高中物理人教必修一(教案)光的偏振 激光
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高中物理光的偏振教案一、教学目标:1. 理解光的波动模型及光的偏振现象;2. 掌握光的偏振的基本概念和性质;3. 能够运用偏振理论解释光的各种现象。
二、教学重点:1. 光的波动模型及光的偏振现象;2. 光的偏振的基本概念和性质;3. 偏振理论在解释光的现象中的应用。
三、教学难点:1. 理解光的波动模型及光的偏振现象的涵义;2. 对光的偏振的基本概念和性质进行深入理解;3. 运用偏振理论解释实际中的光现象。
四、教学方法:1. 探究法:通过实验观察和测量,引导学生自主探究光的偏振现象;2. 对比法:将光的波动模型和光的偏振现象与传统的几何光学进行对比,帮助学生理解;3. 讨论法:引导学生在课堂上展开讨论,深化对光的偏振概念的理解。
五、教学内容:1. 光的波动模型;2. 光的偏振现象;3. 偏振器的原理和分类;4. 光的偏振在实际中的应用。
六、教学过程:1. 导入:通过实例引出光的偏振现象,让学生了解偏振的重要性;2. 探究:组织学生进行实验,观察光的偏振现象,测量光的偏振角度;3. 讲解:介绍光的波动模型和光的偏振现象的基本原理;4. 练习:让学生做一些相关练习,巩固所学知识;5. 拓展:引导学生思考光的偏振在日常生活中的应用,并展开讨论;6. 总结:总结本节课的重点内容,确保学生掌握教学目标。
七、教学资源:1. 实验器材:偏振器、偏振片等;2. 教学课件:介绍光的偏振现象的原理和应用。
八、课后作业:1. 预习下一节课内容;2. 总结本节课的重点知识,写一篇小结;3. 完成相关练习题目。
以上是本节课的教学计划,希望学生们能够认真学习,掌握光的偏振的基本原理和应用。
祝大家学习进步!。
《光的偏振激光》学历案(第一课时)一、学习主题本节课的学习主题为“光的偏振与激光”。
通过本课程的学习,学生将了解光的偏振现象及其在现实生活中的应用,并初步认识激光的特性和产生原理。
二、学习目标1. 知识与理解:掌握光的偏振概念,理解偏振光的特点及其产生原因;了解激光的基本原理和特性。
2. 过程与方法:通过实验观察,培养学生的观察能力和实验操作能力,提高对物理现象的理解和分析能力。
3. 情感态度与价值观:培养学生探索物理世界的好奇心和求知欲,激发对现代科技的兴趣。
三、评价任务1. 课堂表现评价:通过学生在课堂上的表现,评价其对光的偏振概念的理解程度,以及在实验操作中的观察能力和动手能力。
2. 作业评价:布置相关习题和实验报告,评价学生对激光特性的理解和应用能力。
3. 学习态度评价:观察学生的学习态度,包括参与课堂讨论、完成作业的积极性等。
四、学习过程1. 导入新课:通过观看相关视频或演示实验,引出光的偏振现象,激发学生的兴趣。
2. 理论学习:讲解光的偏振概念、偏振光的特点及产生原因,介绍激光的基本原理和特性。
3. 实验观察:通过实验演示偏振光的现象,让学生观察并记录实验结果。
4. 小组讨论:学生分组讨论偏振光的应用场景及激光的特性和应用领域。
5. 课堂互动:教师提出问题,引导学生进行课堂互动,加深对知识的理解。
6. 总结归纳:教师总结本节课的重点内容,强调光的偏振和激光的重要性。
五、检测与作业1. 课堂检测:进行小测验,检测学生对光的偏振概念的理解程度。
2. 作业布置:布置相关习题,包括偏振光的特点、激光的特性及在生活中的应用等;要求学生完成实验报告,记录实验过程和结果。
3. 预习要求:预习下一节课的内容,准备相关问题,为后续学习打下基础。
六、学后反思1. 学生反思:学生在完成作业后,应反思自己在本次课程中的学习情况,包括对光的偏振概念的理解程度、实验操作中的收获和不足等。
2. 教师反思:教师应对本次课程的教学过程进行反思,包括教学方法是否得当、教学内容是否清晰明了、学生反应情况等,以便改进教学方法和提高教学质量。
光的偏振激光【教学目标】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.了解偏振光和自然光的区别,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.知道光是横波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、新课导入(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,振动方向和传播方向一致的波叫纵波,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,那么光波究竟是横波还是纵波呢?这节课我们要学习的偏振现象,可以说明光是横波。
二、新课教学(一)偏振师:我们先通过一个实验来看看怎么判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,引导学生仔细观察波传到狭缝时的情况,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,当狭缝与振动方向一致时,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,弹簧上疏密相间的波均能顺利通过狭缝传播到木板另一侧。
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,有部分振动能通过狭缝。
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,根据是否能发生偏振,我们可以判断一个机械波是横波还是纵波。
虽然这种方法对判断机械波并非必要,但我们可以借助这种方法来判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察随着检偏器Q的转动屏上光照强度的变化)师:请大家看这个薄片,它在我们这个演示实验中的作用与前面的带有狭缝的木板类似,它上面有一个特殊的方向称透振方向,只有振动方向与透振方向平行的光波才能透过偏振片,下面请大家认真观察。
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,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)光的偏振思考:光的干涉和衍射现象都说明光是一种波。
波又分为横波和纵波,光究竟是横波还是纵波呢?可以用窄缝原理来检测光波是横波还是纵波。
高中物理偏振教案
目标:通过此教案,学生能够了解光的偏振现象及其在实际生活中的应用,掌握偏振光的性质和产生、检验偏振光的方法。
教学内容:
1. 偏振光的基本概念;
2. 偏振光的性质;
3. 偏振光的产生方法;
4. 检验偏振光的方法;
5. 偏振光的应用。
教学步骤:
1. 导入:通过展示偏振光的应用场景,引起学生对偏振光的兴趣和好奇心;
2. 讲解:介绍偏振光的基本概念和性质,让学生了解什么是偏振光;
3. 实验:进行偏振光的产生实验,让学生亲自制作偏振光源,观察偏振现象;
4. 讨论:让学生讨论偏振光的检验方法,分析不同材料对偏振光的影响;
5. 应用:展示偏振光在3D电影、太阳镜等实际生活中的应用,让学生了解偏振光的重要性。
教学辅助手段:
1. 实验器材:偏振片、偏振光源、波片等;
2. 多媒体教学:展示偏振光的应用场景和实验过程;
3. 课堂讨论环节:让学生自由发言,促进学生的思维和学习兴趣。
评估方式:
1. 知识检测:通过课堂问答、小测验等方式考察学生对偏振光知识的掌握情况;
2. 实验报告:要求学生撰写实验报告,描述偏振光的产生过程和观察结果,评价学生对实验的理解和分析能力。
作业要求:
1. 阅读相关资料,了解偏振光的应用领域;
2. 撰写一篇关于偏振光在实际生活中的应用的文章。
教学反思:
