《光的偏振》ppt课件

第十三章：光第十三章：光第第6 6节：光的偏振节：光的偏振第十三章：光第6节：光的偏振11观察振动中的偏振现象，知道只有横波才有偏振现象。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的一些常见光学现象。生活中的一些常见光学现象。1观察振动中的偏振现象，知道只有横波才有偏振现象。2 本节主要阐述了光波作为横波具有的偏振现象，以及光的本节主要阐述了光波作为横波具有的偏振现象，以及光的偏振在生产、生活、科技等方面的应用。偏振在生产、生活、科技等方面的应用。偏振现象不好理解，所以先从绳波会发生偏振入手，再通过偏振现象不好理解，所以先从绳波会发生偏振入手，再通过类比去介绍光的偏振。类比去介绍光的偏振。在教学中，做好两个演示实验是让学生接受光的偏振现象在教学中，做好两个演示实验是让学生接受光的偏振现象的关键，也是本节教学的突破口。本节内容有利于开阔学生的的关键，也是本节教学的突破口。本节内容有利于开阔学生的视野，加深对光的波动性，特别是对光是横波的理解。视野，加深对光的波动性，特别是对光是横波的理解。本节主要阐述了光波作为横波具有的偏振现象，以及光的3问题：问题：光的干涉和衍射说明光具有波动性光的干涉和衍射说明光具有波动性，但光波是横波还是纵波呢，但光波是横波还是纵波呢？如何判断某种波是横波，还是纵波？如何判断某种波是横波，还是纵波？据此可以判断某种波是横波，还是据此可以判断某种波是横波，还是纵波纵波。不同的横波振动方不同的横波振动方向可能不同向可能不同在在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在同一直线上纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在同一直线上.在在横波中，振动方向总是垂直于波的传播方向横波中，振动方向总是垂直于波的传播方向.问题：光的干涉和衍射说明光具有波动性，但光波是横波还是纵波呢4机机械械横横波波与与纵纵波波的的区区别别机机械械波波穿穿过过狭狭缝缝在在纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上，在在横波中横波中，各，各点的振动方向总与波的传播方向垂直点的振动方向总与波的传播方向垂直，据此据此可以判断某种波是横波，还是纵波？可以判断某种波是横波，还是纵波？不同的横波振动方不同的横波振动方向可能不同向可能不同机械横波与纵波的区别机械波穿过狭缝在纵波中，各点的振动方向总5图甲是图甲是一列横波一列横波.当当这列横波穿过两个带有这列横波穿过两个带有狭缝狭缝的的木板时木板时,狭缝的方向与波的振动方向相同狭缝的方向与波的振动方向相同,横波横波可以可以穿过。穿过。当我们将后一块木板旋转当我们将后一块木板旋转900以后以后,我们发现我们发现这时这时横波横波就不能再通过就不能再通过了。了。我们我们把这种现象称为横波的偏振把这种现象称为横波的偏振现象。现象。1定义：偏振现象定义：偏振现象-在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的的方向方向振动的波叫波的偏振振动的波叫波的偏振现象。现象。2只有横波才有偏振现象只有横波才有偏振现象一、横波的偏振现象一、横波的偏振现象甲甲图甲是一列横波.当这列横波穿过两个带有狭缝1定义：偏振现象6横波横波能够发生偏振现象而纵波不能发生偏振现象能够发生偏振现象而纵波不能发生偏振现象，这这就是横波与纵波的一个就是横波与纵波的一个区别。区别。因此因此我们要判断一列波是横波还是纵波我们要判断一列波是横波还是纵波，只要只要看它能否发生偏振现象就可以啦看它能否发生偏振现象就可以啦!乙乙图乙是图乙是一列一列纵波，以纵波，以这列纵波的传播这列纵波的传播方向为方向为轴轴，无论无论我们怎么旋转第二块木板我们怎么旋转第二块木板，纵波，纵波都都能通过。能通过。也就是说也就是说纵波不发生偏振纵波不发生偏振现象。现象。3纵波不发生偏振现象纵波不发生偏振现象横波能够发生偏振现象而纵波不能发生偏振现象，乙图乙是一列纵波7通光方向通光方向腰横别扁担进不了城门腰横别扁担进不了城门通光方向腰横别扁担进不了城门8偏振片：偏振片：一种由高分子薄膜制成的光学器件，每个偏振片都有一个特定一种由高分子薄膜制成的光学器件，每个偏振片都有一个特定的的方向方向，只有沿着这个方向振动的光波才能通过偏振片，这个方向，只有沿着这个方向振动的光波才能通过偏振片，这个方向叫做叫做“透振方向透振方向”。实实物物示示意意图图箭头箭头表示表示透振透振方向方向1观察光的偏振现象要用偏振片观察光的偏振现象要用偏振片线偏振光的图示线偏振光的图示在纸面内振动在纸面内振动垂直纸面的振动垂直纸面的振动二、光的偏振现象二、光的偏振现象偏振片：一种由高分子薄膜制成的光学器件，每个偏振片都有一个特9PQa.通过一块通过一块偏振偏振P看太阳的看太阳的透射光。透射光。