【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．觀察光的偏振現(xiàn)象，知道光是橫波。2．知道自然光和偏振光的區(qū)別，知道偏振現(xiàn)象的一些應(yīng)用。3．了解激光的特征和應(yīng)用。
不同的橫波，即使傳播方向相同，振動(dòng)方向________________。這個(gè)現(xiàn)象稱為“偏振現(xiàn)象”。
1．光是一種橫波光的干涉和______現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性，光的______現(xiàn)象說明光是一種橫波。2．自然光太陽、日光燈等普通光源發(fā)生的光，包含著在垂直于傳播方向上________________的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都______。這種光是自然光。3．偏振光光在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某個(gè)特定的__________。這種光叫作偏振光。
在拍攝水中的游魚、玻璃櫥窗的陳列物時(shí)，由于水或玻璃表面的反射光的干擾，常使景象不清楚，如果在照相機(jī)鏡頭前裝一片____________，讓它的透振方向與反射光的偏振方向垂直，就可以______反射光而使景象清晰。
『判一判』(1)自然光是偏振光。(　　)(2)立體電影利用了光的偏振原理。(　　)(3)自然光是在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某個(gè)特定的方向振動(dòng)的光。(　　)(4)光的偏振表明光是一種橫波。(　　)(5)自然光與偏振光之間可以相互轉(zhuǎn)化。(　　)(6)全息照相技術(shù)利用激光平行度好的特點(diǎn)。(　　)(7)激光不能像無線電波那樣用來傳播信息。(　　)
×　√　×　√　×　×　×　
『選一選』(多選)關(guān)于激光，下列說法正確的是(　　)A．激光可從自然界中直接獲取B．用激光讀出光盤上的信息是利用了激光的平行度好C．醫(yī)學(xué)上用激光做“光刀”來切開皮膚是利用了激光的平行度好D．激光雷達(dá)測(cè)量目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度是利用了多普勒效應(yīng)解析：激光是原子受激輻射產(chǎn)生的，不能從自然界直接獲取，A錯(cuò)；用激光做“光刀”是利用了激光的亮度高，C錯(cuò)；根據(jù)激光的特性可知B、D選項(xiàng)正確。
『想一想』(現(xiàn)象分析題)通過一塊偏振片去觀察電燈、蠟燭、月亮、反光的黑板，當(dāng)以入射光線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片時(shí)，看到的現(xiàn)象有何不同？解析：通過一塊偏振片去觀察電燈、蠟燭時(shí)，透射光的強(qiáng)弱不隨偏振片的旋轉(zhuǎn)而變化。因?yàn)闊艄?、燭光都是自然光，沿各個(gè)方向振動(dòng)的光的強(qiáng)度相同，因此當(dāng)偏振片旋轉(zhuǎn)時(shí)，透射出來的光波的振動(dòng)方向雖然改變了(肉眼對(duì)此不能感覺)，但光的強(qiáng)弱沒有改變。月亮和黑板反射的光已經(jīng)是偏振光，它們通過偏振片透射過來的光線的強(qiáng)弱會(huì)隨偏振片的旋轉(zhuǎn)發(fā)生周期性的變化。
在觀看立體電影時(shí)，觀眾要戴上特制的眼鏡，這副眼鏡就是一對(duì)透振方向相互垂直的偏振片，如果不戴這副眼鏡，銀幕上的圖像就模糊不清了。這是為什么？
提示：立體電影的光是偏振光。只有與偏振片透振方向一致的光才能通過。
1．偏振現(xiàn)象波的偏振①狹縫對(duì)橫波、縱波的影響如果在波的傳播方向上放一帶狹縫的木板，不管狹縫方向如何，縱波都能自由通過狹縫；對(duì)橫波，只有狹縫的方向與橫波質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向相同時(shí)，橫波才能毫無阻礙地通過狹縫；當(dāng)狹縫的方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向垂直時(shí)，橫波就不能通過狹縫，這種現(xiàn)象叫作偏振。如圖所示。
②橫波獨(dú)有的特征偏振現(xiàn)象是橫波所特有的，故利用偏振現(xiàn)象可判斷一列波是橫波還是縱波。
2．光的偏振(1)光屬于電磁波，是橫波，具有偏振性。從普通光源直接發(fā)出的光(自然光)，包含在垂直于光的傳播方向上一切方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波是均勻的，不顯示偏振性。
如圖，自然光通過偏振片后變成偏振光，后面的屏是明亮的，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片時(shí)，偏振光的振動(dòng)方向隨之變化，但屏上亮度不變。
