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高中物理第十三章第6課《光的偏振》(選修3-4)

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課堂提問

課程內(nèi)容
高中物理第十三章第6課《光的偏振》(選修3-4)

一、橫波與偏振現(xiàn)象
1.什么是橫波?什么是縱波?
2.怎樣區(qū)別橫波和縱波?

2.實驗:
取一根軟繩,一端固定在墻上,手持另一端上下抖動,就在軟繩上形成一列橫波。

現(xiàn)在,讓軟繩穿過一塊帶有狹縫的木板,如果狹縫與振動方向平行,則振動可以通過狹縫傳到木板的另一側(cè)(圖甲),如果狹縫與振動方向垂直,則振動就被狹縫擋住而不能呢過向前傳播(圖乙)。
如果將這根繩換成細(xì)軟的彈簧,前后推動彈簧形成縱波,則無論狹縫怎樣放置,彈簧上的縱波都可以通過狹縫傳播到木板的另一側(cè)(如下圖)

一、橫波與偏振現(xiàn)象
機械橫波與縱波的區(qū)別

只有橫波有偏振  而縱波無偏振問題
如何檢驗光的橫波性呢?
用偏振片檢驗

1.自然光通過第一個偏振片(叫做起偏器)之后,只有振動方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通過,也就是說,通過第一個偏振片的光波,在垂直于傳播方向的平面上,指沿著一個特定的方向振動,這種光叫做偏振光。
【6】

橫波只沿著某一個特定的方向振動,稱為波的偏振,只有橫波才有偏振現(xiàn)象。
2.通過第一個偏振片的偏振光再通過第二個偏振片(稱為檢偏器)時,如果兩個偏振片的透振方向平行,那么,通過第一個偏振光的振動方向跟第二個偏振片的透振方向平行,投射的強度最大。

3.如果兩個偏振片的透振方向垂直,那么偏振光的振動方向跟第二個偏振片的透振方向垂直,偏振光不能通過第二個偏振片,透射光的強度為零。所以,光是一種橫波。

光的偏振現(xiàn)象并不罕見,除了從光源(如太陽、電燈等)直接發(fā)出的光以外,我們通常看到的絕大部分光,都是偏振光,自然光射到兩種介質(zhì)的界面上,如果光入射的方向合適,使反射光與折射光之間的夾角恰好是90°,這時,反射光和折射光就都是偏振的,并且偏振方向互相垂直。

四、偏振光的應(yīng)用
1.立體電影

放立體電影時有左右兩架放影機同時工作,如圖所示,在每架放映機前裝有一塊偏振鏡子,其偏振方向互相垂直,因此從放映機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,觀眾眼睛做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前偏振鏡的偏振方向一致,這樣,左眼只能看到左邊放映機映出的畫面,右眼只能看到右邊放映機映出的畫面,兩眼看到的畫面略有差別,因而產(chǎn)生立體感。
偏振現(xiàn)象的應(yīng)用:拍攝
光的偏振現(xiàn)象有很多應(yīng)用,如在拍攝日落時水面下的景物、池中的游魚、玻璃櫥窗里的陳列物的照片時,由于水面或玻璃表面的反射光的干擾,常使景象不清楚,如果在照相機鏡頭前裝一片偏振濾光片,讓它的透振方向與反射光的偏振方向垂直,就可以減弱反射光而使景象清晰。
   


(A)玻璃門表面的反光很強

(B)
用偏光鏡減弱了反射偏振片

(C)
用偏光鏡消除了反射偏振光使玻璃門內(nèi)的人物清晰可見
偏振現(xiàn)象的應(yīng)用:液晶顯示

液晶顯示器是一個由上下兩片導(dǎo)電玻璃制成的液晶盒,盒內(nèi)充有液晶,四周用密封材料--膠框密封,盒的兩個外側(cè)貼有偏光片。
如果有光線進入,通過第一個偏振片后,將被液晶分子逐漸改變偏振方向,由于光線沿著分子排列的方向傳播,光線最終將從另一端射出。

如果兩玻璃之間加上電壓,分子排列方向?qū)⑴c電場方向平行,光線由于不能扭轉(zhuǎn)將不會通過第二個極板。

液晶顯示器就是利用這一特性,在上下兩片柵欄相互垂直的偏光板之間充滿液晶,利用電場控制液晶的轉(zhuǎn)動,不同的電場大小就會形成不同的灰階亮度。

3.生物的生理機能與偏振光
人的眼睛對光的偏振狀態(tài)是不能分辨的,但某些昆蟲的眼睛對偏振卻很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支復(fù)眼、兩支復(fù)眼,每個復(fù)眼包含有6300個小眼,這些小眼能根據(jù)太陽的偏光確定太陽的方位,然后以太陽為定向標(biāo)來判斷方向,所以蜜蜂可以準(zhǔn)確無誤地把它的同類引到它所找到的花叢。
再如在沙漠中,如果不帶羅盤,人是會迷路的,但是沙漠有一種螞蟻,它能利用天空中的紫外偏光導(dǎo)航,因而不會迷路。
小結(jié)
一、偏振現(xiàn)象
二、光的偏振態(tài)
自然光、偏振光
三、偏振光的應(yīng)用實例

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趙老師

男,中教高級職稱

長期從事高中物理教學(xué)工作,教學(xué)思路清晰,善于舉一反三,使學(xué)生能更好理解并掌握知識點。

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