人教版(新教材)高中物理选择性必修一学案：4 6 光的偏振 激光

人教版（新教材）高中物理选择性必修第一册PAGEPAGE1第6节光的偏振激光核心素养物理观念科学思维科学态度与责任1.认识振动中的偏振现象。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.了解激光的特点和应用，应用激光观察全息照片。掌握偏振及激光的应用。体验现代科技的神奇、培养对科学的兴趣。知识点一偏振、光的偏振、偏振现象的应用〖观图助学〗如图所示是立体电影中的图片。为什么立体电影会产生如此神奇的效果？〖提*示〗立体电影同时放映着从不同角度同时拍摄的场景，且这两台放映机采用互相垂直的偏振光进行放映，只有戴上偏振方向也互相垂直的偏振光眼镜，才能保证每只眼镜正好通过与其检偏方向相同的偏振光，再经人的大脑整合，形成强烈立体感的场景。1.横波与纵波的特点横波中各点的振动方向总与波的传播方向垂直。纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上。横波有偏振现象。2.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.光的偏振偏振现象只有沿偏振片的“透射方向”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把偏振片装在照相机镜头前②电子表的液晶显示〖思考判断〗(1)偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同。(×)(2)自然光通过偏振片后成为偏振光。(√)(3)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。(√)(4)如果偏振片的透振方向与偏振光的振动方向垂直，偏振光不能透过偏振片。(√)(5)光的偏振现象说明光是一种纵波。(×)(6)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。(×)只有横波才存在偏振现象，纵波不存在偏振现象。起偏器和检偏器都是偏振片。

知识点二激光激光的特点及其应用特点性质应用相干性只有频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的光才是相干光。激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性光纤通信平行度激光的平行度非常好，在传播很远的距离后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高亮度它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量用激光束切割、焊接；医学上可以用激光做“光刀”；激发核反应等〖思考判断〗(1)激光是自然界普遍存在的一种光。(×)(2)激光是一种人工产生的相干光。(√)(3)用激光做双缝干涉实验这是应用了激光具有高度的相干性的特点。(√)(4)激光精确测距利用激光的平行度好的特点。(√)(5)激光切割利用激光平行度好的特点。(×)自然界中并不存在激光。激光笔应用了激光平行度好的特点。

核心要点自然光和偏振光〖观察探究〗如图所示，取一个偏振片P，让阳光通过偏振片P，在P的另一侧观察，可以看到偏振片是透明的；在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，会看到什么现象？这说明什么？〖提*示〗会看到在旋转Q时光的亮度发生变化。〖探究归纳〗1.偏振片和透振方向偏振片由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，只有沿着某个特定方向振动的光波才能顺利通过偏振片，这个方向叫作“透振方向”。2.光的偏振现象表明光是横波。3.自然光与偏振光的比较自然光(非偏振光)偏振光不同点光的来源直接从光源发出的光自然光通过起偏器后的光或由某种介质反射或折射的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所有方向，且沿各个方向振动的光波的强度都相同在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某个特定方向(与起偏器透振方向一致)相同点不管是自然光还是偏振光，传播方向与振动方向一定垂直〖试题案例〗〖例1〗(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的透振方向平行B.只有将B绕OO′轴顺时针旋转90°，屏上透射光的强度才会最弱，几乎为零C.将A、B中的任意一个绕OO′轴旋转90°，屏上透射光的强度都会最弱，几乎为零D.将A沿顺时针旋转180°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零〖解析〗当A、B两偏振片的透振方向平行时，光屏上光的强度最大；当二者透振方向垂直时，光屏上光的强度最弱，几乎为零，由此可知选项A、C正确。〖答案〗AC方法凝炼(1)自然光通过一个偏振片成为偏振光，透射光的偏振方向与偏振片的放置有关，但光的强度与偏振片的方向无关。(2)偏振光通过偏振片时，透光的强度与偏振光的振动方向和偏振片的透振方向的夹角大小有关。〖针对训练1〗如图所示，让太阳光(自然光)通过M上的小孔S后照射到M右方的偏振片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，下列判断中正确的是()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.光屏上亮度基本不变C.光屏上亮、暗交替变化出现D.光屏上只有一条亮线随偏振片的转动而转动〖解析〗太阳光是自然光，光在垂直于光的传播方向的平面内，光的振动沿任意方向，且各个方向上的光振动强度相同，所以旋转偏振片只能改变光振动的方向，不能改变光的强度。〖答案〗B

