透射光基本上为线偏振光。
(偏振片只能透过某一个振动方向的光,把偏振片能够透过的振动方向称为其透振方向。
)根据这一原理还可以用偏振片来检验是否是线偏振光。
用来产生线偏振光的的偏振片叫做起偏器,用来检验线偏振光的偏振片叫做检偏器。
(2)反射和折射产生偏振根据布儒斯特定律,当自然光以n i b arctan =的入射角从空气或真空入射至折射率为n的介质表面上时,其反射光为完全的线偏振光,振动面垂直于入射面;而透射光为部分偏振光。
b i 称为布儒斯特角。
如果自然光以b i入射到一叠平行玻璃片堆上,则经过多次反射和折射,最后从玻璃片堆透射出来的光也接近于线偏振光,振动面平行于入射面。
(3)线偏振光通过各种波片后偏振态的改变如果入射线偏振光的振动方向与波片的光轴夹角为0或π/2,则任何波片对它都不起作用,即从波片出射的光仍为原来的线偏振光。
激光的偏振“偏振”是各种激光器的普遍性质,这是由激光形成的原理决定的。
激光束是由激光器内发光介质粒子的受激辐射形成的。
受激辐射有鲜明的特点:外来光子照射激光上能级粒子时,粒子辐射出一个光子并跃迁到下能级,受激辐射所产生的光子与外来光子具有相同的相位、相同的传播方向和相同的偏振状态。
当激光器内受激辐射形成光子流时,一个模式光子流中的全部光子都具有相同的相位、相同的传播方向和相同的偏振状态。
这意味着一个激光纵模(频率)一定是偏振的。
同时,激光相邻纵模的偏振态或为平行或为垂直。
布儒斯特窗或Q 调制电光晶体的使用是利用激光偏振的很好例证。
激光器“正交偏振”是指激光器两个相邻的频率具有互相垂直的偏振状态。
一对左右旋圆偏振的光也应看做正交偏振光。
一般说到“激光两正交偏振频率”时,其频差不是任意的,而是完全由激光腔长决定的。
本书研究的则是如何使激光器产生任意频差的两个正交偏振频率,以及这类激光器的结构、特性和应用。
第1章简洁而全面地介绍了激光器的一般原理。
第2章介绍历史上与正交偏振激光相关的成就,主要是塞曼双频激光器和环形激光器,而环形激光器又包括三镜激光陀螺、环形激光流量计和四频(四镜)环形激光器。
这些激光器并不都输出本书所专指的“正交偏振激光”,但它们和本书的“正交偏振激光”有一个共同的物理概念,即“激光频率分裂”现象——由一种物理效应把激光器的一个频率“分裂”成两个。
历史上这些激光器使用塞曼效应、旋光效应、磁光法拉第效应、Sagnac 效应形成激光频率分裂。
从第3章起到第6章,介绍由双折射效应在驻波激光器(管)中进行激光频率分裂,形成正交偏振振荡和输出。
激光频率分裂所使用的双折射效应包括自然双折射效应、应力双折射效应、电光双折射效应等。
从1988年在Optics Communications 发表第一篇文章开始,至今已发展成一个原理、器件、现象和应用系统完整的学术体系。
塞曼双频激光器的原理是在He Ne 激光放电管上加磁场。
第6节光的偏振激光一、光的偏振及应用1.小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光转动镜片时发现光有强弱变化下列说法能够解释这一现象的是()A.阳光在水面反射时发生了偏振,镜片起起偏器的作用B.阳光在水面反射时发生了偏振,镜片起检偏器的作用C.阳光在水面反射时没有发生偏振,镜片起起偏器的作用D.阳光在水面反射时没有发生偏振,镜片起检偏器的作用【答案】B【详解】发现强弱变化说明水面上反射的阳光是偏振光,而阳光本身是自然光,在反射时发生了偏振,当偏振片的方向与光的偏振方向平行时,通过的光最强,而当偏振片的方向与光的偏振方向垂直时,通过的光最弱,因此镜片起到检偏器的作用。
故选B。
2.如图所示,电灯S发出的光先后经过偏振片A和B,人眼在P处迎着入射光方向看不到光亮,则()A.图中a光为偏振光B.图中b光为自然光C.以SP为轴将B转过180°后,在P处将看到光亮D.以SP为轴将B转过90°后,在P处将看到光亮【答案】D【详解】AB.自然光在垂直于传播方向的平面内,沿各个方向的振动是均匀分布的,通过偏振片后,透射光是只沿着某一特定方向振动的光。
从电灯直接发出的光为自然光,它通过偏振片A后,即变为偏振光,故AB错误;CD.设通过A的光沿竖直方向振动,而偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光,则P点无光亮,以SP为轴将B转过180°后,P处仍无光亮;以SP为轴将B转过90°后,则该偏振片将变为能通过沿竖直方向振动的光的偏振片,则偏振光能通过B,即在P处有光亮,故C错,D正确。
故选D。
二、激光及应用3.关于激光,下列说法正确的是()A.激光是自然光的一种B.自然界中某些天然物体也可以发出激光C.激光可以像刀子一样切除肿瘤D.由于激光的方向性好,所以激光不能发生衍射现象【答案】C【详解】AB.激光是用人工方法激发的一种特殊的光,是人工产生的,不是天然光,故AB错误;C.激光亮度高,能量集中,可以像刀子一样切除肿瘤,故C正确;D.激光和自然光一样能发生衍射现象,故D错误。
故选C。
4.激光火箭的体积小,却可以运载更大、更重的卫星或飞船。
激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供,通过一套装置,像手电筒一样,让激光束射入火箭发动机的燃烧室,使推进剂受热而急剧膨胀,于是形成了一股高温高压的燃气流,以极大的速度喷出,产生巨大的推力,把卫星或飞船送入太空。