1. 教学方法:根据学生的实际情况和反馈,灵活调整教学方法,让学生更好地理解和掌握偏振光的知识;
2. 教学内容:根据学生的学习进度和兴趣,适时更新和拓展教学内容,提高学生的学习兴趣和积极性。
教学设计
第六节光的偏振
一、教学内容分析
《光的偏振》这节课选自人教版高中物理选修3-4 的第十三章的第6 节,光的偏振的知识基
础是在机械波的形成和传播、波的衍射和干涉、光的干涉和衍射的基础上安排的。
本节课通过介绍横波
的偏振现象,使学生运用类比的方法,证实了光的偏振现象---光是横波。
利用光的偏振现象的
原理,讲述了光的偏振现象在现实生产、生活、科技等方面的应用。
二、教学对象分析
本节课的教学主体是高中二年级学生,学生已经掌握了机械波的形成和传播、波的衍射和干涉、光的干涉和衍射的基础知识,知道光是一种波。
处于高二年级的学生已经具有一定的观察、类比和分析推理能力,具有初步的抽象思维和科学探究能力。
学生在生活中可能已经见到过光的偏振现象,但对于光的偏振现象是比较抽象的。
本节教学内容既有物理基础知识,又联系实际生活。
学生通过观察体验、动手实践及实验探究过程可以体会光的偏振现象及其在生活、生产、科技中的应用。
三、教学流程
四、教学设计思路。
第6节光的偏振激光[学习目标]1.知道偏振现象,知道偏振是横波特有的性质.(难点)2.知道偏振光和自然光,知道哪些光属于偏振光.3.知道偏振现象的应用.4.了解激光的特性和应用.知识点1光的偏振1.偏振(1)偏振现象:不同的横波,即使传播方向相同,振动方向也可能是不同的,这个现象称为偏振现象.(2)偏振方向:横波的振动方向称为偏振方向.2.光的偏振(1)自然光:太阳以及日光灯、发光二极管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,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同.这种光是自然光.(2)偏振光:光在垂直于传播方向的平面上,只沿着某个特定的方向振动.这种光叫作偏振光.3.偏振现象的应用由于水或玻璃表面的反射光的干扰,常使景象不清楚,如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片,让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直,就可以减弱反射光而使景象清晰.[判一判]1.(1)自然光是偏振光.()(2)立体电影利用了光的偏振原理.()(3)光的偏振表明光是一种横波.()提示:(1)×(2)√(3)√[想一想]1.通过一块偏振片去观察电灯、蜡烛、月亮、反光的黑板,当以入射光线为轴转动偏振片时,看到的现象有何不同?提示:通过一块偏振片去观察电灯、蜡烛时,透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化.因为灯光、烛光都是自然光,沿各个方向振动的光的强度相同,因此当偏振片旋转时,透射出来的光波的振动方向虽然改变了(肉眼对此不能感觉),但光的强弱没有改变.月亮和黑板反射的光已经是偏振光,它们通过偏振片透射过来的光线的强弱会随偏振片的旋转发生周期性的变化.知识点2激光的特点及其应用1.激光是原子受激辐射产生的光,传播方向、频率、偏振、相位等性质完全相同.2.激光的特点及应用2.(1)激光可以进行光纤通信是利用了相干性好的特点.()(2)激光可用做“光刀”来切开皮肤是利用激光的相干性好.()提示:(1)√(2)×[想一想]2.利用激光测量地球到月球的距离,应用了激光哪方面的特点?提示:应用了激光平行度好的特点.1.(自然光和偏振光)关于自然光和偏振光,以下说法正确的是()A.自然光包含着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.晚上月亮光是自然光解析:选 B.光源发出的光,沿着各个方向振动的光的强度都相同的光,称为自然光,沿某个特定方向振动的光称为偏振光,A错误,B正确;偏振光不能通过偏振片还原为自然光,C错误;月亮光是偏振光,D错误.2.(光的偏振)(多选)如图所示,A、B为两偏振片,一束自然光沿OO′方向射向A,此时在光屏C上,透射光的强度最大,则下列说法中正确的是()A.此时A、B的偏振方向垂直B.只有将B绕OO′轴顺时针旋转90°,屏上透射光的强度才最弱,几乎为零C.将A或B绕OO′轴旋转90°,屏上透射光的强度最弱,几乎为零D.将A沿顺时针旋转180°,屏上透射光的强度最大解析:选CD.光是横波,振动方向和传播方向垂直,要使屏上透射光强度最大,A、B的偏振方向一定要平行,故A错误;只要A、B中任意一个旋转90°,A、B的偏振方向垂直,屏上投射光的强度均达到最弱,几乎为零,故B错误,C正确;将A沿顺时针旋转180°时,两偏振片的偏振方向依然平行,透射光的强度最大,故D正确.3.(光的偏振的应用)(多选)“假奶粉事件”曾经闹得沸沸扬扬,奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标,可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度,从而鉴定糖量.偏振光通过糖水溶液后,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α称为“旋光度”,α的值只与糖溶液的浓度有关,将α的测量值与标度值相比较,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,最后将被测样品P置于A、B之间,则下列说法中正确的是()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处光强度最大,偏振片A转过的角度等于α解析:选ACD.A、B之间不放糖溶液时,自然光通过偏振片A后,变成偏振光,通过B后到O.当在A、B间放糖溶液时,由于溶液的旋光作用,使通过A的偏振光振动方向转动了一定角度,到达O处的光强会明显减弱;但当B转过一个角度,恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光振动方向一致时,O处光强又为最强,故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度;因为A、B的偏振方向一致,故转动偏振片A也可以.4.(激光)(多选)将激光束的宽度聚焦到纳米级(10-9m)范围内,可修复人体已损坏的器官,可对DNA分子进行超微型基因修复,把至今尚令人无奈的癌症、遗传疾病彻底根除,以上功能是利用了激光的()A.单色性好B.平行度好C.粒子性D.高能量解析:选BD.激光的平行度好,故可聚焦到很小的范围;激光的亮度高、能量大,故可修复器官.探究一自然光和偏振光的比较【问题导引】1.自然光和偏振光的主要区别是什么?2.自然光经水面反射的光一定是偏振光吗?提示:1.在垂直于传播方向的平面内,自然光沿所有方向振动,偏振光沿某一特定方向振动.2.经水面反射和折射的光都是偏振光.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.2.经过偏振片时的现象比较(1)如图甲所示,自然光通过偏振片后变成偏振光,后面的屏是明亮的,转动偏振片时,偏振光的振动方向随之变化,但屏上亮度不变.(2)如图乙、丙所示,偏振光经过偏振片时,若光的振动方向与偏振片的透振方向平行,屏是亮的;若光的振动方向与偏振片的透振方向垂直,屏是暗的;若既不平行也不垂直,屏的亮度介于两者之间,随着振动方向与透振方向的夹角变大,亮度逐渐变暗.