(2)自然光通過偏振片后，只有振動(dòng)方向跟透振方向一致的光才能通過。這時(shí)的光只沿著一個(gè)特定的方向振動(dòng)，顯示偏振性。如圖，偏振光經(jīng)過偏振片時(shí)，若光的振動(dòng)方向與偏振片的“透振方向”平行，屏是亮的；若光的振動(dòng)方向與偏振片的“透振方向”垂直，屏是暗的；若既不平行也不垂直，屏的亮度介于兩者之間，隨振動(dòng)方向與“透振方向”的夾角變大，亮度逐漸變暗。
3．自然光與偏振光的比較
(1)偏振現(xiàn)象在生活中非常普遍，并不是只有自然光通過偏振片后才變?yōu)槠窆猓钪谐庠粗苯影l(fā)出的光外，我們看到的絕大部分光都是偏振光，如自然光射到水面時(shí)的反射和折射光線，尤其是二者互相垂直時(shí)，都是典型的偏振光，并且是完全偏振光，振動(dòng)方向相互垂直。(2)只有橫波才能發(fā)生偏振現(xiàn)象，光是橫波。
如圖所示，白熾燈的右側(cè)依次平行放置偏振片P和Q，A點(diǎn)位于P、Q之間，B點(diǎn)位于Q右側(cè)。旋轉(zhuǎn)偏振片P，A、B兩點(diǎn)光的強(qiáng)度變化情況是(　　)A．A、B均不變B．A、B均有變化C．A不變，B有變化D．A有變化，B不變思路引導(dǎo)：(1)思考自然光通過偏振片后有何變化。(2)當(dāng)P、Q的透振方向平行和垂直時(shí)對(duì)光有何影響。
解析：白熾燈發(fā)出的光為自然光，通過偏振片P后變成偏振光，旋轉(zhuǎn)P，A點(diǎn)光的強(qiáng)度不變；當(dāng)P與Q的偏振方向一致時(shí)，B點(diǎn)光的強(qiáng)度最大。當(dāng)P與Q的偏振方向垂直時(shí)，B點(diǎn)光的強(qiáng)度最小，所以選項(xiàng)C正確。
1．關(guān)于自然光和偏振光，下列觀點(diǎn)正確的是(　　)A．自然光能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，而偏振光卻不能B．只有自然光透過偏振片才能獲得偏振光C．自然光只能是白色光，而偏振光不能是白色光D．自然光和偏振光都能使感光底片感光
解析：光振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻分布的光就是自然光，而振動(dòng)沿著特定方向的光就是偏振光，但自然光和偏振光都能發(fā)生干涉、衍射，所以A錯(cuò)；光的偏振現(xiàn)象并不罕見，除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光，都是偏振光，所以B錯(cuò)；光的顏色由光的頻率決定，與光的振動(dòng)方向無關(guān)，所以C錯(cuò)；自然光和偏振光都具有能量，都能使感光片感光，D正確。
激光作為一種人造光源在科研、通訊、工業(yè)生產(chǎn)、軍事科技等領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用，如激光干涉儀、激光切割機(jī)、激光炮等。激光的應(yīng)用如此廣泛，激光到底具有哪些特性？
提示：激光具有單色性好、相干性好、亮度高、平行度好等特性。
1．激光的產(chǎn)生激光是人工產(chǎn)生的相干光。2．激光具有的特點(diǎn)(1)相干性好所謂相干性好，是指容易產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。普通光源發(fā)出的光(即使是所謂的單色光)頻率是不一樣的，而激光器發(fā)出的激光的頻率幾乎是單一的，并且滿足其他的相干條件。所以，現(xiàn)在我們做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，無須在雙縫前放一個(gè)單縫，而是用激光直接照射雙縫，就能得到既明亮又清晰的干涉條紋。
利用相干光易于調(diào)制的特點(diǎn)傳輸信息，所能傳遞的信息密度極高，一條細(xì)細(xì)的激光束通過光纜可以同時(shí)傳送一百億路電話和一千萬套電視，全國人民同時(shí)通話還用不完它的通訊容量。
(2)平行度非常好與普通光相比，傳播相同距離的激光束的擴(kuò)散程度小，光線仍能保持很大的強(qiáng)度，保持它的高能量，利用這一點(diǎn)可以精確測(cè)距?，F(xiàn)在利用激光測(cè)量地月距離精確度已達(dá)到1 m。(3)激光的亮度非常高它可以在很小的空間和很短的時(shí)間內(nèi)集中很大的能量。如果把強(qiáng)大的激光束會(huì)聚起來，可使物體被照部分在千分之一秒的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生幾千萬度的高溫。(4)激光單色性很好激光的頻率范圍極窄，顏色幾乎是完全一致的。
關(guān)于激光的應(yīng)用問題，下列說法中正確的是(　　)A．光纖通信是應(yīng)用激光平行度非常好的特點(diǎn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使其在光導(dǎo)纖維中傳遞信息的B．計(jì)算機(jī)內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上記錄的信息是應(yīng)用激光有相干性的特點(diǎn)C．醫(yī)學(xué)中用激光作“光刀”來切除腫瘤是應(yīng)用了激光亮度高的特點(diǎn)D．“激光測(cè)距雷達(dá)”利用激光測(cè)量很遠(yuǎn)目標(biāo)的距離是應(yīng)用了激光亮度高的特點(diǎn)