激光火箭利用的是激光的()A.相干性好的特性B.单色性好的特性C.亮度高的特性D.平行度好的特性【答案】C【详解】推进剂在激光束的照射下受热而急剧膨胀,由此可知激光火箭利用了激光的亮度高的特性,ABD 项错误,C正确。
故选C。
5.偏振光通过不加电压的液晶时,光的偏振方向会被液晶旋转,这种性质叫液晶的旋光性。
用人工方法也可以产生旋光效应,其中最重要的是磁致旋光效应。
当偏振光沿着(或逆着)磁场方向透过样品时,偏振方向会旋转一个角度α。
实验表明,磁致旋光效应有如下规律:①对于给定的介质,偏振方向转过的角度α与样品的长度l和磁感应强度B的乘积成正比,即:klBα=,k为比例系数。
①偏振光沿着磁场方向通过样品,逆着光的传播方向看,偏振方向顺时针转过一个角度;逆着磁场方向通过样品,逆着光的传播方向看,偏振方向逆时针转过一个角度。
利用磁致旋光的这一特点可以制成光隔离器,即只允许光从一个方向通过而不能从反方向通过。
现使一束激光(偏振光)通过一偏振片(偏振方向与透振方向平行),沿着磁场方向通过某一样品后垂直射到一玻璃砖,会有部分光反射,如图所示,为了消除反射光对前面装置的影响,那么所加磁场至少多大。
已知该种样品的k=15°/(cmT),样品的长度l为3cm,玻璃砖反射不改变偏振方向()A.0.5TB.1TC.1.5TD.2T【答案】B【详解】向右传播,通过样品后,从左往右看,激光偏振方向逆时针转过klB角度,通过玻璃砖反射回来,向左传播通过样品后,偏振方向继续逆时针转过klB角度,所以总共转过2klB角度,为了不能透过偏振片,那么2klB至少是90°,所以B=1T故B正确,ACD错误。
故选B。
6.下列关于光的偏振、光的衍射和激光的说法正确的是()A.光的偏振现象说明光是一种横波B.光的衍射亮条纹等间距、亮度也相同C.立体电影利用了激光平行度好的特点D.用激光“焊接”剥落的视网膜利用了激光亮度高的特点【答案】AD【详解】A.光的偏振现象说明光是一种横波,A正确;B.光的衍射中央条纹宽而亮,两侧条纹窄而暗,B错误;C.立体电影的制作与观看是应用光的偏振现象,放映的时候是用双镜头放映机,其中每个镜头前放有偏振方向不同的偏振光,C错误;D.用激光“焊接”剥落的视网膜利用了激光亮度高的特点,D正确。
故选AD。
7.关于自然光和偏振光,以下说法正确的是()A.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,但是沿各个方向振动的光波的强度可以不相同B.偏振光是在垂直于传播方向的平面上,只沿着某一特定方向振动的光C.自然光透过一个偏振片后就成为偏振光,偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光D.太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光【答案】BD【详解】A.自然光沿各个方向振动的光波的强度相同,故A错误;B.偏振光是在垂直于传播方向的平面上,只沿着某一特定方向振动的光,故B正确;C.自然光透过一个偏振片后就成为偏振光,偏振光经过一个偏振片后不能还原为自然光,故C错误;D.太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光,故D正确。
故选BD。
8.电子表的显示屏利用了液晶的旋光性,当液晶上不加电压时,偏振光通过液晶时偏振方向会旋转90°,这就是液晶的旋光性,如果在液晶上加上电压,则旋光性消失。
有一种电子表的显示屏是透明的,而在显示数字时,数字的笔画处不透光,则关于该显示屏,下列说法正确的是()A.上下两个偏振片的透振方向相互垂直B.上下两个偏振片的透振方向相互平行C.笔画处为透明电极,因此加上电压时变为不透明的D.笔画处没有电极,其余部分为透明电极【答案】AC【详解】AB.假设光从下向上传播,光线通过下偏振片时成为偏振光,如果不加电压,偏振光通过液晶时偏振方向旋转90°,此时光线能透过上偏振片,可知上偏振片的透振方向应与此时偏振光的偏振方向相同,即与下偏振片的透振方向垂直,B错误,A正确;CD.组成数字的笔画处有时透明,有时不透明,可知笔画处为透明电极,当加上电压时液晶旋光性消失,光线不能透过上偏振片,D错误,C正确。
故选AC。
9.光的偏振现象说明光是横波。
下列现象中能反映光的偏振特性的是()A.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变化B.一束自然光入射到两种介质的分界面上,当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时,反射光是偏振光C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰D.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹【答案】ABC【详解】A.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,导致两偏振片的方向变化,则透射光的强度会发生变化,故A正确;B.一束自然光入射到两种介质的表面时,有反射光线,如果折射光线与反射光线垂直,则反射光为偏振光,故B正确;C.在日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振光片,由于反射光太强,偏振光强,加偏振片可以将反射的偏振光过滤,使景像更清晰,故C正确;D.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹是光的衍射现象,D错误。