【例1】(多选)在垂直于太阳光的传播方向上前后放置两个偏振片P和Q,在Q的后边放上光屏(图中未画出),如图所示,则下列说法正确的是()A.Q不动,旋转偏振片P,屏上光的亮度不变B.Q不动,旋转偏振片P,屏上光的亮度时强时弱C.P不动,旋转偏振片Q,屏上光的亮度不变D.P不动,旋转偏振片Q,屏上光的亮度时强时弱[解析]P是偏振片,它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光,该偏振光的振动方向与P的透振方向一致,所以当Q与P的透振方向平行时,通过Q 的光强最大;当Q与P的透振方向垂直时通过Q的光强最小,即无论旋转P或Q,屏上的光强都是时强时弱.[答案]BD[针对训练1]关于自然光和偏振光,下列观点正确的是()A.自然光能产生干涉和衍射现象,而偏振光却不能B.只有自然光透过偏振片才能获得偏振光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解析:选 D.振动沿各个方向均匀分布的光是自然光,而振动沿着特定方向的光是偏振光,但自然光和偏振光都能发生干涉、衍射,A错误.光的偏振现象并不罕见,除了从光源直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光都是偏振光,B错误.光的颜色由光的频率决定,与光的振动方向无关,C错误.自然光和偏振光都具有能量,都能使感光底片感光,D正确.[针对训练2]在拍摄日落时水面下的景物时,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:选 A.由于反射光的干扰,景物的像常常比较模糊,装偏振片的目的是减弱反射光,且透振方向与反射光的振动方向垂直,不能增强透射光.探究二激光及应用【问题导引】激光作为一种人造光源在科研、通讯、工业生产、军事科技等领域都有着广泛应用,如激光干涉仪、激光切割机、激光炮等.激光的应用如此广泛,激光到底具有哪些特性?提示:激光具有单色性好、相干性好、亮度高、平行度好等特性.1.激光的产生激光是人工产生的相干光.2.激光具有的特点(1)相干性好:所谓相干性好,是指容易产生干涉现象.普通光源发出的光(即使是所谓的单色光)频率是不一样的,而激光器发出的激光的频率几乎是单一的,并且满足其他的相干条件.所以,现在我们做双缝干涉实验时,无须在双缝前放一个单缝,而是用激光直接照射双缝,就能得到既明亮又清晰的干涉条纹.利用相干光易于调制的特点传输信息,所能传递的信息密度极高,一条细细的激光束通过光缆可以同时传送一百亿路电话和一千万套电视,全国人民同时通话还用不完它的通讯容量.(2)平行度好:与普通光相比,传播相同距离的激光束的扩散程度小,光线仍能保持很大的强度,保持它的高能量,利用这一点可以精确测距.现在利用激光测量地月距离精确度已达到1 m.(3)亮度高:它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量.如果把强大的激光束会聚起来,可使物体被照部分在千分之一秒的时间内产生几千万度的高温.(4)单色性好:激光的频率范围极窄,颜色几乎是完全一致的.【例2】关于激光的应用问题,下列说法中正确的是()A.光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制,使其在光导纤维中传递信息的B.计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用激光有相干性的特点C.医学中用激光作“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”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点[解析]由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用了激光的相干性,A错误;计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好,B错误;医疗中的激光“光刀”利用了激光的亮度高的特点,C正确;激光测距利用的是激光方向性好的特点,D错误.[答案] C[针对训练3](多选)关于激光与自然光,下列说法正确的是()A.激光的频率单一,而自然光含有各种频率的光,所以激光的相干性好B.自然光是由物质的原子发射出来的,而激光是人工产生的,所以激光不是由物质的原子发射出来的C.激光和自然光都具有相同的本质,它们都是由原子的跃迁产生的D.相干性好是激光与普通光的根本区别解析:选ACD.激光的频率单一,相干性很好,自然光中含有各种频率的光,故A、D正确;激光和自然光都是由原子的跃迁产生的,故B错误,C正确.(建议用时:30分钟)[基础巩固练]1.如图所示,让太阳光通过M上的小孔S后照射到M右方的一偏振片P 上,P的右侧再放一光屏Q,现使P绕着平行于光传播方向的轴匀速转动一周,则关于光屏Q上的亮度变化情况,下列说法中正确的是()A.只有当偏振片转到某一适当位置时光屏被照亮,其他位置时光屏上无亮光B.光屏上亮、暗交替变化C.光屏上亮度不变D.光屏上只有一条亮线随偏振片转动而转动解析:选 C.因为太阳光为自然光,自然光沿各个方向振动的光的强度都相同,故光屏Q上的亮度不变,故C正确.2.(多选)激光技术是在1958年发明的.激光被誉为神奇的光.关于激光的应用,下列说法中正确的是()A.激光用来控制核聚变,是因为它的平行度好,光源的能量就集中在很小一点上,可以在空间某个小区域内产生极高的温度B.由于激光是相干光,所以它能像无线电波那样被调制,用来传递信息C.用激光拦截导弹,摧毁卫星,是因为激光在大气中传播不受大气的影响D.能利用激光测量地面到月球表面的距离,是因为激光通过地球大气不会发生折射解析:选AB.激光用来控制核聚变,是因为它的平行度好,光源的能量就集中在很小一点上,可以在空间某个小区域内产生极高的温度,故A正确;由于激光是相干光,所以它能像无线电波那样被调制,用来传递信息,故B正确;用激光拦截导弹,摧毁卫星,是因为激光平行度好、能量高;能利用激光测量地面到月球表面的距离,是因为激光平行度好,但都会不同程度地受大气影响,故C、D错误.3.(多选)激光火箭的体积小,却可以装载更大、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,于是形成一股高温高压的燃气流,以极高的速度喷出,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.平行度好C.高能量D.相干性好解析:选BC.激光的平行度好且亮度高,可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量,这样可以给火箭提供高能量,B、C正确.4.(多选)如图所示,电灯S(可视为质点)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光为偏振光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处将看到光亮解析:选BD.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,故A错误;它通过偏振片A后,即变为偏振光,故B正确;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,故C错误;以SP 为轴将B转过90°后,则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片,则偏振光能通过B,即在P处有光亮,故D正确.[综合提升练]5.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,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°解析:选 D.此题要求自己车灯发出的光经对面车窗反射后仍能进入自己眼中,而对面车灯发出的光不能进入自己的眼中.