光的偏振和激光
光的干涉衍射和偏振和激光
光波在空间传播时，会遇到各种障碍物或孔、缝等，此时光波会绕过这些障碍物或孔、缝等继续传播，这种现象称为光的衍射。
发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸可以与光波的波长相比，甚至比波长还小。
当孔或障碍物的尺寸小于0.5mm时，会出现明显的衍射现象。
光通过很小的孔、缝或障碍物时，会在屏上出现明暗相间的条纹，且中央条纹最亮，越向边缘越暗。
另一方面，当两列光波在空间相遇时，如果它们的频率相同，振动方向一致，相位差恒定，那么这两列光波就会叠加形成稳定的亮暗相间的条纹，这种现象称为光的干涉。
只有相干波源发出的光互相叠加，才能产生干涉现象。
单色光的干涉条纹是等间距的，而白光的干涉条纹则是彩色的，中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。
此外，光还具有偏振现象。
偏振光是指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。
光的偏振说明光是横波。
自然光是光矢量在各个方向上都不发生偏振即对称分布的光。
如果介质是偏振材料，则光在传播过程中会发生偏转，入射角不一定等于出射角，但始终遵循光的直线传播定理。
激光则是一种特殊的光源，它具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性等特点。
激光的这些特性使得它在许多领域都有广泛的应用，如通信、医疗、军事、科研等。
总的来说，光的干涉、衍射和偏振是光波动性质的表现，而激光则是一种特殊的光源，具有许多独特的应用。
光的偏振、全反射、激光
13.6、7、8 光的偏振、全反射、激光三维教学目标1、知识与技能（1）了解光嘚偏振现象，理解光嘚全反射现象；（2）掌握临界角嘚概念和发生全反射嘚条件；（3）了解全反射现象嘚应用，了解激光嘚产生和常见嘚应用。
2、过程与方法：通过观察演示实验，理解光嘚全反射现象，概括出发生全反射嘚条件，培养学生嘚观察、概括能力；通过观察演示实验引起学生思维海洋中嘚波澜，培养学生透过现象分析本质嘚方法、能力。
3、情感、态度与价值观：渗透学生爱科学嘚教育，培养学生学科学、爱科学、用科学嘚习惯，生活中嘚物理现象很多，能否用科学嘚理论来解释它，更科学嘚应用生活中常见嘚仪器、物品。
教学重点：掌握临界角嘚概念和发生全反射嘚条件（折射角等于90°时嘚入射角叫做临界角，当光线从光密介质射到它与光疏介质嘚界面上时，如果入射角等于或大于临界角就发生全反射现象）。
教学难点：全反射嘚应用，对全反射现象嘚解释，光导纤维、自行车嘚尾灯是利用了全反射现象制成嘚；海市蜃楼、沙漠里嘚蜃景也是由于全反射嘚原因而呈现嘚自然现象。
教学方法：引导、探究教学手段：实验与计算机相结合教学用具：全反射现象演示仪，接线板，烟雾发生器，火柴，产生烟雾嘚烟雾源，半圆柱透明玻璃(半圆柱透镜)，弯曲嘚细玻璃棒(或光导纤维)，烧第1页-杯，水，蜡烛，火柴，试管夹、镀铬嘚光亮铁球(可夹在试管夹上)，自行车尾灯(破碎且内部较完整)，直尺。
教学过程：光嘚偏振、全反射、激光（一）引入演示1：将光亮铁球出示给学生看，在阳光下很刺眼，将光亮铁球夹在试管夹上，放在点燃蜡烛上熏黑，将试管夹和铁球置于烛焰嘚内焰进行熏制，一定要全部熏黑，再让学生观察。
然后将熏黑嘚铁球浸没在盛有清水嘚烧杯中，现象发生了，放在水中嘚铁球变得比在阳光下更亮。
好奇嘚学生误认为是水泡掉了铁球上黑色物，当老师把试管夹从水中取出时，发现熏黑嘚铁球依然如故，再将其再放入水中时，出现嘚现象和前述一样，学生大惑不解，让学生带着这个疑问开始学习新嘚知识——全反射现象。
【教案】光的偏振+激光+教案-2022-2023学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册
4.6光的偏振激光〖教材分析〗本节完整的解释了光是横波，阐述了光的偏振现象，以及光的偏振在生产、生活、科技等方面的应用。
偏振现象对于学生来说不好理解，所以教材先从绳波会发生偏振入手，再通过类比去介绍光的偏振。
在教学中，重点介绍我国在激光领域的成果。
〖教学目标与核心素养〗物理观念∶知道光的偏振现象和光是一种横波。
科学思维∶通过比较偏振光和自然光的区别，能运用偏振光的知识看待生活中的光学现象。
科学探究：通过观察光的偏振现象，理解光波的是不一样的横波，有着不同的偏振方向，这一特性。