故选ABC。
10.如图所示是一种利用温度敏感光纤测量物体温度的装置,检偏器的透振方向与起偏器的相同。
一束偏振光射入光纤,由于温度的变化,光纤的长度、芯径、折射率发生变化,从而使偏振光的偏振方向发生变化,光接收器接收的光强度就会变化。
关于这种温度计的工作原理,正确的说法是()A.到达检偏器的光的偏振方向变化越大,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越大B.到达检偏器的光的偏振方向变化越小,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越小C.到达检偏器的光的偏振方向变化越小,光接收器所接收的光强度就会越大,表示温度变化越小D.到达检偏器的光的偏振方向变化越大,光接收器所接收的光强度就会越大,表示温度变化越大【答案】AC【详解】温度变化越大,光纤的各个物理参量变化越大,光的偏振方向变化越大,光接收器接收的光强度会越小,故AC正确,BD错误。
故选AC。
11.夜晚,汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼睛,严重影响行车安全.若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃,使射出的灯光变为偏振光;同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃,其透振方向正好与灯光的振动方向垂直,但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体。
假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置,如下措施中不可行的是()A.前窗玻璃的透振方向是竖直的,车灯玻璃的透振方向是水平的B.前窗玻璃的透振方向是竖直的,车灯玻璃的透振方向是竖直的C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°,车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°D.前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°E.前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向左上45°【答案】ABC【详解】A.若前窗玻璃的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平,从车灯发出的照射到物体上反射的光将不能透过前窗玻璃,司机面前将是一片漆黑,所以A不可行;B.若前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均竖直,则对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼睛,B不可行;CDE.若前窗玻璃的透振方向斜向右上45°,车灯玻璃的透振方向斜向左上45°,则车灯发出的光经物体反射后无法透振进本车车窗内,却可以透振进对面车窗内;同理前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°或者都是斜向左上45°是可行的,即C不可行,D、E是可行的。
故选ABC。
12.关于激光的应用,下列说法正确的是()A.光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号来进行调制,使其在光导纤维中进行传递信息B.计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度好的特点C.医学上用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点D.“激光测距雷达”利用激光测量很远距离的目标是应用了激光亮度高的特点【答案】BC【详解】A.光纤通信是应用激光是相干光的特点。
对信号来进行调制,使其在光导纤维中传递信息,故A 错误;B.由于平行度好,激光可以会聚到很小的一点。
让这一点照射到计算机的光盘上,就可以读出光盘上记录的信息,故B正确;C.医学上用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点,光源的能量集中在很小一点上,可以在空间某个小区域内产生极高的温度,故C正确;D.“激光测距雷达”利用激光测量很远距离的目标是因为激光平行度好,方向性好,故D错误。