若前窗的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平,从车灯发出的光照射到物体上反射回的光线将不能透过窗玻璃,司机面前将是一片漆黑,A错误;若前窗玻璃与车灯玻璃透振方向均竖直,则对面车灯的光仍能照射得司机睁不开眼,B错误;若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°,则车灯发出的光经物体反射后无法透射进本车窗内,却可以透射进对面车内,C错误,D正确.6.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象更清晰D.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹解析:选D.通过手指间的缝隙观察日光灯,看到彩色条纹是光的衍射现象.其余各项均是光的偏振现象,故D符合题意.7.(多选)如图所示,一玻璃柱体的横截面为半圆形,让太阳光或白炽灯光通过狭缝S形成细光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心),产生反射光束1和透射光束2.现保持入射光不变,将半圆柱绕通过O点垂直于纸面的轴线转动,使反射光束1和透射光束2恰好垂直.在入射光线的方向上加偏振片P,偏振片与入射光线垂直,其透振方向在纸面内,这时看到的现象是()A.反射光束1消失B.透射光束2消失C.反射光束1和透射光束2都消失D.偏振片P以入射光线为轴旋转90°角,透射光束2消失解析:选AD.自然光射到界面上,当反射光与折射光垂直时,反射光和折射光的偏振方向相互垂直,且反射光的偏振方向与纸面垂直,折射光的透振方向与纸面平行,因此当在入射光线方向垂直放上透振方向在纸面内的偏振片P时,因垂直于纸面无光,反射光束1消失,A正确,B、C错误;偏振片转动90°,平行于纸面内的光消失,则透射光束2消失,D正确.8.如图所示,这是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置,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,从而使偏振光的振动方向发生变化,光接收器接收的光强度就会变化.设起偏振器和检偏振器透振方向相同,关于这种温度计的工作原理,正确的说法是()A.到达检偏振器的光的振动方向变化越小,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越大B.到达检偏振器的光的振动方向变化越大,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越大C.到达检偏振器的光的振动方向变化越小,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越小D.到达检偏振器的光的振动方向变化越大,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越小解析:选B.根据题意知,温度变化越大,光通过光纤时振动方向变化越大,起偏振器和检偏振器的透振方向是相同的,光从光纤中通过时振动方向变化越大,透过检偏振器的光强度就会越小,所以光接收器接收的光强度也就会越小,故B正确.9.原子发生受激辐射时,发出的光的频率、发射方向等都跟入射光子完全一样,形成激光.激光测距仪——激光雷达(发出极短时间的激光脉冲)用来测量距离可以达到很高的精度,同时它还能测定被测目标的方位、运动速度和轨道,甚至能描述目标的形状,进行识别和自动跟踪.(1)说明激光的主要特点.(2)1969年7月,美国“阿波罗”宇宙飞船在登月科考活动中,在月球上安放了一台激光反射器,这台反射器成功地解决了用激光测量月地间距离的问题.请分析这台激光反射器用什么光学仪器好.(3)在光的干涉实验中,为什么使用激光产生的干涉现象最清晰?(4)激光束可切割物质、焊接金属以及在硬质难溶物体上打孔,是利用了激光的什么性质?解析:(1)激光的主要特点是:亮度高,单色性好,相干性好,平行度好.(2)要想利用激光测量月地间距离,需要让从地球射向月球的激光沿原路反射回来,全反射棱镜可以做到这一点.(3)激光具有单色性好的特点,易得到稳定的相干光源.(4)激光束可切割物质,焊接金属以及在硬质难溶物体上打孔,是利用了激光高能量且平行度好的特性.答案:(1)亮度高,单色性好,相干性好,平行度好(2)全反射棱镜(3)激光单色性好,相干性好(4)激光高能量且平行度好。
4.6 光的偏振激光教学设计在观看立体电影时,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?摄影师又是如何拍摄下清晰的画面的呢?(一)温故旧知在纵波中,各点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上;在横波中,各点的振动方向总与波的传播方向垂直。
(二)偏振阅读课文,回答什么是偏振,什么是偏振现象?1.偏振现象:不同的横波,即使传播方向相同,振动方向也可能是不同的。
这个现象称为“偏振现象”。
2.偏振方向: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。
横波的振动方向称为“偏振方向”。
如图是一列横波,当这列横波穿过两个带有狭缝的木板时, 狭缝的方向与波的振动方向相同,横波是否可以穿过?回答:横波能穿过狭缝如图当我们将后一块木板旋转900以后,这时横波就是否能再通过狭缝?回答:横波不能穿过狭缝纵波会不会发生以上情况?纵波不会发生以上情况由此可以看出横波和纵波的区别在哪里?横波能够发生偏振现象而纵波不能发生偏振现象,这就是横波与纵波的一个区别。
光的干涉和衍射说明光具有波动性,那么光波是横波还是纵波呢?(一)偏振片一种由高分子薄膜制成的光学器件,每个偏振片都有一个特定的方向,只有沿着这个方向振动的光波才能通过偏振片,这个方向叫做“透振方向”。
(二)光的偏振播放光的偏振的两个视频光的偏振实验说明了什么?光的偏振实验说明了光是一种横波。
阅读课文,回答什么是自然光,什么是偏振光?1.自然光:实际上,太阳以及日光灯、发光二极管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,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。
这种光是“自然光”。
2.偏振光:在垂直于传播方向的平面上,只沿着一个特定的方向振动的光叫偏振光。
你知道光的偏振现象在生产生活或科技领域中有什么应用?(一)摄影摄影师在拍摄池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物时,由于水面和玻璃表面的反射光的干扰,景象会不清楚。
人教版高中物理选择性必修第一册《光的偏振激光》说课稿一、引言(100字)本篇说课稿将要介绍人教版高中物理选择性必修第一册中的《光的偏振激光》一章。
本章主要讨论光的偏振现象和激光的特性。
通过本章的学习,学生将能够深入了解光的偏振原理和激光的产生方式,为后续涉及光学领域的知识打下坚实基础。
二、教学目标(200字)本节课的教学目标分为以下几个方面:1.知识目标:了解光的偏振现象的基本概念和特性,掌握光的偏振方向和偏振光的产生方式;理解激光的特点和产生原理。
2.能力目标:能够运用光的偏振概念解析实际问题,如偏振片的使用;通过探究实验,理解光的偏振和激光的特性。
3.情感目标:培养学生对光学和科学研究的兴趣,增强学生的科学探究能力和分析问题的能力。
三、教学重难点(300字)本节课的教学重点主要包括:1.光的偏振现象:介绍光的偏振现象的基本概念和特性,包括偏振光的产生方式和解析方法。
2.激光的特性和产生原理:探索激光的特点和激光的产生原理,涉及光的共振放大和受激辐射的过程。
