4.6 光的偏振 激光 -2023-2024学年高二物理同步学与练（人教版2019）（含答案）

4.6光的偏振激光-2023-2024学年高二物理同步学与练（人教版2019）（含答案）第6课光的偏振激光学习目标学习目标课程标准学习目标观察光的偏振现象，了解现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用。知道光是横波。1．知道光是横波。2．了解光的偏振现象，知道偏振是横波的特性。3．知道自然光和偏振光。4．了解偏振现象的实际应用。5．了解激光的特点及其应用。002预习导学（一）课前阅读：横波、纵波、机械波、电磁波、光波、干涉。（二）基础梳理一、光的偏振及其应用1.光的偏振(1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同.(2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个的方向振动的光.(3)偏振光的形成①让自然光通过形成偏振光.②让自然光在两种介质的界面发生反射和，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光.(4)光的偏振现象说明光是一种波.2.偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等.【概念衔接】自然光、偏振光、偏振片、反射、折射【拓展补充】只有横波才有偏振现象【即学即练】1.（多选）如图所示，电灯S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2.假设所有的汽车前窗玻璃和车灯玻璃均按同一要求设置，使司机不仅可以防止对方汽车强光的刺激，也能看清自己车灯发出的光所照亮的物体．以下措施中可行的是()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也是竖直的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．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向也是斜向右上45°【微点拨】光振动指的是电场的振动二、激光的特点及应用1．激光的特点及应用性质应用相干性：激光具有频率、相位差、偏振方向的特点，具有高度的相干性光纤通信平行度：激光的非常好，传播很远的距离仍能保持一定的强度激光，读取光盘上记录的信息等亮度高：它可以在很小的和很短的内集中很大的用激光束切割、焊接．医学上可以用激光做“光刀”、激发核反应等2.全息照相(1)与普通照相技术的比较普通照相技术所记录的只是光波的信息，而全息照相技术还记录了光波的信息．(2)原理：全息照片的拍摄利用了光的原理．3．激光全息照片的底片上记录了光的干涉条纹，含有被拍摄物体反射的光的所有信息，实现了照片的立体性．若照相时，被摄物体被挡住一部分，通过调整视线仍可看见被挡部分．照片被切开成两半，从一半上仍可看到物体的全像，照片就像一个观察物体的窗口．激光全息照相利用了激光________的性质．【概念衔接】普通光、相干光【拓展补充】激光可以产生高压【即学即练】1.(多选)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样．若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是()A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动E．将光源向远离双缝的位置移动2．（多选）准分子激光器利用氩气和氟气的混合物产生激光刀，可用于进行近视眼的治疗．用这样的激光刀对近视眼进行手术，手术时间短、效果好、无痛苦．关于这个治疗，以下说法中正确的是()A．近视眼是物体成像在眼球中的视网膜的前面，使人不能看清物体B．激光具有很好的方向性，用激光刀可以在非常小的面积上对眼睛进行手术C．激光治疗近视眼手术是对视网膜进行修复D．激光治疗近视眼手术是对角膜进行切削E．激光治疗近视眼手术是利用激光的相干性好【微点拨】用激光更容易完成干涉、衍射实验（三）预习作业1．判断题（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．()（3）．全息照相技术只能记录光波的强弱信息．()2．在拍摄水面下的景物时,应在照相机镜头前装一个偏振滤光片,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003探究提升环节一光的偏振及其应用思考：1．如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧．旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是()A．A、B均不变B．A、B均有变化C．A不变，B有变化D．A有变化，B不变2．如图所示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。设起偏器和检偏器透振方向相同，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，表示温度变化越小环节二激光特点及其应用问题探究：（多选）关于激光的应用，下列说法中正确的是()A．光纤通信是应用激光相干好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中进行信息传递B．计算机内用“磁头”可读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度好的特点来进行的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E．激光打孔是应用了激光相干性好的特点004体系构建(1)自然光与偏振光的比较类别自然光(非偏振光)偏振光光的来源从普通光源发出的光自然光通过起偏器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光沿任意方向振动，且沿各个方向振动的光的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内，光沿特定方向振动(2)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。005记忆清单一、光的偏振及其应用★学习聚焦：(1)自然光：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。(2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。(3)偏振光的形成①让自然光通过偏振片形成偏振光。②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光。(4)光的偏振现象说明光是一种横波。二、激光特点及其应用★学习聚焦：人造060601强化训练1、（多选）如图所示，P是一个偏振片，P的透振方向(用带箭头的实线表示)为竖直方向。下列四种入射光束中照射P时能在P的另一侧观察到透射光的是()A．太阳光B．沿竖直方向振动的光C．沿水平方向振动的光D．沿与竖直方向成45°角振动的光2、（多选）食品安全检验中碳水化合物(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.