科学态度与责任∶知道我国在激光领域的先进成果，培养民族自豪感。
〖教学重难点〗教学重点：光的偏振现象及其应用。
教学难点：偏振光的理解。
〖教学准备〗弹簧、激光笔等。
〖教学过程〗一、新课引入在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了。
这是为什么？二、新课教学（一）偏振我们已经知道质点的振动方向和波的传播方向垂直的波是横波。
质点的振动方向和波的传播方向平行的是纵波。
光波的振动情况是不可见的，那么光的波动情况，只能通过其他方式来证明。
窄缝原理：以绳波为例，让绳子穿过一个窄缝，如果绳波的方向与窄缝相同，绳波就可以穿过窄缝继续传播。
如果绳波的方向与窄缝垂直，绳波的振动就会带窄缝阻挡，无法穿过窄缝。
明确两个概念：偏振现象：传播方向相同，振动方向也可能不同。
偏振方向：横波的振动方向。
例如，一列沿水平方向传播的横波，既可能沿上下方向振动，也可能沿左右方向振动，还可能沿其他“斜”的方向振动。
而纵波则不同，以声波为例，在声源后放置两条窄缝，无论怎样调节窄缝的方向，剩余的强度都没有变化。
再比如弹簧形成的纵波，它也可以穿过相互垂直的两窄缝。
以上例子说明，纵波一定能够通过窄缝，横波不一定。
那就可以用窄缝原理来检测光波是横波还是纵波。
（二）光的偏振思考：光的干涉和衍射现象都说明光是一种波。
波又分为横波和纵波，光究竟是横波还是纵波呢？可以用窄缝原理来检测光波是横波还是纵波。
高中物理光的偏振 激光课后习题答案
高中物理光的偏振激光课后习题答案1.什么是光的偏振现象？光的偏振现象对认识光的本性有什么意义？解析：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叫作偏振光，偏振光只能通过偏振方向与它振动方向相同的偏振片的现象叫做光的偏振现象，光的偏振现象说明光是一种横波。
从光的偏振概念来分析,偏振现象是横波独有的现象，纵波不会发生偏振现象。
2.市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片。
为什么不用普通的带色玻璃而用偏振片？安装镜片时它的透振方向应该沿什么方向？利用偏振眼镜可以做哪些实验，做哪些检测？解析：两者的目的都是减少通光量，但普通带色玻璃改变了物体的颜色，而偏振片不会，并且会使看到的景物色彩柔和。
安装镜片时，两镜片的透振方向应相互垂直。
利用偏振镜片可以检验光波是不是横波，也可以检测某一光波是不是偏振光。
比如检测镜面的反射光、玻璃的折射光是不是偏振光。
3.激光是相干光源。
根据激光的这个特点，可以将激光应用在哪些方面？解析：可以将激光应用在检查物体表面平整度和全息照相等方面。
4．一张光盘可以记录几亿个字节，其信息量相当于几千本十多万字的书，其中一个重要的原因就是光盘上记录信息的轨道可以做得很密，1 mm 的宽度至少可以容纳 650 条轨道。
这是应用了激光的什么特性？解析：利用了激光的平行度好的特点。
5．激光可以在很小的空间和很短的时间内聚集很大的能量。
例如一台红宝石巨脉冲激光器，激光束的发散角只有 10-3 rad，在垂直于激光束的平面上，平均每平方厘米面积的功率达到 109 W。
激光的这一特性有哪些应用价值？请你举例说明。
解析：可以利用激光束来切割、焊接以及在很硬的材料上打孔。
医学上可以用激光刀作为“光刀”来切开皮肤、切割肿瘤，还可以用激光“焊接”脱落的视网膜。
高中物理(人教版)精品讲义—光的偏振、激光
高中物理（人教版）精品讲义—光的偏振、激光课程标准课标解读1.观察振动中的偏振现象,知道只有横波才有偏振现象。
2.知道偏振光和自然光的区别,能运用偏振知识来解释生活中一些常见的光学现象。
3.知道激光与自然光的区别。
1.认识光的偏振现象，知道光是横波.2.知道偏振光和自然光的区别，了解偏振现象在生产与生活中的一些应用，如立体电影、液晶显示屏等．知识点01自然光和偏振光自然光(非偏振光)偏振光光的来源直接从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，光振动沿所有方向，且沿各个方向振动的光强度都相同在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某一特定方向(与起偏器透振方向一致)【即学即练1】下列关于偏振光的说法中正确的是() 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【答案】C【解析】自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同；只有沿着特定方向振动的光才是偏振光，所以选项C正确．知识点02激光的特点及其应用1.激光：激光是一种通过人工方法获得的一种频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的光波。