本节课的教学难点主要包括:1.光的偏振概念的引入和理解:帮助学生理解光是横波,了解偏振方向和偏振片的使用。
2.激光的产生原理:引导学生了解并思考激光的产生方式,探究光的共振放大和受激辐射的过程。
四、教学方法(200字)本节课将采用多种教学方法,包括:1.解说法:通过讲解光的偏振现象和激光的特性,向学生介绍相关概念和原理。
2.实验法:设计一些简单的实验,让学生亲自操作和观察,以加深对光的偏振和激光产生原理的理解。
3.讨论法:引导学生分组进行小组讨论,让学生在互动中思考问题,交流观点和解析实验结果。
4.归纳法:通过理论知识复习和总结,让学生对所学知识进行归纳整理,强化记忆和理解。
五、教学过程(900字)步骤一:导入(100字)通过展示一些日常生活中偏振光的现象,如太阳光的偏振,以及偏振眼镜的使用,引起学生对光的偏振现象的兴趣和好奇心。
步骤二:概念讲解(300字)通过讲解横波、纵波和光的横波特性,引入光的偏振概念。
5光的衍射6光的偏振激光知识结构图解重点问题聚焦1.发生明显衍射现象的条件是什么?2.单缝衍射条纹的特点是什么?条纹宽度与波长是什么关系?3.圆孔衍射与圆板衍射图样有什么不同?1.什么叫自然光?什么叫偏振光?2.获得偏振光的方式有哪些?3.偏振现象有哪些方面的应用?1.激光有哪些特性?2.激光有哪些应用?一、光的衍射1.衍射现象和衍射条纹(1)衍射现象:光通过很窄的缝或很小的孔时,光没有沿直线传播,而是绕过缝或孔的边缘传播到相当宽的地方的现象.(2)衍射条纹特点:衍射条纹是一些明暗相间的条纹,中央条纹最宽、最亮,离中央条纹越远,亮条纹的宽度越窄,亮度越低.2.光产生明显衍射现象的条件障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长相差不多.二、衍射光栅1.衍射光栅的结构:由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学仪器.2.衍射图样的特点:与单缝衍射相比,衍射条纹的宽度变窄,亮度增加.3.衍射光栅的种类:反射光栅、透射光栅.三、光的偏振1.自然光和偏振光(1)自然光: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,沿着各个方向振动的光波的强度都相同.(2)偏振光:在垂直于传播方向的平面上,只沿着某个特定的方向振动的光.(3)光的偏振现象,表明光是一种横波.2.光的偏振偏振现象只有沿偏振片的“透振方向”振动的光波才能通过偏振片结论偏振现象表明,光是一种横波偏振光的形成(1)自然光通过偏振片后,得到偏振光(2)自然光在介质表面反射时,反射光和折射光都是偏振光偏振现象的应用(1)照相机镜头前装一片偏振滤光片(2)电子表的液晶显示你看过立体电影吗?你知道它的原理吗?在观看立体电影时,观众要戴上一副特制的眼镜,从银幕上看到的景象才有立体感.如果不戴这副眼镜看,银幕上的图像就模糊不清了.你知道这是为什么吗?提示:立体电影是应用光的偏振现象的一个例子.观众所戴的眼镜是一对透振方向互相垂直的偏振片.人的两只眼睛同时观察物体,不但能扩大视野,而且能判断物体的远近,产生立体感.这是由于人的两只眼睛同时观察物体时,在视网膜上形成的像并不完全相同,左眼看到物体的左侧面较多,右眼看到物体的右侧面较多,这两个像经过大脑综合以后就能区分物体的前后、远近,从而产生立体视觉.立体电影是用两个镜头如人眼那样从两个不同方向同时拍摄下景物的像,制成电影胶片.在放映时,通过两个放映机,把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映,使这略有差别的两幅图像重叠在银幕上.这时如果用眼睛直接观看,看到的画面是模糊不清的,要看到立体电影,就要在每架放映机前装一块偏振片,它的作用相当于起偏器.从两架放映机射出的光,通过偏振片后,就成了偏振光.左右两架放映机前的偏振片的偏振方向互相垂直,因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直.这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众处,偏振光方向不改变.观众用上述的偏振眼镜观看,每只眼睛只看到相应的偏振光图像,即左眼只能看到左机映出的画面,右眼只能看到右机映出的画面,这样就会像直接观看那样产生立体感觉.四、激光激光的特点和应用(1)纯净的特性与应用①纯净的特性:1960年,美国物理学家梅曼率先在实验室制造出了传播方向、偏振、相位等性质完全相同的光波,这就是激光.激光的诞生使人类获得了极其理想的、自然界中不存在的光源.②应用:用来传递信息.光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物.每时每刻都有无数激光信号承载着无数信息在海底光缆中传输.(2)平行度及应用①平行度:激光的平行度非常好,所以它在传播很远的距离后仍能保持一定的强度.②应用:进行精确的测距.对准目标发出一个极短的激光脉冲,测量发射脉冲与收到反射回波的时间间隔,就可以求出目标的距离.(3)亮度及应用①亮度高,它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量.②可用激光束来切割、焊接以及在很硬的材料上打孔,医学上可以用激光做“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤.1960年5月15日,在休斯公司的一个研究室里,年轻的美国物理学家梅曼正在进行一项重要的实验.他的实验装置里有一根人造红宝石棒,突然,一束深红色的亮光从装置中射出——从此一项伟大的发明诞生了,它比太阳表面还要亮4倍!这就是激光.在日常生活中,我们可以随时感受到激光的存在.如在超级市场里,你会看到用激光在商品的条形码上扫描,结算账目(如图所示),你能再举几个生活中应用激光的例子吗?提示:如:用CD或VCD播放影片,电视或网络信息的传输光缆,激光测距等.考点一光的衍射现象泰山佛光是一种光的衍射现象.1.定义:光照到小孔或障碍物上之后,离开直线传播的路径,在背后的阴影区形成明暗相间的条纹的现象.2.产生明显衍射现象的条件:障碍物或孔的尺寸跟光波波长相差不大或比光波波长还要小,才能产生明显的衍射现象.3.衍射条纹的特点:①单色光通过单缝衍射时,在光屏上出现明暗相间的条纹,且中间亮条纹又宽又亮,两侧对称出现的亮条纹宽度窄且亮度随距中间亮条纹的距离的增加而迅速降低,而暗条纹的宽度明显小于亮条纹.②光屏上相邻两条亮(或暗)条纹的距离不等.③白光通过单缝衍射时,光屏上出现的是中间较宽的白色条纹,白色条纹的两侧对称分布着彩色条纹.4.衍射条纹产生的实质:衍射条纹的产生实质上是光波发生干涉的结果,即相干波叠加的结果.当光源发出的光照射到小孔或障碍物时,小孔处或障碍物的边缘可看成许多点光源,这些点光源是相干光源,发出的光相互干涉,形成明暗相间的条纹.5.光的衍射和机械波的衍射相同,都不需要条件,但发生明显的衍射是需要条件的,都是障碍物或孔的尺寸与波长相差不大,或小于波长,由于光波的波长很小,不易满足衍射条件.【例1】关于光的衍射现象,下面说法正确的是()A.只有当光的波长等于障碍物或小孔的尺寸时,才会发生明显的衍射现象B.当光的波长大于障碍物的尺寸时,完全不发生光的衍射现象C.发生单缝衍射时,若减小单缝宽度,条纹变亮D.发生单缝衍射时,若略微增大单缝宽度,条纹变亮【审题指导】1.光发生衍射必须有条件吗?2.衍射现象越明显是不是条纹越亮呢?【解析】本题易错选A、B,是因为没有很好地理解衍射的条件.光离开直线传播的路径进入障碍物的阴影里去的现象叫作光的衍射.任何障碍物都可以使光发生衍射,但当障碍物或孔的尺寸跟光的波长相差不多或小于光的波长时,将产生明显的衍射现象.现象“明显”了,才容易被观察到.