光的偏振教案

1 4.6光的偏振 激光

〖教材分析〗

本节完整的解释了光是横波，阐述了光的偏振现象，以及光的偏振在生产、生活、科技等方面的应用。偏振现象对于学生来说不好理解，所以教材先从绳波会发生偏振入手，再通过类比去介绍光的偏振。在教学中，重点介绍我国在激光领域的成果。

〖教学目标与核心素养〗

物理观念∶知道光的偏振现象和光是一种横波。

科学思维∶通过比较偏振光和自然光的区别，能运用偏振光的知识看待生活中的光学现象。

科学探究：通过观察光的偏振现象，理解光波的是不一样的横波，有着不同的偏振方向，这一特性。

科学态度与责任∶知道我国在激光领域的先进成果，培养民族自豪感。

〖教学重难点〗

教学重点：光的偏振现象及其应用。

教学难点：偏振光的理解。

〖教学准备〗

弹簧、激光笔等。

〖教学过程〗

一、新课引入

在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么？

二、新课教学

（一）偏振

我们已经知道质点的振动方向和波的传播方向垂直的波是横波。质点的振动方向和波的传播方向平行的是纵波。光波的振动情况是不可见的，那么光的波动情况，只能通过其他方式来证明。

窄缝原理：以绳波为例，让绳子穿过一个窄缝，如果绳波的方向与窄缝相同， 2 绳波就可以穿过窄缝继续传播。如果绳波的方向与窄缝垂直，绳波的振动就会带窄缝阻挡，无法穿过窄缝。

明确两个概念：

偏振现象：传播方向相同，振动方向也可能不同。

偏振方向：横波的振动方向。

例如，一列沿水平方 向传播的横波，既可能沿上下方向振动，也可能沿左右方 向振动，还可能沿其他“斜”的方向振动。

而纵波则不同，以声波为例，在声源后放置两条窄缝，无论怎样调节窄缝的方向，剩余的强度都没有变化。再比如弹簧形成的纵波，它也可以穿过相互垂直的两窄缝。

以上例子说明，纵波一定能够通过窄缝，横波不一定。那就可以用窄缝原理来检测光波是横波还是纵波。

（二）光的偏振

光的偏振

一、选择题：

1．自然光从空气连续射入介质A和B。光的入射角为60°时，得到的反射光RA和RB都是完全偏振光（振动方向垂直入射面），由此可知，介质A和B的折射率之比为（ ）

(A) 31； (B) 3； (C) 21； (D) 12。

【由布儒斯特定律10tan/Ainn知tan603An，那么在入射介质B的入射角为30°，再由布儒斯特定律2tan/BAinn，有tan301BAnn】

2．有折射率分别为1n、2n的两种媒质，当自然光从第一种媒质（1n）入射到第二种媒质（2n）时起偏角为0i，而自然光从第二种媒质入射到第一种媒质时，起偏角为0'i。若00'ii，则两种媒质的折射率1n、2n的大小关系为： （ ）

(A) 12nn； (B) 12nn； (C) 12nn； (D) 难以判断。

【tan在第一象限是增函数。由布儒斯特定律021tan/inn和012tan'/inn知2112///nnnn】

3．三个偏振片1P、2P、3P堆叠在一起，1P和3P的偏振化方向相互垂直，2P与1P的偏振化方向间的夹角为45°，光强为I0的自然光入射于1P，并依次通过1P、2P与3P三个偏振片，则最后的出射的光强为（ ）

(A) 0/16I； (B) 03/8I； (C) 0/8I； (D) 0/4I。

【自然光过P1变为02I，过P2变为20cos452I，过P3变为220cos45cos452I，而1cos452】

4．一束光强为I0的自然光，相继通过三个偏振片1P、2P、3P后出射的光强为08I。已知1P和3P的偏振化方向相互垂直。若以入射光线为轴旋转2P，要使出射光强为零，2P至少转过的角度是：（ ）

(A) 30； (B) 45； (C) 60； (D) 90。

【见上题提示，要转过45】

偏振光与双折射实验教案

偏振与双折射实验教案

赵东

⼀、实验⽬的1、观察光在各向异性晶体中传播时产⽣的双折射现象，了解其规律；

2、观察光的偏振现象，加深对各种偏振光的概念和规律的理解；

3、掌握⼀些偏振光的产⽣和检验⽅法，以及了解相关仪器件的原理和使⽤⽅法。 ⼆、实验原理

1、光的横波性与偏振

光的横波性是指光波的电⽮量与光的传播⽅向垂直。在传播⽅向上垂直的⼆维空间中，电⽮量可能有各种各样的振动状态，我们称之为偏振。简⽽⾔之，振动⽅向与传播⽅向垂直的波，叫横波。