2.激光的特点(1)“纯净”:激光的频率、相位、偏振方向、传播方向都相同，在实际应用中带来很多方便，如可以更好地完成干涉和衍射实验，广泛地应用于科学研究和生产生活中。
(2)平行度:激光的平行度好,能传播相当远的距离,可以用于精确的测距。
(3)亮度:激光的亮度高,可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量,可以用于切割、焊接以及在坚硬材料上打孔等。
(4)激光能像无线电波那样被调制，用来传递信息。
光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物。
【即学即练2】让激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，就可以读出盘上记录的信息经过处理后还原成声音和图象，这是利用激光的()A．平行度好，可以会聚到很小的一点上B．相干性好，可以很容易形成干涉图样C．亮度高，可以在很短时间内集中很大的能量D．波长短，很容易发生明显的衍射现象【答案】A【解析】激光的特点之一是平行度好，它可以会聚到一个很小的点上，DVD、VCD、CD唱机或电脑上的光驱及刻录设备就利用了激光的这一特点，选项A正确，B、C、D错误．考法01光的偏振1.偏振片：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”。
光的偏振 激光典例分析
光的偏振 激光典例解析光的偏振和激光内容是近年来新引入中学教材中的近代光学内容，代表了新课程和未来教材改革的趋势。
由于高考中这一部分内容尚未考查过，学生在学习时也往往不太重视。
本文通过两道与实际生活相关的题目解析光的偏振和激光知识在生产和生活中的应用。
－、与光的偏振有关的生活问题例题1：一段时间以来，“假奶粉事件”闹得沸沸扬扬，奶粉的碳水化合物(糖)含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖浓度，从而测定含糖量。
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 ，则下列说法中正确的( )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 处光的强度最大，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 处光的强度最大，偏振片A 转过的角度等于α解析：如图所示，自然光源S 通过偏振片A 后变成偏振光，此偏振光经过样品P 相对于传播方向旋转α角，答案A 正确。
由于α角的大小仅与糖溶液的浓度有关，所以奶粉中含糖的浓度不同，偏振光经样品后偏转角度α的大小不同。
经过样品后偏振光与B 偏振片有一定夹角，所以到达O 处光的强度会明显减弱。
要想使O 处光的强度最大，必须使通过P 后的偏振光方向与偏振片的方向相一致，所以可分别改变偏振片A 和B ，答案CD 均可。
答案：ACD点拨：光通过偏振片后会变弱，如果两偏振片相垂直，光通过两偏振片后的光强为零。
两偏振片的夹角在00~900变化时，透过两偏振片的光强逐渐变弱。
二、与激光有关的问题选析例题2．激光器是发射激光的装置，一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光称为一个光脉冲，若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10-11s ，波长为694.2nm,发射功率为1.0×1010w,求：(1)每列光脉冲的长度是多少？(2)用红宝石做激光照射皮肤上深酒色斑，每平方厘米深橙色斑吸收能量达到60J 以后，才逐渐消失。
光的衍射、偏振、色散、激光