（转动转动P，亮度有无变化？），亮度有无变化？）实验：观察阳光通过偏振片后透射光的强度变化实验：观察阳光通过偏振片后透射光的强度变化 Pb.在偏振片在偏振片P 的后面再的后面再放放置置另一个偏振片另一个偏振片Q，转动，转动Q，观察观察通过两块偏振片的通过两块偏振片的透透射射强度有无变化？强度有无变化？甲甲乙乙PQa.通过一块偏振P看太阳的实验：观察阳光通过偏振片后透射10现象：现象：甲甲图：转动偏振片图：转动偏振片P，透射光的强度，透射光的强度不变不变乙乙图：转动偏振片图：转动偏振片Q，透射光强度变化，透射光强度变化：P、Q偏振片平行时偏振片平行时，透射，透射光最强光最强；P、Q偏振片垂直时，透射光最偏振片垂直时，透射光最暗。暗。现象：11检偏器检偏器 检检 偏偏起偏器起偏器怎样解释实验现象怎样解释实验现象？结论：太阳光结论：太阳光不是纵波，而是横波！不是纵波，而是横波！动动态态演演示示检偏器检偏起偏器怎样解释实验现象？结论：太阳光不是纵波12（2）自然光特点：）自然光特点：普通普通光源发光：光源发光：在在垂直传播方向的平面内垂直传播方向的平面内 各个各个方向的光振动全有方向的光振动全有 各个各个振动方向的强度相等振动方向的强度相等乱乱是各个振动是各个振动的无规混杂的无规混杂（1）太阳、太阳、电电灯等普通光源灯等普通光源发发出的光，出的光，包含着在垂直于包含着在垂直于传传播方向上播方向上沿一切方向振沿一切方向振动动的光的光，这这种光叫自然光种光叫自然光。自然光自然光2.2.自然光自然光乱是各个振动的无规混杂（1）太阳、电灯等普通光源发出的光，133 3偏振光偏振光-在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的的方向方向振动的振动的光叫偏振光。光叫偏振光。PQ自然光自然光偏振光偏振光起偏器起偏器检偏器检偏器光振动沿各个方向均匀分布的光就是光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光。自然光。光光振动沿着特定方向的光就是振动沿着特定方向的光就是偏振光。偏振光。3偏振光-在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的P14通过起偏器通过起偏器P P 的光是的光是偏振光。偏振光。P明明甲甲P Q（弱）（弱）乙乙明明暗暗丙丙P Q通过起偏器P的光是偏振光。P明甲P15当只有一块偏振片时，以光的传播当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，方向为轴旋转偏振片，透射光的强透射光的强度度不变。不变。当两块偏振片的透振方向平行时，当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最大，但是，透射光的强度最大，但是，比通过比通过一块偏振片时要一块偏振片时要弱。弱。当两块偏振片的透振方向垂直时，当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，透射光的强度最弱，几乎为几乎为零。零。当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强16光光的偏振现象并不的偏振现象并不罕见。除了罕见。除了从光源（如太阳、电灯等）直接从光源（如太阳、电灯等）直接发出发出的的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光。偏振光。自然光自然光射射到两种到两种介质的界面上，介质的界面上，如果光入射的方向合适，使如果光入射的方向合适，使如果光入射的方向合适，使如果光入射的方向合适，使反射光反射光反射光反射光与与与与折射折射折射折射光之间光之间光之间光之间的夹角恰好是的夹角恰好是的夹角恰好是的夹角恰好是9090，这时反射光这时反射光这时反射光这时反射光和折射光就都是偏振的和折射光就都是偏振的和折射光就都是偏振的和折射光就都是偏振的，并且并且并且并且偏振方向互相偏振方向互相偏振方向互相偏振方向互相垂直。垂直。垂直。垂直。光振动垂直于纸面光振动垂直于纸面光振动在纸面内光振动在纸面内4 4光是一种横波光是一种横波光的偏振现象并不罕见。除了从光源（如太阳、电灯等）直接发出光17光光的偏振现象有很多的偏振现象有很多应用。如应用。如在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃玻璃橱窗里的陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰橱窗里的陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常常使景像不使景像不清楚。如果清楚。