高二物理下学期光的偏振和激光

1、光的偏振光的偏振（一）光的偏振（一）光的偏振2 2、光偏振的实验演示、光偏振的实验演示1 1、机械波的偏振、机械波的偏振（2 2）横波具有偏振现象，纵波不具有这样的特性。）横波具有偏振现象，纵波不具有这样的特性。这就是横波与纵波的区别这就是横波与纵波的区别3 3、光具有偏振说明、光具有偏振说明：(1)(1)自然光自然光通过一个通过一个偏振片偏振片(2)(2)偏振光偏振光通过旋转的通过旋转的检偏器检偏器结结论论（1 1）横波只沿着某一个特定的方向振动这种现象）横波只沿着某一个特定的方向振动这种现象称为波的偏振。称为波的偏振。旋转偏振片旋转偏振片P P的的过程中，透射光过程中，透射光的强度不变。的

2、强度不变。光强发生变化，两光强发生变化，两片相垂直时透射光片相垂直时透射光的强度最弱。的强度最弱。光是一种横波光是一种横波4 4、常见光的偏振现象及应用、常见光的偏振现象及应用自然光：自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着太阳、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，这种光叫做自然各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光。光。偏振光：偏振光：自然光通过偏振片时，只有振动方向跟偏自然光通过偏振片时，只有振动方向跟偏振片的透射方向一致时的光波才能通过，也就是说，振片的透射

3、方向一致时的光波才能通过，也就是说，通过偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只通过偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动，这种光叫做偏振光。沿着一个特定的方向振动，这种光叫做偏振光。偏振片（也叫起偏器或检偏器）：偏振片（也叫起偏器或检偏器）：由特定的材料由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向），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。只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片。（1 1）除了从光源（如太阳、电灯等）直接发出）除了从光源（如太阳、电灯等）直接发出的光以外，通常看到的绝大多数是反

4、射、折射的光以外，通常看到的绝大多数是反射、折射光是偏振光。光是偏振光。 自然光射到两种介质的界面时，当反射光自然光射到两种介质的界面时，当反射光与折射光之间的夹角为与折射光之间的夹角为90900 0，反射光与，反射光与折折射光射光就都是偏振光，并且两偏振方向互相垂直。就都是偏振光，并且两偏振方向互相垂直。例例1 1：计算自然光从空气射到折射率为计算自然光从空气射到折射率为4/34/3的水的水面时，当入射角为多大时使反射光和折射光均面时，当入射角为多大时使反射光和折射光均为偏振光？（假设光在玻璃中的折射率相同）为偏振光？（假设光在玻璃中的折射率相同）析与解析与解.检偏器检偏器线偏振光线偏振光偏

5、振片偏振片P明明. . . .自然光自然光线偏振光线偏振光.演示实验（演示实验（1）：自然光通过一个偏振片）：自然光通过一个偏振片自然光自然光.偏振片偏振片P明明. . . .自然光自然光线偏振光线偏振光.演示实验（演示实验（1）：自然光通过一个偏振片）：自然光通过一个偏振片自然光自然光.线偏振光线偏振光偏振片偏振片P明明. . . .自然光自然光线偏振光线偏振光.演示实验（演示实验（1）：自然光通过一个偏振片）：自然光通过一个偏振片自然光自然光.线偏振光线偏振光偏振片偏振片P明明. . . .自然光自然光线偏振光线偏振光.演示实验（演示实验（1）：自然光通过一个偏振片）：自然光通过一个偏振片

6、自然光自然光.自然光自然光线偏振光线偏振光偏振片偏振片P明明. . . .自然光自然光线偏振光线偏振光.演示实验（演示实验（1）：自然光通过一个偏振片）：自然光通过一个偏振片自然光自然光.检偏器检偏器偏振片偏振片P明明自然光自然光线偏振光线偏振光线偏振光线偏振光. . . .自然光自然光线偏振光线偏振光.演示实验（演示实验（1）：自然光通过一个偏振片）：自然光通过一个偏振片现象：偏振片旋转过程中透射光的强度不变现象：偏振片旋转过程中透射光的强度不变. . . .起偏器起偏器P P检偏器检偏器Q Q自然光自然光线偏振光线偏振光偏振片偏振片偏振片偏振片2I0 20cos2I演示实验（演示实验（2）