光的衍射、偏振、色散、激光条纹，即发生衍射现象．要点诠释：衍射是波特有的一种现象，只是有的明显，有的不明显而已．②图样特征．单缝衍射条纹分布是不均匀的，中央亮条纹与邻边的亮条纹相比有明显的不同：用单色光照射单缝时，光屏上出现亮、暗相间的衍射条纹，中央条纹宽度大，亮度也大，如图所示，与干涉条纹有区别．用白光照射单缝时，中间是白色亮条纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，最远离中央的是红光．(2)圆孔衍射．①圆孔衍射的现象．如图甲所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光屏上出现图乙中所示的情形，无衍射现象发生；当挡板AB上的圆孔很小时，光屏上出现图丙中所示的衍射图样，出现亮、暗相间的圆环．②图样特征．衍射图样中，中央亮圆的亮度大，外面是亮、暗相间的圆环，但外围亮环的亮度小，用不同的光照射时所得图样也有所不同，如果用单色光照射时，中央为亮圆，外面是亮度越来越暗的亮环．如果用白光照射时，中央亮圆为白色，周围是彩色圆环．(3)圆板衍射．在1818年，法国物理学家菲涅耳提出波动理论时，著名的数学家泊松根据菲涅耳的波动理论推算出圆板后面的中央应出现一个亮斑，这看起来是一个荒谬的结论，于是在同年，泊松在巴黎科学院宣称他推翻了菲涅耳的波动理论，并把这一结果当作菲涅耳的谬误提了出来但有人做了相应的实验，发现在圆板阴影的中央确实出现了一个亮斑，这充分证明了菲涅耳理论的正确性，后人把这个亮斑就叫泊松亮斑．小圆板衍射图样的中央有个亮斑——泊松亮斑，图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而减小．2．衍射光栅(1)构成：由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器．(2)特点：它产生的条纹分辨程度高，便于测量．(3)种类：⎧⎨⎩透射光栅反射光栅．3．衍射现象与干涉现象的比较种类项目单缝衍射双缝干涉不产生只要狭缝足够小，任何频率相同的两列光同点条件光都能发生波相遇叠加条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间不等各相邻条纹等间距亮度中央条纹最亮，两边变暗清晰条纹，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹4．三种衍射图样的比较如图所示是光经狭缝、小孔、小圆屏产生的衍射图样的照片．由图可见：(1)光经不同形状的障碍物产生的衍射图样的形状是不同的．(2)衍射条纹的间距不等．(3)仔细比较乙图和丙图可以发现小孔衍射图样和小圆屏衍射图样的区别：①小圆屏衍射图样的中央有个亮斑——著名的“泊松亮斑”；②小圆屏衍射图样中亮环或暗环间距随着半径的增大而减小，而圆孔衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而增大；③乙图背景是黑暗的，丙图背景是明亮的．5．光的直线传播是一种近似的规律光的直线传播是一种近似的规律，具体从以下两个方面去理解：(1)多数情况下，光照到较大的障碍物或小孔上时是按沿直线传播的规律传播的，在它们的后面留下阴影或光斑．如果障碍物、缝或小孔都小到与照射光的波长差不多(或更小)，光就表现出明显的衍射现象，在它们的后面形成泊松亮斑、明暗相间的条纹或圆环．(2)光是一种波，衍射是它基本的传播方式，但在一般情况下，由于障碍物都比较大(比起光的波长来说)，衍射现象很不明显．光的传播可近似地看做是沿直线传播．所以，光的直线传播只是近似规律．要点二、光的偏振1．自然光和偏振光(1)自然光：从普通光源直接发出的自然光是无数偏振光的无规则集合，所以直接观察时不能发现光强偏向哪一个方向．这种沿着各个方向振动的光波强度都相同的光叫自然光．自然光介绍：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着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。
高中物理人教必修一(教案)光的偏振 激光
光的偏振激光【教学目标】1．通过实验，认识振动中的偏振现象，知道只有横波有偏振现象。
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．了解日常见到的光多数是偏振光，了解偏振光在生产生活中的一些应用。