思路引導(dǎo)：要了解激光的常見應(yīng)用，并知道應(yīng)用了激光的什么性質(zhì)。解析：由激光的特點(diǎn)及應(yīng)用可知光纖通信主要利用了激光的相干性，A錯(cuò)誤；計(jì)算機(jī)內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上的信息主要應(yīng)用了激光的平行性好，B錯(cuò)誤；醫(yī)療中的激光“光刀”利用了激光的亮度高的特點(diǎn)，C正確；激光測(cè)距利用的是激光的平行度和方向性好的特點(diǎn)，D錯(cuò)誤。
2．(多選)關(guān)于激光與自然光，下列說法正確的是(　　)A．激光的頻率單一，而自然光是含有各種色光頻率的光，所以激光的相干性好B．自然光是由物質(zhì)的原子發(fā)射出來的，而激光是人工產(chǎn)生的，所以激光不是由物質(zhì)的原子發(fā)射出來的C．激光和自然光都具有相同的本質(zhì)，它們都是由原子的躍遷產(chǎn)生的D．相干性好是激光與普通光的根本區(qū)別
解析：激光的頻率單一，相干性很好，自然光中含有各種頻率的光，故A、D正確；激光和自然光都是由原子的躍遷產(chǎn)生的，故B錯(cuò)誤，C正確。
偏振光的應(yīng)用偏振光的應(yīng)用非常廣泛。例如(1)在攝影中的應(yīng)用：在鏡頭前安裝一片偏振濾光片，可以減弱進(jìn)入鏡頭的反射光。(2)電子表的液晶顯示屏：在兩塊透振方向垂直的偏振片當(dāng)中插進(jìn)一個(gè)液晶盒，可以控制光線顯示數(shù)字。(3)夜晚行車時(shí)，車燈眩光的消除用的就是光的偏振原理。(4)立體電影也利用了光的偏振原理。
　(多選)如圖所示是立體電影的工作原理圖，觀眾戴上一副特殊的眼鏡就能看到由立體電影放出的立體圖像。關(guān)于立體電影，以下說法正確的是(　　)
A．觀眾戴上特制眼鏡是為了防止傷害眼睛B．這副眼鏡其實(shí)就是一對(duì)偏振方向互相垂直的偏振片C．戴上特制眼鏡的觀眾若只用一只眼睛看，則銀幕上只是一片光亮而無圖像D．產(chǎn)生立體視覺是因?yàn)槿说膬芍谎劬ν瑫r(shí)觀察物體時(shí)，在視網(wǎng)膜上形成的像并不完全相同
解析：放立體電影時(shí)有左右兩架放映機(jī)同時(shí)工作，如上圖所示，在每架放映機(jī)前裝有一塊偏振鏡子，其偏振方向互相垂直，因此從放映機(jī)前偏振鏡射出的兩束偏振光的偏振方向互相垂直，這兩束偏振光經(jīng)屏幕反射其偏振方向不改變，觀眾眼睛所戴的偏振眼鏡的兩只鏡片偏振方向互相垂直，且左眼鏡片跟左邊放映機(jī)前偏振鏡的偏振方向一致，這樣，左眼只能看到左邊放映機(jī)映出的畫面，右眼只能看到右邊放映機(jī)映出的畫面，兩眼看到的畫面略有差別，因而產(chǎn)生立體感。因此B、D選項(xiàng)正確。
1．(2020·江蘇省揚(yáng)州中學(xué)第二學(xué)期質(zhì)量檢測(cè))如圖所示，讓太陽光或白熾燈光通過偏振片P和Q，以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片P或Q，可以看到透射光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，這是光的偏振現(xiàn)象，這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明(　　)A．光是電磁波B．光是一種橫波C．光是一種縱波D．光是概率波解析：光的偏振現(xiàn)象證明光是一種橫波，故選B。
2．(多選)(2021·山東省日照市高三模擬)將激光束的寬度聚焦到納米級(jí)(10－9 m)范圍內(nèi)，可修復(fù)人體已損壞的器官，可對(duì)DNA分子進(jìn)行超微型基因修復(fù)，把至今尚令人無奈的癌癥、遺傳疾病徹底根除，以上功能是利用了激光的(　　)A．單色性好B．平行度好C．粒子性D．高能量解析：激光的平行度好，故可聚焦到很小的范圍；激光的亮度高、能量大，故可修復(fù)器官。
3．(2020·山西省忻州市第一中學(xué)高二下學(xué)期期中)夜晚，汽車前燈發(fā)出的強(qiáng)光將迎面駛來的汽車司機(jī)照得睜不開眼，嚴(yán)重影響行車安全(如圖)。若考慮將汽車前燈玻璃改用偏振玻璃，使射出的燈光變?yōu)槠窆猓煌瑫r(shí)汽車前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好與燈光的振動(dòng)方向垂直，但還要能看清自己車燈發(fā)出的光所照亮的物體。假設(shè)所有的汽車前窗玻璃和前燈玻璃均按同一要求設(shè)置，如下措施中可行的是(　　)A．前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向是水平的B．前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向是豎直的C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，車燈玻璃的透振方向是斜向左上45°D．前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都是斜向右上45°

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