选修3-4 光的偏振

光的偏振●教课目的一、知识目标1. 经过实验，认识振动中的偏振现象，知道只有横波有偏振现象.2. 认识偏振光和自然光的差别，从光的偏振现象知道光是横波.3. 认识平时有到的光多半是偏振光，认识偏振光在生产生活中的一些应用.二、能力目标1. 经过机械波的偏振实验和光的偏振实验掌握类比研究物理问题的方法.2. 经过对光的偏振应用的学习，提升应用知识解决实质问题的能力.三、德育目标经过课外活动察看光的偏振现象培育学生联系实质学习物理的观点和习惯.●教课要点光的偏振实验的察看和剖析.●教课难点光振动与自然光和偏振光的联系.●教课方法经过实验现象使学生认清机械波中横波的偏振现象，再经过机械波与光波的类比，实现轻松过渡，形成观点明确规律，并在应用中深入知识的理解.●教课器具柔嫩的长绳一根，带有狭缝的木板两块，金饰的弹簧一根，电气石晶体薄片或人造偏振片两片，投影仪 .●课时安排1课时●教课过程一、引入新课（一）复习横波和纵波的观点［师］请同学们回想一下机械波一节内容，举例谈谈什么是横波？什么是纵波？［生］振动方向和流传方向垂直的波叫横波，颤动水平软绳时产生的波就是横波，振动方向和流传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流传的波 .［师］经过前几节课的学习，我们知道光拥有颠簸性，那么光波终究是横波还是纵波呢？我们先经过一个实验来看看怎么判断一种波是横波仍是纵波.（二）偏振现象［演示一］介绍课本图 20—17 装置，教师演示，指引学生认真察看波传到狭缝时的状况，看波可否经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，波不受阻挡，能经过狭缝，而当狭缝与振动方向垂直时，波被狭缝挡住，不可以经过狭缝传到木板另一端，对弹簧上形成的纵波，不论狭缝如何搁置，弹簧上疏密相间的波均能顺利经过狭缝流传到木板另一侧 .［师］表达得不错，还有同学要增补吗？［生］在绳上横波流传过程中，当狭缝既不与振动方向平行也不与振动方向垂直时，有部分振动能经过狭缝 .［师］很好 . 横波的这类现象称为偏振现象，大家看到，纵波不会发生偏振现象，依据能否能发生偏振，我们能够判断一个机械波是横波仍是纵波 . 固然这类方法对判断机械波并不是必需，但我们能够借助这类方法来判断光波是横波仍是纵波.二、新课教课（一）光的偏振［演示二］（教师介绍装置，重申起偏器 P 和检偏器 Q的作用，演示同时指引学生认真察看跟着检偏器 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方的带有狭缝的木板近似，它上边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，下边请大家认真察看.［现象 1］用一个起偏器察看自然光，偏振片是透明的，以光的流传方向为轴旋转 P 时，透射光强度不变 . ［投影］［师］同学们能由此获得什么结论吗？［生］光是纵波 .［师］怎么获得这个结论的呢？［生］与前方纵波实验类比获得的.［师］大家有没有考虑过若是波是横波并且沿各个方向都有振动的状况呢？（学生沉默，教师持续演示）［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 . ［投影］［现象 3］以光流传方向为轴旋转时，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.［投影］［师］此刻大家能判断光是横波仍是纵波了吗？［生］能，是横波 .［师］那现象 1 是怎么回事呢？本来，我们这里用的太阳光源包括了垂直于传播方向上沿全部方向振动的光，并且各个方向振动的光波强度都同样，这类光叫自然光 . 经过起偏器后，这类光就成了偏振光，它只好沿某一特定方向振动.［师］哪位同学能来解说方才我们看到的三个现象呢？（学生基本上能依据与机械波类比解说实验现象，并明确光是一种横波.)（二）光振动图 20— 23［师］（投影右图）光是电磁波，从上图我们看到电场强度 E 和磁感觉强度B 的振动方向都与电磁波的流传方向垂直 . 而 E 的感光振动和生理作用是主要的， E 的振动称为光振动，上边提到的阳光等自然光，光振动沿各个方向是平均散布的，经过起偏器后光振动就只好沿透振方向振动成为偏振光 .（三）光的偏振现象的应用［师］其实，除了从太阳、电灯这样一些从光源直接发出的光外，往常看到的绝大多半光都是偏振光，请大家看课本图20— 20，在这里反射光和折射光都是偏振光，且二者偏振方向互相垂直.［投影］光的偏振现象的应用1.偏振滤光片2.车灯玻璃和挡风玻璃3.偏光眼镜（观看立体电影或立体电视）（指引学生剖析这些应用的原理，鼓舞学生从生产生活中查找偏振应用实例，条件允许还可教课生自制偏振片）三、小结（投影）演示实验，认识了机械波中横波的偏振现象类比实验，认识了光的偏振现象以及自然光与偏振光本节课我们经过剖析，理解了光是横波实例研究，认识了光的偏振现象的应用四、部署作业1.什么是自然光？什么是偏振光？为何说光是横波？2.阅读课后“阅读资料” 《立体电影与偏振》五、板书设计光的偏振一、偏振现象实验 1：甲：波经过狭缝乙：波不可以经过狭缝现象甲→乙转动中有部分波能经过狭缝丙：波能经过狭缝横波能发生偏振现象结果纵波不可以二、波的偏振实验 2：甲：光能经过P，转动 P 屏上光强不变乙：光能经过透振方向相互平行的P、Q丁：光不可以经过透振方向相互垂直的PQ乙→丁 Q转动过程中屏上光强变暗结果：太阳光是自然光经过起偏器后能产生偏振现象结论：光是横波三、光振动 E 矢量方向的振动四、光的偏振现象的应用（见投影）。