如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，让它的透在照相机镜头前装一片偏振滤光片，让它的透振振方向方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使景像与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使景像清晰。清晰。三、偏振现象的应用三、偏振现象的应用光的偏振现象有很多应用。如在拍摄日落时水面下的景物、池中的游18加偏振片拍摄加偏振片拍摄，景物，景物变清晰变清晰不加偏振片拍摄，橱窗中景物模糊不清不加偏振片拍摄，橱窗中景物模糊不清加偏振片拍摄，景物变清晰不加偏振片拍摄，橱窗中景物模糊不清19液晶显示液晶显示电极电极反光板反光板电极电极液晶液晶偏振片偏振片偏振片偏振片上下两极板没有电压（液晶有旋光性）上下两极板没有电压（液晶有旋光性）自然光通过第一块偏振片成为偏振光自然光通过第一块偏振片成为偏振光上下两极板有一定大小的电压上下两极板有一定大小的电压 （液晶无旋光性）液晶无旋光性）有有出出射射光光线线无无出出射射光光线线自然光自然光无无无无液晶显示电极反光板电极液晶偏振片偏振片上下两极板没有电压（液20汽车车灯汽车车灯:因此因此，只需带一副只能透射竖直方向偏，只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光。振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光。汽车车灯:因此，只需带一副只能透射竖直方向偏振21观看立体电影观看立体电影:在在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们同时分别拍下同一物体的两个画像，放映时把两个画像同时映在银幕上。如它们同时分别拍下同一物体的两个画像，放映时把两个画像同时映在银幕上。如果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面，就可以使观众得到立体感果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面，就可以使观众得到立体感。在。在放映时，两个放像机每个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振化方向放映时，两个放像机每个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振化方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的偏振化方向与左面放像相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同，这样，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察，在人的脑海中就形成立相同，这样，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察，在人的脑海中就形成立体化的影像了。体化的影像了。观看立体电影:在拍摄立体电影时，用两个摄影22用偏光镜消除用偏光镜消除了反射了反射偏振光偏振光玻璃门表面玻璃门表面的反光很强的反光很强用偏光镜减弱用偏光镜减弱了反射偏振光了反射偏振光橱窗设计橱窗设计用偏光镜消除了反射偏振光玻璃门表面的反光很强用偏光镜减弱了反231只有横波才有偏振现象只有横波才有偏振现象2自然光、偏振光、光自然光、偏振光、光振动振动3光的偏振现象说明光是横波光的偏振现象说明光是横波4实验中起偏器、检偏器的作用实验中起偏器、检偏器的作用5.光的偏振现象的应用光的偏振现象的应用1只有横波才有偏振现象241如图所示，电灯如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片发出的光先后经过偏振片A和，人眼在和，人眼在P处迎着处迎着入射光方向，看不到光亮，则（）入射光方向，看不到光亮，则（）A图中图中a光为偏振光光为偏振光B图中图中b光为偏振光光为偏振光C以以SP为轴将为轴将B 转转过过180后，在后，在P处将看到光亮处将看到光亮D以以SP为轴将为轴将B 转转过过90后，在后，在P处将看到光亮处将看到光亮BD1如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和，人眼在P处迎252如图所示，如图所示，P是偏振片，是偏振片，P的透振方向的透振方向(用带箭头的实线表示用带箭头的实线表示)为竖直方向下列四种入射光束中，哪几种照射为竖直方向下列四种入射光束中，哪几种照射P时能在时能在P的的另一侧观察到透射光另一侧观察到透射光()A太阳光太阳光B沿竖直方向振动的光沿竖直方向振动的光C沿水平方向振动的光沿水平方向振动的光D沿与竖直方向成沿与竖直方向成45角振动的光角振动的光ABD2如图所示，P是偏振片，P的透振方向(用带箭头的实线表示)26