人教版高中物理选修（3-4）-13.6《光的偏振》课件

1、第六节第六节 光的偏振光的偏振 问题：光的干涉和衍射现象表问题：光的干涉和衍射现象表明光是一种波我们知道波有横波明光是一种波我们知道波有横波和纵波，那么，光波是横波还是纵和纵波，那么，光波是横波还是纵波呢？波呢？ 机械横波与纵波的区别机械横波与纵波的区别机械波穿过狭缝机械波穿过狭缝一、横波与偏振现象一、横波与偏振现象 只有横波有偏振现象只有横波有偏振现象 而纵波无偏振问题而纵波无偏振问题-用用偏振片偏振片检验检验 通光方向通光方向P通通不通不通 受上面实验的启发，我们可以利用类似的实验来受上面实验的启发，我们可以利用类似的实验来判断光波是横波还是纵波判断光波是横波还是纵波 偏振片由特定的材料制

2、成，它上面有一个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方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片偏振片对光波的作用就像上图中的狭片偏振片对光波的作用就像上图中的狭缝对于机械波的作用一样缝对于机械波的作用一样 现在利用偏振片代替上面的带有狭缝的木现在利用偏振片代替上面的带有狭缝的木板，来做光学实验板，来做光学实验 当只有一块偏振片时，以光当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变透射光的强度不变当两块偏振片的透振方向平当两块偏振片的透振方向平行时

3、，透射光的强度最大，行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振片时但是，比通过一块偏振片时要弱要弱当两块偏振片的透振方向垂当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，直时，透射光的强度最弱，几乎为零几乎为零. .二、产生上述现象的原因二、产生上述现象的原因1 1、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传、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动的光波的强度都相同这种光叫做自然光自然光 . .2 2、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之、自然光通过第一个

4、偏振片（叫做起偏器）之后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过也就是说，通过第一个偏振片光波才能通过也就是说，通过第一个偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着的光波，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一个特定的方向振动这种光叫做偏振光偏振光3 3、通过第一个偏振片的偏振光再通过第二个偏、通过第一个偏振片的偏振光再通过第二个偏振片（称为振片（称为检偏器检偏器）时，如果两个偏振片的透）时，如果两个偏振片的透振方向平行，那么，通过第一个偏振光的振动振方向平行，那么，通过第一个偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向

5、平行，透射光方向跟第二个偏振片的透振方向平行，透射光的强度最大的强度最大4 4、如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏、如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂直，偏振光不能通过第二个偏振片，透射光的直，偏振光不能通过第二个偏振片，透射光的强度为零强度为零 所以，光是一种横波所以，光是一种横波 光是一种电磁波光是一种电磁波电磁波是横波，电磁波是横波， 光波当然是横波光波当然是横波电磁波中，电磁波中，E和和B的振动方向都与波方向垂直的振动方向都与波方向垂直光波的感光作用和生理作用，主要是光波的感光作用和生理作用，主要是

6、E所引起的所引起的E的振动的振动-光振动光振动在与光波传播方向垂直的平面内，光振动可沿任在与光波传播方向垂直的平面内，光振动可沿任意方向。意方向。自然光自然光-光振动沿各个方向均匀分布光振动沿各个方向均匀分布偏振光偏振光-光振动沿着特定的方向光振动沿着特定的方向光是横波的另一种理解：光是横波的另一种理解：光波是横波，光波是横波，E E、HH、v v三者都是垂直的。三者都是垂直的。 在光波里，可引起人的视觉的只有在光波里，可引起人的视觉的只有 E E 矢量（光矢量）。矢量（光矢量）。光矢量光矢量振动面振动面v0HE光源直接发光光源直接发光-自然光自然光通常看到的绝大多数光通常看到的绝大多数光-偏

7、振光偏振光垂直于纸面振动垂直于纸面振动在纸面内振动在纸面内振动i1n2n光在反射折射时的偏振光在反射折射时的偏振自然光射到两种介质自然光射到两种介质的界面上，如果光入的界面上，如果光入射方向合适，使射方向合适，使反射反射光和入射光垂直光和入射光垂直。反射光和折射光都是反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向偏振光，且偏振方向互相垂直互相垂直。照相时，有关偏振的应用照相时，有关偏振的应用立体电影与光的偏振立体电影与光的偏振汽车驾驶员，有关偏振的应用汽车驾驶员，有关偏振的应用偏振光的应用偏振光的应用日常生活中应用偏振光的实例：日常生活中应用偏振光的实例：液晶显示液晶显示照相机镜头前装一片偏振滤光片可减

8、弱反射光，照相机镜头前装一片偏振滤光片可减弱反射光，使相片更清晰使相片更清晰 例如拍摄水下的景物或展览橱窗中的陈列品的照片时，例如拍摄水下的景物或展览橱窗中的陈列品的照片时，由于水面或玻璃会反射出很强的反射光，使得水面下由于水面或玻璃会反射出很强的反射光，使得水面下的景物和橱窗中的陈列品看不清楚，摄出的照片也不的景物和橱窗中的陈列品看不清楚，摄出的照片也不清楚如果在照相机镜头上加一个偏振片，使偏振片清楚如果在照相机镜头上加一个偏振片，使偏振片的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以把这些的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以把这些反射光滤掉，而摄得清晰的照片；此外，还有立体电反射光滤掉，而摄