4．了解激光的特点及激光的应用。
【教学重难点】1．通过实验，认识振动中的偏振现象，知道只有横波有偏振现象。
2．知道光是横波及偏振在生产生活中的一些应用。
3．了解激光的特点及激光的应用。
【教学过程】一、复习提问、新课导入（复习横波和纵波的概念）师：请同学们回忆一下机械波一节内容，举例说说什么是横波？什么是纵波？生：振动方向和传播方向垂直的波叫横波，抖动水平软绳时产生的波就是横波，振动方向和传播方向一致的波叫纵波，像水平悬挂的弹簧一端振动时形成的沿弹簧传播的波。
师：通过前几节课的学习，我们知道光具有波动性，那么光波究竟是横波还是纵波呢？这节课我们要学习的偏振现象，可以说明光是横波。
二、新课教学（一）偏振师：我们先通过一个实验来看看怎么判断一种波是横波还是纵波。
【演示一】介绍课本上装置，教师演示，引导学生仔细观察波传到狭缝时的情况，看波能否通过狭缝传到木板的另一侧。
师：请一位同学来表述一下看到的现象。
生：对绳上形成的横波，当狭缝与振动方向一致时，波不受阻碍，能通过狭缝，而当狭缝与振动方向垂直时，波被狭缝挡住，不能通过狭缝传到木板另一端，对弹簧上形成的纵波，无论狭缝怎样放置，弹簧上疏密相间的波均能顺利通过狭缝传播到木板另一侧。
师：表达得不错，还有同学要补充吗？生：在绳上横波传播过程中，当狭缝既不与振动方向平行也不与振动方向垂直时，有部分振动能通过狭缝。
师：很好。
横波的这种现象称为偏振现象，大家看到，纵波不会发生偏振现象，根据是否能发生偏振，我们可以判断一个机械波是横波还是纵波。
虽然这种方法对判断机械波并非必要，但我们可以借助这种方法来判断光波是横波还是纵波。
（二）光的偏振【演示二】（教师介绍装置，强调起偏器P和检偏器Q的作用，演示同时引导学生认真观察随着检偏器Q的转动屏上光照强度的变化）师：请大家看这个薄片，它在我们这个演示实验中的作用与前面的带有狭缝的木板类似，它上面有一个特殊的方向称透振方向，只有振动方向与透振方向平行的光波才能透过偏振片，下面请大家认真观察。
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偏光镜头
立体电影
一、 物体发光的微观机理： 物质中的原子受到激发以后，原子能量增加，处 于不稳定状态，要向低能态跃迁。在向低能态跃 迁的过程中，会发出光。 二、 激光的产生： 某些物质的原子中的粒子受光或电刺激，使 低能级的原子变成高能级原子，在向低能态跃迁 时辐射出相位、频率、方向等完全相同的光，这 种光叫作激光。
偏振光:在垂直于传播方向的平面内，只沿某一个方向 振动的光。反射光和折射光都是偏振光。
自然光
偏振光
.
.... 起偏 （检偏器）.
结论：
光有偏振现 象,说明光是 一种横波
偏振现象的应用
橱窗设计
玻璃门表面 的反光很强
用偏光镜减弱 用偏光镜消除了反 了反射偏振光 射偏振光 使玻璃门 内的人物清晰可见
知识回顾：
1、在前面的学习中，我们知道光能发 生干涉和衍射现象，这说明光是什么？ 光是一种波
2、波按振动方向与传播方向之间的关 系可以分为哪几种？ 分为横波和纵波
思考：光波(电磁波)是横波，还是纵波 呢？
一、横波与纵波的区别
横 波 的 偏 振 现 象
纵波没有偏振现象
横波与纵波的区别：横波的偏振现象
思考：我们可以怎样检验光是横波还是纵波？
偏振片P
只有“振动”方 向与透振方向一 致的光才可以通 过偏振片P。
光的传播方向 透振方向
二、光的偏振
实验1：让太阳光或灯光通 过偏振片P。 现象： 旋转偏振片P， 屏上的亮度不变。
???
没有出现 偏振现象！
自然光：
包含着在垂直于传播方 向上沿一切方向振动的光， 且各振动方向的光强相等。
激光测距
卫星跟踪测距仪
信息存储和阅读（DVD、CD唱机、计算机光盘
3.亮度高：工业切割、焊接；医学“光刀”、 焊接。利用强激光产生的高压引发核聚变。
形形色色的激光武器
反导激光武器
激光制导
2）激光武器
美国洛克希德· 桑德 斯公司开发的AN/PLQ--5 激光对抗装置。也是一 种致盲兼软杀伤武器
三、激光的特性及应用
1.相干性
空 间 激 光 通 信
激光光纤通信
皮 心子（石英） 光导纤维 传导原理：全反射 光 缆
50 m 100 m
郑州
光缆
光放大器
全息照相
参考光
照相底片
物光 反射光 物
全息照片的观看：
全息 照片 人眼
照明光
神奇的全息照片！
英女王的全息照片
2.平行度好：测距、测速（激光雷达测速）
魟鱼(Stingray)系统