光的偏振态可分为5种：⾃然光，线偏振光，部分偏振光，圆偏振光，椭圆偏振光。后⾯将⼀⼀介绍。 2、⼆⾊性与偏振⽚(polarizer) 2.1⼆⾊性

有的晶体对不同⽅向的电磁振动具有选择吸收的性质，当光照射到这种晶体的表⾯上时，振动的电⽮量与光轴（光轴的概念在后⾯介绍）平⾏时，被吸收得⽐较少，光可以较多地通过；电⽮量与光轴垂直时，被吸收得较多。⽐如电⽓⽯晶体。这种性质叫⼆⾊性。 2.2偏振⽚的制造

这⾥先插⼊对偏振⽚的介绍。能产⽣线偏振光（线偏振光的概念见后⾯）的晶⽚叫偏振⽚。

电⽓⽯对电⽮量垂直和平⾏与光轴⽅向的光的吸收程度的差别还不够⼤，我们要做的理想偏振⽚的要求是，最好能使⼀个⽅向的振动全部吸收掉。在这⼀点上，碘硫酸奎宁晶体的性能要⽐电⽓⽯好得多，但是它的晶体很⼩。通常的偏振⽚是在拉伸了的塞璐璐基⽚上蒸镀⼀层硫酸奎宁晶粒，基⽚的应⼒可以使晶粒的光轴定向排列起来，这样可得到⾯积很⼤的偏振⽚。

⼩知识：1852年海拉巴斯(Herapath)发现碘硫酸奎宁晶体有⼆向⾊性，这⼀发现被布儒斯特写⼊书中，当时在哈佛就读的学⽣兰德(Land)读了布儒斯特的书后，对此很感兴趣。⼏年后，兰德发明⼀种⽅法，把细⼩的针状的碘硫酸奎宁晶体排列在塞璐璐基⽚上，制成了⾯积很⼤的线偏振器。这是⼀种价廉物美的偏振⽚，⾄今还⼴泛运⽤科研和教学中。2.3偏振⽚的透振⽅向

偏振⽚上能透过的振动⽅向称为它的透振⽅向。 2.4偏振⽚表⽰

(完整word)大学物理教案 光的干涉、衍射与偏振

1 教学目标 掌握惠更斯-菲涅耳原理；波的干涉、衍射和偏振的特性,了解光弹性效应、电光效应和磁光效应。

掌握相位差、光程差的计算,会使用半波带法、矢量法等方法计算薄膜干涉、双缝干涉、圆孔干涉、光栅衍射。

掌握光的偏振特性、马吕斯定律和布儒斯特定律，知道起偏、检偏和各种偏振光。

教学难点 各种干涉和衍射的物理量的计算。

第十三章 光的干涉

一、光线、光波、光子

在历史上，光学先后被看成“光线"、“光波”和“光子”，它们各自满足一定的规律或方程，比如光线的传输满足费马原理，传统光学仪器都是根据光线光学的理论设计的。当光学系统所包含的所有元件尺寸远大于光波长时(pk)，光的波动性就难以显现，在这种情况下,光可以看成“光线”，称为光线光学,。光线传输的定律可以用几何学的语言表述，故光线光学又称为几何光学。光波的传输满足麦克斯韦方程组，光子则满足量子力学的有关原理。让电磁波的波长趋于零,波动光学就转化为光线光学，把电磁波量子化，波动光学就转化为量子光学。

二、费马原理

光线将沿着两点之间的光程为极值的路线传播，即

(,,)0QPnxyzds

三、光的干涉

光矢量（电场强度矢量E)满足干涉条件的，称为干涉光。类似于机械波的干涉，光的干涉满足:

222010201020212cos()rrEEEEE

1020212cos()rrEE称为干涉项,光强与光矢量振幅的平方成正比，所以上式可改写为:

1212212cos()rrIIIII (1—1）

与机械波一样，只有相干电磁波的叠加才有简单、稳定的结果，对非干涉光有：

1221,cos()0rrIII

四、 相干光的研究方法

（一)、光程差法

两列或多列相干波相遇，在干涉处叠加波的强度由在此相遇的各个相干波的相位和场强决定。