当发生单缝衍射时,缝宽越小,衍射越明显.但由于单缝窄通过单缝的光的能量少,故而图样将变暗.选C是误认为衍射越明显就是衍射条纹越亮.【答案】 D(1)衍射是光所具有的特点,使光发生明显的衍射现象则需要满足一定的条件.(2)衍射条纹的亮度是由光照射的能量决定的,并不是衍射现象越明显条纹越亮.观察单缝衍射现象时,把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm,看到的现象是(A)A.衍射条纹的间距逐渐变小,衍射现象逐渐不明显B.衍射条纹的间距逐渐变大,衍射现象越来越明显C.衍射条纹的间距不变,只是亮度增强D.以上现象都不会发生解析:由单缝衍射实验的观察可知,狭缝宽度越小,衍射现象越明显,衍射条纹越宽,条纹间距也越大,本题是将缝调宽,现象向相反的方向变化,故选项A正确,B、C、D错.考点二衍射与干涉的区别1.几种衍射现象(1)单缝衍射图样①缝变窄,通过的光变少,而光分布的范围更宽,所以亮纹的亮度降低.②中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关,入射光波长越大,单缝越窄,中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大.③用白光做单缝衍射时,中央亮条纹是白色的,两边是彩色条纹,中央亮条纹仍然最宽最亮.(2)圆孔衍射图样①中央是大且亮的圆形亮斑,周围分布着明暗相间的同心圆环,当圆孔的直径取某些特定值时,圆形亮斑的中心还会出现一个黑斑,且越靠外,环形亮条纹的亮度越弱,宽度越小.如图所示.②只有圆孔足够小时,才能得到明显的衍射图样.在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中,光屏依次得到几种不同现象——圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)、完全黑暗.③用不同色光照射圆孔时,得到的衍射图样的大小和位置不同,波长越大,中央圆形亮斑的直径越大.④白光的圆孔衍射图样中,中央是大且亮的白色光斑,周围是彩色同心圆环.⑤圆孔越小,中央亮斑的直径越大,同时亮度越弱.(3)不透明的小圆板衍射图样①泊松亮斑图样中的亮环或暗环间距随半径增大而减小.②与圆孔衍射图样比较a.均是明暗相间的环形条纹,中心均有亮斑.b.圆孔衍射图样中心亮斑较大,而泊松亮斑较小.c.圆孔衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而增大,圆板衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而减小.d.圆孔衍射图样的背景是黑暗的,而小圆板衍射图样中的背景是明亮的.2.单缝衍射与双缝干涉的比较【例2】(多选)关于衍射,下列说法正确的是()A.衍射条纹的出现是光叠加后产生的结果B.双缝干涉中也存在衍射现象C.一切波都很容易发生明显的衍射现象D.影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实【审题指导】1.光的干涉和衍射现象的区别是什么?2.光的干涉现象和衍射现象有什么联系?【解析】衍射是很复杂的光波的叠加现象,双缝干涉中光通过三个狭缝时均发生衍射现象,一般现象中既有干涉又有衍射.一切波都能发生衍射,但要发生明显的衍射,需要满足障碍物的尺寸小于波长或与波长相差不大的条件.双缝干涉离不开衍射现象,衍射条纹是光波叠加的结果.【答案】AB一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板,在薄板后的光屏上呈现明、暗相间的干涉条纹.现在将其中一条窄缝挡住,让这束红光只通过一条窄缝,则在光屏上可以看到(B)A.与原来相同的明暗相间的条纹,只是明条纹比原来暗些B.与原来不同的明暗相间的条纹,而中央明条纹变宽些C.只有一条与缝宽相对应的明条纹D.无条纹,只存在一片红光解析:本题中红光通过双缝时产生了干涉现象,说明每条缝都很窄,也应满足发生明显衍射的条件,所以挡住一条缝时发生明显衍射现象,出现单缝衍射条纹.条纹的特点是中央亮条纹较宽且亮度大,应选B.考点三偏振现象除了从光源(如太阳、电灯等)直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光都是偏振光.1.光的偏振(1)自然光: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,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同.这种光是自然光.(2)偏振光:光在垂直于传播方向的平面上,只沿着某个特定的方向振动.这种光叫作偏振光.(3)偏振光一般用自然光透过偏振片得到.(4)偏振光的另一种产生方式:自然光射到两种介质的交界面上,如果光入射的方向合适,使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时,反射光和折射光都是偏振光,且偏振方向相互垂直.2.用偏振光验证光是一种横波只有一个振动方向的光叫偏振光.如经过偏振片后的自然光.若偏振光再经过一个偏振片后,情况会怎样呢?如图1所示,当两偏振片的“狭缝”平行时,光屏上仍有亮光.当两偏振片的“狭缝”相互垂直时,透射光的强度几乎为零,光屏上是暗的.如图2所示.光的偏振现象表明:光是一种横波.当两个偏振片的透振方向平行时,透过的光强度最强;当两个偏振片的透振方向相互垂直时,透射光的强度最弱,几乎为零.【例3】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.透过偏振片的光先增强,然后又减弱到零B.透过的光先增强,然后减弱到非零的最小值C.透过的光在整个过程中都增强D.透过的光先增强,再减弱,然后又增强【审题指导】每个偏振片都有一个固定的偏振方向,灯光为自然光,通过一个偏振片后则变成偏振光.【解析】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,光的强度达到最大.当其中一个偏振片转动180°的过程中,两偏振片的偏振方向由垂直到平行再到垂直,所以通过的光先增强,又减小到零,故选A.【答案】 A(多选)在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q,在Q的后边放上光屏,如图所示,则下列说法正确的是(BD)A.Q不动,旋转偏振片P,屏上光的亮度不变B.Q不动,旋转偏振片P,屏上光的亮度时强时弱C.P不动,旋转偏振片Q,屏上光的亮度不变D.P不动,旋转偏振片Q,屏上光的亮度时强时弱解析:P是起偏器,它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光,该偏振光的振动方向与P的透振方向一致.所以当Q与P的透振方向平行时,通过Q的光强最大;当Q与P的透振方向垂直时,通过Q 的光强最小.即无论旋转P或Q,屏上的光强都是时强时弱.考点四偏振现象的应用光的偏振现象说明光是横波.①光的偏振现象有很多应用.如在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物时,由于水面或玻璃表面的反射光的干扰,常使景像不清楚,如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片,让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直,就可以减弱反射光而使景像清晰.②夜晚行车时,对方车灯照射过来的光很强,若加一个偏振片,可减弱对眼睛的照射.③立体电影也是利用了光的偏振原理.平时我们所看到的光,除直接从光源射来的以外绝大部分都是偏振光.④各种液晶显示器.