9、得清晰的照片；此外，还有立体电影、消除车灯眩光等等影、消除车灯眩光等等 汽车车灯汽车车灯 汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为了避免双汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为了避免双方车灯的眩目，司机都关闭大灯，只开小灯，放慢车速，以方车灯的眩目，司机都关闭大灯，只开小灯，放慢车速，以免发生车祸。如驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏免发生车祸。如驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，而且规定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面振片，而且规定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成成45度角，那么，司机从前窗只能看到自已的车灯发出的光，度角，那么，司机从前窗只能看到自已的车灯

10、发出的光，而看不到对面车灯的光，这样，汽车在夜间行驶时，即不要而看不到对面车灯的光，这样，汽车在夜间行驶时，即不要熄灯，也不要减速，可以保证安全行车。熄灯，也不要减速，可以保证安全行车。另外，在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周围建筑物的另外，在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁不开。由于光玻璃上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁不开。由于光是横波，所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方是横波，所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向振动的。因此，只需向振动的。因此，只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏带一副只能透射竖直方向偏振光的

11、偏振太阳镜便可挡住部分的散射光振太阳镜便可挡住部分的散射光。 观看立体电影观看立体电影: :在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们同时分别拍下摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们同时分别拍下同一物体的两个画像，放映时把两个画像同时映在银幕同一物体的两个画像，放映时把两个画像同时映在银幕上。如果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面，上。如果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面，就可以使观众得到立体感。为此，在放映时，两个放放就可以使观众得到立体感。为此，在放映时，两个放放像机每个放像机镜头上放一个偏振片，像机每个放像机

12、镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏两个偏振片的偏振化方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜振化方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜，左，左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同，这样，方向相同，这样，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察，在人的脑海中就形成立体化的影像了观察，在人的脑海中就形成立体化的影像了。 偏光镜头偏光镜头 立体电影立体电影生物的生理机能与偏振光生物的生理机能与偏振光 人的眼睛

13、对光的偏振状态是不能分辨的，但某些人的眼睛对光的偏振状态是不能分辨的，但某些昆虫的眼睛对偏振却很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三昆虫的眼睛对偏振却很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支复眼、两支复眼，每个复眼包含有支复眼、两支复眼，每个复眼包含有6300个个小眼，这小眼，这些小眼能些小眼能根据太阳的偏光确定太阳的方位根据太阳的偏光确定太阳的方位，然后以太，然后以太阳为定向标来判断方向，所以蜜蜂可以准确无误地把阳为定向标来判断方向，所以蜜蜂可以准确无误地把它的同类引到它所找到的花丛。它的同类引到它所找到的花丛。 再如在沙漠中，如果不带罗盘，人是会迷路的，再如在沙漠中，如果不带罗盘，人是会迷路的，但是沙漠中有一

14、种蚂蚁，它能但是沙漠中有一种蚂蚁，它能利用天空中的紫外偏光利用天空中的紫外偏光导航导航，因而不会迷路。，因而不会迷路。 液晶显示器是一个由上下两片导电玻制成的液晶显示器是一个由上下两片导电玻制成的液晶盒，盒内充有液晶，四周用密封材料液晶盒，盒内充有液晶，四周用密封材料胶框密封，盒的两个外侧贴有偏光片。胶框密封，盒的两个外侧贴有偏光片。 偏振现象的应用：液晶显示偏振现象的应用：液晶显示偏振现象的应用：液晶显示偏振现象的应用：液晶显示如果有光线进入如果有光线进入,通过第通过第一个偏振片后，将被液晶分子一个偏振片后，将被液晶分子逐渐改变偏振方向逐渐改变偏振方向.由于光线由于光线沿着分子排列的方向传播

15、，光沿着分子排列的方向传播，光线最终将从另一端射出线最终将从另一端射出如果两玻璃板之间加上电如果两玻璃板之间加上电压，分子排列方向将与电场方压，分子排列方向将与电场方向平行，光线由于不能扭转将向平行，光线由于不能扭转将不会通过第二个极板不会通过第二个极板液晶显示器就是利用这液晶显示器就是利用这一特性，在上下两片栅栏一特性，在上下两片栅栏相互垂直的偏光板之间充相互垂直的偏光板之间充满液晶，利用电场控制液满液晶，利用电场控制液晶的转动晶的转动不同的电场大不同的电场大小就会形成不同的灰阶亮小就会形成不同的灰阶亮度度偏振现象的应用：液晶显示偏振现象的应用：液晶显示例两个偏振片紧靠在一起将它们放在一盏灯的例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前面以致没有光通过如果将其中的一片旋转180180度，在旋转过程中，将会产生下述的哪一种现象度，在旋转过程中，将会产生下述的哪一种现象（ ）A A、透过偏振片的光强先增强，然后又减少到零、透过偏振片的光强先增强，然后又减少到零B B、透过偏振片的光强光增强，然后减少到非零的、透过偏振片的光强光增强，然后减少到非零的最小值最小值CC、透过偏振片的光强在整个过程中都增强、透过偏振片的光强在整个过