以下说法中正确的是()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处光强度最强，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处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α3．（多选）下列有关光学现象的说法正确的是()A.光从光疏介质射入光密介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射B.做双缝干涉实验时，仅用红光替代紫光，相邻亮条纹间距变大C.在白光下观察肥皂泡，其表面的相邻各条纹是等间距的D.光的偏振现象表明光是横波4、（多选）电子表的显示屏利用了液晶的旋光性,当液晶上不加电压时,偏振光通过液晶时偏振方向会旋转90°,这就是液晶的旋光性,如果在液晶上加上电压,则旋光性消失。有一种电子表的显示屏是透明的,而在显示数字时,数字的笔画处不透光,则关于该显示屏,下列说法正确的是()A.上下两个偏振片的透振方向相互垂直B.上下两个偏振片的透振方向相互平行C.笔画处为透明电极,因此加上电压时变为不透明的D.笔画处没有电极,其余部分为透明电极5.（多选）所图所示，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6．（多选）如图所示，一束自然光通过起偏器照射到光屏上，则图中光屏上发亮的有(起偏器上用箭头表示其透射方向)()7、(多选)下列说法正确的是()A．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度B．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象C．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的色散现象D．泊松亮斑是光的衍射现象，全息照相的拍摄利用了激光的相干性E．光纤通信和医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理8．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像更清晰D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹

第6课光的偏振激光学习目标学习目标课程标准学习目标观察光的偏振现象，了解现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用。知道光是横波。1．知道光是横波。2．了解光的偏振现象，知道偏振是横波的特性。3．知道自然光和偏振光。4．了解偏振现象的实际应用。5．了解激光的特点及其应用。002预习导学（一）课前阅读：横波、纵波、机械波、电磁波、光波、干涉。（二）基础梳理一、光的偏振及其应用性质应用相干性：激光具有频率、相位差、偏振方向的特点，具有高度的相干性光纤通信平行度：激光的非常好，传播很远的距离仍能保持一定的强度激光，读取光盘上记录的信息等亮度高：它可以在很小的和很短的内集中很大的用激光束切割、焊接．医学上可以用激光做“光刀”、激发核反应等2.全息照相(1)与普通照相技术的比较普通照相技术所记录的只是光波的信息，而全息照相技术还记录了光波的信息．(2)原理：全息照片的拍摄利用了光的原理．3．激光全息照片的底片上记录了光的干涉条纹，含有被拍摄物体反射的光的所有信息，实现了照片的立体性．若照相时，被摄物体被挡住一部分，通过调整视线仍可看见被挡部分．照片被切开成两半，从一半上仍可看到物体的全像，照片就像一个观察物体的窗口．激光全息照相利用了激光________的性质．答案：1．激光的特点及应用性质应用相干性：激光具有频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的特点，具有高度的相干性光纤通信平行度：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激光测距，读取光盘上记录的信息等亮度高：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1．激光的特点及应用性质应用相干性：激光具有频率、相位差、偏振方向的特点，具有高度的相干性光纤通信平行度：激光的非常好，传播很远的距离仍能保持一定的强度激光，读取光盘上记录的信息等亮度高：它可以在很小的和很短的内集中很大的用激光束切割、焊接．医学上可以用激光做“光刀”、激发核反应等2.全息照相(1)与普通照相技术的比较普通照相技术所记录的只是光波的信息，而全息照相技术还记录了光波的信息．(2)原理：全息照片的拍摄利用了光的原理．3．激光全息照片的底片上记录了光的干涉条纹，含有被拍摄物体反射的光的所有信息，实现了照片的立体性．若照相时，被摄物体被挡住一部分，通过调整视线仍可看见被挡部分．照片被切开成两半，从一半上仍可看到物体的全像，照片就像一个观察物体的窗口．激光全息照相利用了激光________的性质．答案：1．激光的特点及应用性质应用相干性：激光具有频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的特点，具有高度的相干性光纤通信平行度：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激光测距，读取光盘上记录的信息等亮度高：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2.全息照相(1)与普通照相技术的比较普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息，而全息照相技术还记录了光波的相位信息．(2)原理：全息照片的拍摄利用了光的干涉原理．3．【答案】相干性好【解析】全息照相利用激光的频率单一、相干性好的特点，使参考光和物光有很高的相干性，拍摄立体照片．【概念衔接】普通光、相干光【拓展补充】激光可以产生高压【即学即练】1.(多选)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样．若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是()A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动E．将光源向远离双缝的位置移动答案ACD解析根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝eq\f(l,d)λ可知，要使Δx增大，可以增大波长或增大双缝到屏的距离或缩小双缝间的距离，所以选项A、C、D正确，B、E错误．2．（多选）准分子激光器利用氩气和氟气的混合物产生激光刀，可用于进行近视眼的治疗．用这样的激光刀对近视眼进行手术，手术时间短、效果好、无痛苦．关于这个治疗，以下说法中正确的是()A．近视眼是物体成像在眼球中的视网膜的前面，使人不能看清物体B．激光具有很好的方向性，用激光刀可以在非常小的面积上对眼睛进行手术C．激光治疗近视眼手术是对视网膜进行修复D．激光治疗近视眼手术是对角膜进行切削E．激光治疗近视眼手术是利用激光的相干性好【答案】ABD【解析】激光手术是物理技术用于临床医学的最新成果．