光的偏振一、知识点梳理1、自然光和偏振光的定义（1）光的偏振偏振光：自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，叫偏振光。

①光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波。

各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间，两两互相垂直。

②光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，因此将E的振动称为光振动。

③自然光。

太阳、电灯等普通光源直接发出的光，包含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，这种光叫自然光。

自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射和折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向互相垂直。

我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。

光振动垂直纸光振动在纸面2、偏振光的产生方式：（1）偏振光的理论意义（2）应用：利用偏振滤光片摄影、观看立体电影等。

3、激光（1）激光的定义：（2）激光的特点及应用：①频率单一；②相干性好；③平行度好（方向性好）；④亮度高（能在很小空间、很短时问内集中很大的能量）。

二、精选例题【例1】有关偏振和偏振光的下列说法中正确的有（BD）A.只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振B.只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振C.自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光D.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解：机械能中的横波能发生偏振。

自然光不一定非要通过偏振片才能变为偏振光。

本题应。

【例2】.下列有关光现象的说法中正确的是（AC ）A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变窄C．光异纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大D．光的偏振现象说明光是一种纵波。

6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。

【例1】两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯前面一直没有光通过，如果将其中的一片旋转180°，在旋转的过程中，将会()A．透过偏振片的光先增强，然后又减小到零B．透过偏振片的光先增强，然后又减小到非零的最小值C．透过偏振片的光在整个过程中都增强D．透过偏振片的光先增强，再减弱，然后又增强解析：当两个偏振片的偏振方向垂直时，没有光通过；当两个偏振片的偏振方向平行时，通过的光达最强。

在将其中的一片旋转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，然后又减小到零。

答案：A2偏振片是由特殊材料制成的，其“狭缝”用肉眼不能看见，它只允许振动方向与“狭缝”平行的光波通过。

通过偏振片后，自然光就变成了偏振光。

普通光源S发出的光经过偏振片时，后面的光屏是明亮的，说明光透过了偏振片，若转动偏振片，光屏上亮度不变，说明透过光的强度不变，由此可知，自然光沿着各个方向振动的光波的强度都相同。

【例2】有关偏振和偏振光的下列说法中正确的有()A．只有光波才能发生偏振，机械波不能发生偏振B．只有横波才能发生偏振，纵波不能发生偏振C．自然界中不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光D．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3．偏振现象的应用(1)摄影技术中的应用光的偏振现象有很多应用。

如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的照片时，由于水面或玻璃表面反射光的干扰，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，就可使反射来的偏振光不能进入照相机内，从而拍出清晰的照片，故人们把偏振滤光片叫做摄像机的“门卫”。

高中物理选修3-4知识点光的干涉、衍射和偏振1）光的干涉现象: 是波动特有的现象, 由托马斯•杨首次观察到。

（1）在双缝干涉实验中, 条纹宽度或条纹间距：λdL x =∆ L: 屏到挡板间的距离, d: 双缝的间距, λ: 光的波长, △x: 相邻亮纹（暗纹）间的距离（2）图象特点:中央为明条纹, 两边等间距对称分布明暗相间条纹。

红光（λ最大）明、暗条纹最宽, 紫光明、暗条纹最窄。

白光干涉图象中央明条纹外侧为红色。

2）光的颜色、色散A.薄膜干涉（等厚干涉）:图象特点: 同一条亮（或暗）条纹上所对应薄膜厚度完全相等。

不同λ的光做实验, 条纹间距不同单色光在肥皂膜上（上薄下厚）形成水平状明暗相间条纹B.薄膜干涉中的色散⑴、各种看起来是彩色的膜, 一般都是由于干涉引起的⑵、原理: 膜的前后两个面反射的光形成的⑶、现象: 同一厚度的膜, 对应着同一亮纹（或暗纹）⑷、厚度变化越快, 条纹越密白光入射形成彩色条纹。

C.折射时的色散⑴光线经过棱镜后向棱镜的底面偏折。

折射率越大, 偏折的程度越大⑵不同颜色的光在同一介质中的折射率不同。

同一种介质中, 由红光到紫光, 波长越来越短、折射率越来越大、波速越来越慢3）光的衍射: 单缝衍射图象特点: 中央最宽最亮；两侧条纹不等间隔且较暗；条纹数较少。

（白光入射为彩色条纹）。

光的衍射条纹: 中间宽, 两侧窄的明暗相间条纹（典例: 泊松亮斑）共同点: 同等条件下, 波长越长, 条纹越宽4）光的偏振: 证明了光是横波；常见的光的偏振现象: 摄影, 太阳镜, 动感投影片, 晶体的检测, 玻璃反光⑴偏振片由特定的材料制成, 它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向）, 只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片。

⑵当只有一块偏振片时, 以光的传播方向为轴旋转偏振片, 透射光的强度不变。

当两块偏振片的透振方向平行时, 透射光的强度最大, 但是, 比通过一块偏振片时要弱。

当两块偏振片的透振方向垂直时, 透射光的强度最弱, 几乎为零。