核心要点激光及其应用〖要点归纳〗激光与自然光的区别自然光激光原子的发光方向及时刻不确定原子的发光方向及时刻相同颜色多样颜色单一不能发生干涉能发生干涉非相干光人工产生的相干光传播中发散严重平行度好、传播中几乎不发散亮度远远小于激光亮度高〖试题案例〗〖例2〗(多选)关于激光与自然光，下列说法正确的是()A.激光是只含一种频率的光，而自然光是含有各种色光频率的光，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，它们都具有波动特性D.相干性好是激光与普通光的根本区别〖解析〗激光的频率也有一定的范围，不能错误地理解激光单色性好的含义，所有的光都是由物质的原子发射的，故A、B项错误。〖答案〗CD方法凝炼激光的特点、作用以及与其对应的应用特点作用应用实例相干性好可进行调制、传递信息光纤通信、全息照相平行度好传播很远距离仍能保持一定强度，可精确测距、测速激光雷达可会聚于很小的一点，记录信息密度高DVD、VCD、CD机、计算机光驱亮度高可在很小空间、短时间内集中很大能量激光切割、焊接、打孔、医疗手术〖针对训练2〗激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是()A.激光是纵波B.频率相同的激光在不同介质中的波长相同C.两束频率不同的激光能产生干涉现象D.利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离〖解析〗激光是横波，A项错误；由公式v＝λf和n＝eq\f(c,v)可知频率相同的激光在不同介质中的波长不同，B项错误；两束频率不同的光无法形成干涉，C项错误；测距利用的是激光的平行度好的特点，D项正确。〖答案〗D1.(对光的偏振的理解)下列关于偏振光的说法正确的是()A.自然光就是偏振光B.沿着一个特定方向传播的光叫偏振光C.沿着一个特定方向振动的光叫偏振光D.单色光就是偏振光〖解析〗自然光不是偏振光，A错误；在某个确定方向上振动的光称为偏振光，B错误，C正确；单色光是指光的频率单一，偏振光是指光的振动方向单一，它们之间没有联系，即单色光可以是偏振光，也可以不是偏振光，D错误。〖答案〗C2.(光的偏振)如图所示，让自然光照射到P、Q两偏振片上，当P、Q两偏振片的透振方向夹角为多少度时，透射光的强度最弱()A.0° B.30° C.60° D.90°〖解析〗两偏振片透振方向相同时透过的偏振光最强，两偏振片透振方向垂直时几乎没有偏振光透过。故选项D正确。〖答案〗D3.(光的偏振的应用)夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车的司机照射得睁不开眼睛，影响行车安全，若将汽车前灯玻璃和汽车前窗玻璃都改用偏振玻璃，使双方司机都看不见对方耀眼的灯光，但能看清自己车灯发出的光所照亮的物体，则所有的汽车前窗玻璃、前灯玻璃的透振方向应该是()A.前窗玻璃的透振方向是竖直的，前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，前灯玻璃的透振方向也是竖直的C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，前灯玻璃的透振方向是斜向左上45°D.前窗玻璃的透振方向和前灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°〖解析〗如果每辆汽车的前灯玻璃和司机座位前面的玻璃都改为偏振玻璃，并使它们的透振方向都跟水平方向成45°，就可以解决这个问题。这时，从对面车灯射来的偏振光，由于振动方向跟司机座位前玻璃上的透振方向垂直，所以不会射进司机眼里；而从自己车灯射出去的偏振光，由于振动方向跟自己窗玻璃上的透振方向相同，所以司机仍能看清自己车灯照亮的路面和物体。〖答案〗D4.(激光的应用)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，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