【例4】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【审题指导】拍水面下景物时,由于水面反射光,会使景物的像不清晰.【解析】反射光为偏振光,当照相机镜头前装一个偏振片时,调整偏振片的方向可减弱进入镜头的反射光,从而使景物的像清晰,故A正确.反射光为偏振光,平时我们看到的光,除直接从光源射出来的以外绝大部分都是偏振光.【答案】 A(多选)毒奶粉作为食品加工业中的添加剂或调味剂,做成了糖果面包等,让人防不胜防.奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标,可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度,从而鉴定含糖量.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α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.如下图所示,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是(ACD)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处光强度最大,偏振片A 转过的角度等于α解析:A、B间不放糖溶液时,自然光通过偏振片A后,变成偏振光,通过B后到O.当在A、B间放糖溶液时,由于溶液的旋光作用,使通过A的偏振光振动方向转动了一定角度,通过B到达O处的光强会明显减弱,A正确,B错误;但当B转过一个角度,恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光振动方向一致时,O处光强又为最强,故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度;因为A、B的偏振方向一致,故转动偏振片A也可以,D正确.考点五激光的产生和特点1.激光的产生激光是人类在实验室里激发出的在自然界中没有的光.激光是一种特殊的光,自然界中的发光体不能发出激光.2.激光的特点可以用激光测量月球到地球的距离.(1)激光是人工产生的“纯净”光激光的传播方向、偏振、相位等性质完全相同,激光可以像无线电波那样进行调制,用来传递信息,光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物.(2)激光束的平行度和方向性非常好激光的光束高度平行,这样,激光的能量就不容易发散,激光在传播很远距离后仍能保持一定的强度.(3)激光的强度大,亮度高激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量,可使被照射物体在不到千分之一秒的时间内产生几千万度的高温.(4)激光单色性很好激光的频率范围极窄,颜色几乎是完全一致的.【例5】(多选)对激光的认识,下列说法中正确的是()A.普通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“纯净”光D.激光已经深入到我们生活的各个方面【审题指导】1.激光与自然光有什么区别?2.激光是怎么产生的?【解析】要知道激光的产生、特点及应用.【答案】CD(多选)关于激光与自然光,下列说法中正确的是(AC)A.激光只含一种频率的光,而自然光含有各种频率的光,所以激光的相干性好B.自然光是由物质的原子发射出来的,而激光是人工产生的,所以激光不是由物质的原子发射出来的C.激光和自然光都具有相同的电磁本质,它们都是电磁波D.激光与自然光没有区别考点六激光的应用激光的应用举例与对应的特性特点性质应用纯净的特性激光是人工产生的传播方向、偏振、相位等性质完全相同,具有纯净的特性光纤通信平行度激光的平行度非常好,传播很远的距离仍能保持一定的强度精确的测距,读取光盘上记录的信息等亮度高它可以在很小的范围和很短的时间内集中很大的能量切割金属,医用激光,激发核反应,激光育种,激光武器等【例6】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什么特性()A.亮度高B.平行性好C.单色性好D.波动性好【审题指导】1.光发生干涉的条件是什么?2.激光的什么特性与干涉条件相符合?【解析】频率相同的两束光相遇才能发生干涉,激光的单色性好,频率单一,通过双缝时能够得到两束相干光.故本题的正确选项是C.激光的单色性好,也就是频率单一.【答案】 C(多选)下列说法中正确的是(BCD)A.如果地球表面没有大气层,太阳照亮地球的范围要比有大气层时略大些B.激光是一种人工产生的相干光,因此可对它进行调制来传递信息C.激光雷达能根据多普勒效应测出目标的运动速度,从而对目标进行跟踪D.从本质上说激光是一种横波解析:如果地球表面没有大气层,太阳照亮地球的范围要比有大气层时略小些;激光是一种人工产生的相干光,因此可对它进行调制来传递信息;激光雷达能根据多普勒效应测出目标的运动速度,从而对目标进行跟踪;激光是一种横波,故B、C、D正确.1.(多选)在单缝衍射实验中,下列说法正确的是(ACD)A.其他条件不变,将入射光由黄色换成绿色,衍射条纹间距变窄B.其他条件不变,使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄C.其他条件不变,换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽D.其他条件不变,增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽解析:当单缝宽度一定时,波长越长,衍射现象越明显,条纹间距也越大,黄光波长大于绿光波长,所以A、C正确;当光的波长一定时,单缝宽度越小,衍射现象越明显,衍射条纹间距会变宽,B错误;当光的波长一定,单缝宽度也一定时,增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距会变宽,D正确.2.(多选)纳米科技是跨世纪新科技,将激光束宽度聚焦到纳米范围内,可修复人体已损坏的器官,对DNA分子进行超微型基因修复,把尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除.这是利用激光的(BC) A.单色性B.方向性好C.高能量D.粒子性解析:激光由于能把巨大能量高度集中地辐射出来,所以在医学上用“光刀”切开皮肤、切除肿瘤或进行其他外科手术.3.(多选)除了从太阳、电灯等光源直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光,都是不同程度的偏振光.自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时(AC)A.反射光和折射光都是偏振光B.只有反射光是偏振光C.反射光中振动方向垂直于纸面的光较强D.反射光中振动方向在纸面内的光较强解析:自然光中经过反射和折射后的光都是偏振光.反射光中振动方向垂直于纸面的光较强.4.用单色光通过小圆盘与小圆孔做衍射实验时,在光屏上得到衍射图样,它们的特点是(C)A.用小圆盘时中央是暗的,用小孔时中央是亮的B.用小圆盘时中央是亮的,用小孔时中央是暗的C.中央均为亮点的同心圆条纹D.中央均为暗点的同心圆条纹解析:小圆孔衍射图样,中央是亮的,亮点周围是明暗相间的同心圆环状条纹;小圆盘衍射图样,中央也是亮的,叫泊松亮斑,亮斑周围也有明暗相间的同心圆条纹,故只有C正确,A、B、D均错误.5.(多选)如图所示,P是一偏振光,P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向.下列四种入射光束中,哪几种照射P时能在P。
光的偏振激光
【教学目标】