人的眼睛是一个光学成像系统，角膜和晶状体相当于一个凸透镜，物体通过凸透镜成像在视网膜上，人就能看清楚物体．当角膜和晶状体组成的这个凸透镜的焦距比较小，物体成像在视网膜的前面时，人就不能看清物体，这就是近视眼，A对；激光具有很好的方向性，用激光刀可以在非常小的面积上对眼睛进行手术，B对、E错；激光手术不是修复视网膜，而是对角膜进行切削，改变角膜的形状，使眼球中的凸透镜的焦距适当变大，物体经过角膜和晶状体后成像在视网膜上，C错、D对．【微点拨】用激光更容易完成干涉、衍射实验（三）预习作业1．判断题（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．()（3）．全息照相技术只能记录光波的强弱信息．()答案：（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．(×)（3）．全息照相技术只能记录光波的强弱信息．(×)2．在拍摄水面下的景物时,应在照相机镜头前装一个偏振滤光片,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答案：A解析：由于反射光的干扰,景物的像常常比较模糊,装上偏振滤光片可以减弱反射光,从而使景物的像更清晰,故选A。003探究提升环节一光的偏振及其应用思考：1．如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧．旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是()A．A、B均不变B．A、B均有变化C．A不变，B有变化D．A有变化，B不变答案C解析白炽灯光包含向各方向振动的光，且各个方向振动的光的强度相等，所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相同，故A点光的强度不变；白炽灯光经偏振片P后变为偏振光，当Q旋转时，只有与P的偏振方向一致时才有光透过Q，因此B点的光强有变化，选项C正确．2．如图所示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。设起偏器和检偏器透振方向相同，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，起偏器和检偏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。因此选项B正确。环节二激光特点及其应用问题探究：（多选）关于激光的应用，下列说法中正确的是()A．光纤通信是应用激光相干好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中进行信息传递B．计算机内用“磁头”可读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度好的特点来进行的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E．激光打孔是应用了激光相干性好的特点【答案】ABC【解析】光纤通信主要利用激光的相干性好的特点，选项A正确；计算机内的“磁头”可读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好的特点，选项B正确；医疗中用激光作“光刀”和工业上用激光打孔都是利用了激光的亮度高的特点，选项C正确，E错误；激光测距利用的是激光的平行度好的特点，选项D错误．004体系构建(1)自然光与偏振光的比较类别自然光(非偏振光)偏振光光的来源从普通光源发出的光自然光通过起偏器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光沿任意方向振动，且沿各个方向振动的光的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内，光沿特定方向振动(2)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。005记忆清单一、光的偏振及其应用★学习聚焦：(1)自然光：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。(2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。(3)偏振光的形成①让自然光通过偏振片形成偏振光。②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光。(4)光的偏振现象说明光是一种横波。二、激光特点及其应用★学习聚焦：人造00601强化训练1、（多选）如图所示，P是一个偏振片，P的透振方向(用带箭头的实线表示)为竖直方向。下列四种入射光束中照射P时能在P的另一侧观察到透射光的是()A．太阳光B．沿竖直方向振动的光C．沿水平方向振动的光D．沿与竖直方向成45°角振动的光解析：选ABD太阳光可以向各个方向振动，所以能通过偏振片观察到光，A项正确；沿竖直方向振动的光与偏振片的透振方向一致能通过偏振片，所以B项正确；沿水平方向振动的光与透振方向垂直，通过偏振片观察不到透射光，所以C项错误；只有透振方向与光的振动方向垂直时才观察不到透射光，沿与竖直方向成45°角振动的光能通过偏振片观察到透射光，所以D项正确。2、（多选）食品安全检验中碳水化合物(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.以下说法中正确的是()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处光强度最强，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处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α答案ACD解析偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度α，所以到达O处光的强度会明显减弱，故A正确，B错误；将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于α，故C正确；同理，将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α，故D正确.3．（多选）下列有关光学现象的说法正确的是()A.光从光疏介质射入光密介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射B.做双缝干涉实验时，仅用红光替代紫光，相邻亮条纹间距变大C.在白光下观察肥皂泡，其表面的相邻各条纹是等间距的D.光的偏振现象表明光是横波答案BD4、（多选）电子表的显示屏利用了液晶的旋光性,当液晶上不加电压时,偏振光通过液晶时偏振方向会旋转90°,这就是液晶的旋光性,如果在液晶上加上电压,则旋光性消失。有一种电子表的显示屏是透明的,而在显示数字时,数字的笔画处不透光,则关于该显示屏,下列说法正确的是()A.上下两个偏振片的透振方向相互垂直B.上下两个偏振片的透振方向相互平行C.笔画处为透明电极,因此加上电压时变为不透明的D.笔画处没有电极,其余部分为透明电极答案：AC解析：假设光从下向上传播,光线通过下偏振片时成为偏振光,如果不加电压,偏振光通过液晶时偏振方向旋转90°,此时光线能透过上偏振片,可知上偏振片的透振方向应与此时偏振光的偏振方向