7、：偏振光通过旋转的）：偏振光通过旋转的 检偏器，光强发生变化检偏器，光强发生变化. . . .起偏器起偏器P P检偏器检偏器Q Q自然光自然光线偏振光线偏振光演示实验（演示实验（2）：偏振光通过旋转的）：偏振光通过旋转的 检偏器，光强发生变化检偏器，光强发生变化. . . .起偏器起偏器P P检偏器检偏器Q Q自然光自然光线偏振光线偏振光演示实验（演示实验（2）：偏振光通过旋转的）：偏振光通过旋转的 检偏器，光强发生变化检偏器，光强发生变化. . . .起偏器起偏器P P检偏器检偏器Q Q自然光自然光线偏振光线偏振光演示实验（演示实验（2）：偏振光通过旋转的）：偏振光通过旋转的 检偏器，光强发

8、生变化检偏器，光强发生变化. . . .起偏器起偏器P P检偏器检偏器Q Q自然光自然光线偏振光线偏振光演示实验（演示实验（2）：偏振光通过旋转的）：偏振光通过旋转的 检偏器，光强发生变化检偏器，光强发生变化. . . .起偏器起偏器P P检偏器检偏器Q Q自然光自然光线偏振光线偏振光演示实验（演示实验（2）：偏振光通过旋转的）：偏振光通过旋转的 检偏器，光强发生变化检偏器，光强发生变化. . . .起偏器起偏器P P检偏器检偏器Q Q自然光自然光线偏振光线偏振光演示实验（演示实验（2）：偏振光通过旋转的）：偏振光通过旋转的 检偏器，光强发生变化检偏器，光强发生变化. . . .起偏器起偏器P

9、 P检偏器检偏器Q Q自然光自然光线偏振光线偏振光两偏振片的偏振化方向相互垂直两偏振片的偏振化方向相互垂直 光强为零光强为零演示实验（演示实验（2）：偏振光通过旋转的）：偏振光通过旋转的 检偏器，光强发生变化检偏器，光强发生变化n1n2iSr析与解：析与解：090i r sinsininr3tan4i n 53i0偏振光的种类 线偏振光：让自然光通过一个起偏振器件后，只有一个方向的偏振光能够通过这个器件，我们就得到了线偏振光。线偏振光的振动方向是确定的。 部分偏振光：如果线偏振光中混有一部分自然光，也就是说，这种光包含着各种方向的偏振光，而在某一方向的上体现出偏振的优势。这就是部分偏振光。 园

10、偏振光：这种光的偏振方向是有规律的旋转着的。而光矢量在旋转过程中的强度是保持一定的。也就是光矢量是沿着一个园旋转的。这就是园偏振光。在我们的观察时间段中平均后，园偏振光看上去是与自然光一样的。但是园偏振光的偏振方向是按一定规律变化的，而自然光的偏振方向变化是随机的，没有规律的。 椭园偏振光：这种光的偏振方向也是在规律的旋转着的，但是它的光矢量在旋转过程中强度也在变化。也就是光矢量是沿着一个椭园旋转的。椭园偏振光在观察时间段里平均后的结果与部分偏振光相似。但是与部分偏振光不同，它的偏振方向以及光矢量的大小是按一定规律变化的。四种偏振光：偏振光的应用 1光弹效应测量应力场分布：主要用来测量建筑构件

11、、机械零部件在工作状态下内部的应力分布及其变化。 2偏振现象在摄影技术中的应用：偏光镜的用途之一是为了更清楚的拍摄水中的物体和鱼类等。可大大减小反射光的影响，拍到清晰的金鱼照片。 3电光效应：可作为高速开关，如高速摄影、光速测量中的光切割器等。近年来则更多地用作脉冲激光器的Q开关。例例2 2：在杨氏干涉实验装置的双缝后面各放置一个在杨氏干涉实验装置的双缝后面各放置一个偏振片，若两个偏振片的透振方向相互垂直，则偏振片，若两个偏振片的透振方向相互垂直，则（ ）A A、光屏上仍有干涉条纹，但亮条纹的亮度减小、光屏上仍有干涉条纹，但亮条纹的亮度减小 B B、光屏上仍有干涉条纹，但亮条纹的亮度增大、光屏