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.了解偏振光和自然光的区别,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.知道光是横波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、新课导入
(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,振动方向和传播方向一致的波叫纵波,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,那么光波究竟是横波还是纵波呢?
这节课我们要学习的偏振现象,可以说明光是横波。
二、新课教学
(一)偏振
师:我们先通过一个实验来看看怎么判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,引导学生仔细观察波传到狭缝时的情况,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,当狭缝与振动方向一致时,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,弹簧上疏密相间的波均能顺利通过狭缝传播到木板另一
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,有部分振动能通过狭缝。
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,根据是否能发生偏振,我们可以判断一个机械波是横波还是纵波。
虽然这种方法对判断机械波并非必要,但我们可以借助这种方法来判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察随着检偏器Q的转动屏上光照强度的变化)
师:请大家看这个薄片,它在我们这个演示实验中的作用与前面的带有狭缝的木板类似,它上面有一个特殊的方向称透振方向,只有振动方向与透振方向平行的光波才能透过偏振片,下面请大家认真观察。
现象1:用一个起偏器观察自然光,偏振片是透明的,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:与前面纵波实验类比得到的。
师:大家有没有考虑过假如波是横波而且沿各个方向都有振动的情况呢?
(学生默然,教师继续演示)
现象2:加上检偏器Q,当Q的透振方向与P的透振方向一致时,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:现在大家能判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相同,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才我们看到的三个现象呢?
(学生基本上能根据与机械波类比解释实验现象,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,通常看到的绝大部分光都是偏振光,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.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,鼓励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。
普通光源(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、相位不一定相同——为非相干光。
2.激光及其产生
(1)概念:激光准确内涵是“辐射的受激发射的光放大”。
(2)产生机理: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、方向等完全相同的光,这种光叫做激光。
3.激光的发展史
1958年,贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文,奠定了激光发展的基础。
1960年,美国加利福尼亚州休斯航空公司实验室的研究员梅曼发明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X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。
(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.下列说法正确的是()
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:B
2.纵波不可能产生的现象是()
A.偏振现象
B.反射现象
C.折射现象
D.衍射现象
答案:A
3.如图所示,太阳光照射到两种介质的界面上。
关于反射光和折射光,下列说法正确的是()
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,折射光垂直于纸面振动
答案:BC
4.对激光的认识,以下说法正确的是()
A.普通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:CD
5.两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强,然后又减弱到零
B.透过的光强先增强,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强
D.透过的光强先增强,再减弱,然后又增强
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,这样很不方便。
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,偏振片的透振方向一致,且都与水平面成45°角,如图所示,当夜晚行车时,就能避免对方灯光刺眼,且司机对自己车灯发出的光感觉和不加偏振片相同。
试述其原理。
答案:相向运动的车偏振片透振方向互相垂直,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.如图所示,将上一偏振片慢慢顺时针旋转,屏上的光的亮度开始逐渐________,当它转到90°时,屏上光亮度将最________(填“暗”“亮”),继续转到180°时光由最________变为最________。
如此每转90°,交替变化一次(设开始时上、下两偏振片平行且透振方向完全一致)
答案:变暗,暗,暗,亮
8.关于激光所具有的特点,下列说法中正确的是()
A.激光相干性好B.激光平行度好
C.激光亮度高D.激光易色散
答案:ABC
9.以下说法正确的是()
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:ABD
10.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B.方向性好,平行度高的特点
C.亮度高的特点D.单色性好的特点
答案:C
11.2001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贡献,激光是一种电磁波,某种排版系统中激光频率为4×1014Hz,则该激光的波长为()
A.0.25μm B.0.50μm
C.0.75μm D.1.33×106m
答案:C
12.以下说法正确的是()
①光的偏振现象说明光是电磁波②紫外线是原子外层电子受激发产生的③泊松亮斑是一种光的衍射现象④原子自发辐射的光是激光
A.①B.②③C.①②③④D.①②③
答案:B。