12、上仍有干涉条纹，但亮条纹的亮度增大C C、干涉条纹消失，光屏上一片黑暗、干涉条纹消失，光屏上一片黑暗D D、干涉条纹消失，但仍有光射到光屏上。、干涉条纹消失，但仍有光射到光屏上。C C例例3：对光的偏振，以下认识哪些是正确的对光的偏振，以下认识哪些是正确的（ ）A、振动方向只在某一个平面内的光是偏振光、振动方向只在某一个平面内的光是偏振光B、从电灯等光源直接出来的光本身就是偏振光、从电灯等光源直接出来的光本身就是偏振光C、转动偏振片去看电灯光，看到透射光亮度无、转动偏振片去看电灯光，看到透射光亮度无变化，说明透射光不是偏振光变化，说明透射光不是偏振光D、光的偏振现象使人们认识到光是一种横波。、

13、光的偏振现象使人们认识到光是一种横波。AD2、自发发射：一般光源自发地发出光，所发出的光频率不一、相差不稳定、方向不同。这种是自然光，即普通光。3、受激发射：原子受到外来光子的激发，会发射出与这个外来光子“四同”（同频率、同相差、同偏振、同传播方向）的光，这种就是激光。激光的特点及其应用激光的特点及其应用特点特点(与普通光与普通光)相干相干性好性好平行平行度好度好亮度高亮度高特点内容特点内容频率单一，相差恒定，频率单一，相差恒定，易发生干涉现象，可易发生干涉现象，可像无线电波一样调制。像无线电波一样调制。激光的方向性非常好，激光的方向性非常好，是一束几乎不发散的是一束几乎不发散的平行光，可以会

14、聚到平行光，可以会聚到很小的点上。很小的点上。激光能在很小的空间、激光能在很小的空间、很短的时间内集中很很短的时间内集中很大的能量大的能量应用应用光纤通信光纤通信光的干涉光的干涉激光全息照相激光全息照相测距和跟踪目标测距和跟踪目标DVD、CD唱片、唱片、计算机光盘计算机光盘“光刀光刀”激发核反应激发核反应全息照相概述 “全息”是指物体发出的光波的全部信息：既包括振幅或强度，也包括相位。 普通照相使用透镜成像原理，底片上化学反应的强度直接由物体各处的明暗决定，即由入射光波的强度决定。而全息照相不但记录了入射光波的强度，也记录了入射光波的相位。 所谓全息照片就是一种记录被摄物体反射（或透射）光波中

15、全部信息的先进照相技术。全息照片不用一般的照相机，而要用一台激光器。激光束用分光镜一分为二，其中一束照到被拍摄的景物上。另一束直接照到感光胶片即全息干板上。当光束被物体反射后，其反射光束也照射在胶片上，就完成了全息照相的摄制过程 全息照相的拍摄原理 拍摄全息照片的基本光路大致如图。一激光光源（波长为 ）的光分成两部分：直接照射到底片上的叫参考光；另一部分经物体表面散射的光也照射到照相底片，称为物光。参考光和物光在底片上各处相遇时将发生干涉，底片记录的即是各干涉条纹叠加后的图像。全息照相的观察原理观察全息照片的光路图如右图：全息照相的观察原理全息照片不同于普通照片,其底片不显示物体的形象,而是干涉条纹叠加后的图像。冲洗时只是改变了不同部分的透光性。观察时,需利用与拍照时同频率的光的衍射原理。所有发光点的对应的衍射条纹会使人眼看到一个处于原来位置的完整的立体虚像。全息照相的特点 1.全息照片衍射形成的立体虚像是一个真正立体的,当人眼换一个位置时,便可以看到物体的侧面像,即物体上原来被挡住的部分也可以看到。 2.即使是全息照片的一块残片,也可以看到整个物体的立体象.因为拍摄照片时,物体上的点发出的物光在整个底片上处处与参考光发生干涉,也就是说,在底片上处处都有某一点的记录。 全息技术的应用 在全息照相的基础上，