高考物理课件：第20章第五节《激　光》（人教版选修3-4）

欢迎进入物理课堂 第四节光的偏振第五节激光 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第五节 课前自主学案 目标概览 目标概览 学习目标 1 知道振动中的偏振现象 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 知道常见的光多是偏振光 知道偏振光的应用 3 知道激光和自然光的区别 4 知道激光的特点和应用 重点难点 1 偏振光和自然光的区别 2 激光的特点和应用 课前自主学案 一 偏振现象波只沿着 振动 称为波的偏振 只有 才有偏振现象 二 自然光和偏振光的区别包含着在垂直于传播方向上 振动的光 而且沿着各个方向振动的 都相同 这种光叫自然光 在垂直于传播方向的平面上 只沿某一个特定的方向振动的光叫偏振光 某一个特定的方向 横波 沿一切方向 光波的强度 三 偏振光的产生自然光通过 后就成了偏振光 自然光射到两种介质的界面上 如果入射的方向合适 使反射光和折射光之间的夹角恰好是90 时 反射光和折射光都是偏振光 平时我们所看到的光 除了 的光以外都是偏振光 偏振片 从光源 如太阳 电灯 直接发出 四 激光人类在实验室里激发出一种自然界中没有的光 就是激光 五 激光的特点1 激光是人工产生的 2 激光的 非常好 相干光 亮度高 平行度 一 偏振光的产生和应用1 产生 1 自然光通过起偏器 通过两个共轴的偏振片观察自然光 第一个偏振片的作用是把自然光变为偏振光 叫做起偏器 第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光 叫检偏器 其实 偏振片并非刻有狭缝 而是具有一种特性 即存在一个偏振化方向 只让平行于该方向振动的光通过 其他振动方向的光被吸收了 核心要点突破 2 自然光射到两种介质的交界面上 如果光入射的方向合适 使反射光和折射光之间的夹角恰好是90 时 反射光和折射光都是完全偏振光 且偏振方向相互垂直 2 应用 1 在摄影技术中的应用光的偏振现象有很多应用 如在拍摄日落 水面下的景物 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 常使景像不清楚 如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片 让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直 就可使反射来的偏振光不能进入照相机内 从而可拍出清晰的照片 故人们把偏振滤光片叫做摄像的 门卫 2 偏振片在汽车挡风玻璃上的应用偏振片 汽车司机的福音 在夜间行车时 迎面开来的车灯眩光常常使司机看不清路面 容易发生事故 如果在每辆车灯玻璃上和司机坐席前面的挡风玻璃上安装一片偏振片 并使它们的透振方向跟水平方向成45 角 就可以解决这一问题 这时 从对面车灯射来的偏振光 由于振动方向跟司机座前挡风玻璃偏振片的透振方向垂直 所以不会射进 司机眼里 而从自己的车灯射出去的偏振光 由于振动方向跟自己的挡风玻璃上的偏振片的透振方向相同 所以司机仍能看清自己灯照亮的路面和物体 3 立体电影立体电影也是利用光的偏振原理 立体电影是用两个镜头如人眼那样从两个不同方向同时拍摄下景物的像 制成电影胶片 在放映时 通过两台放映机 把用两台摄影机拍下的两组胶片同步放映 使这略有差别的两幅图像重叠在银幕上 这时如果用眼睛直接观看 看到的画面是模糊不清的 要看到立体电影 就要在每架电影机前装一块偏振片 它的 作用相当于起偏器 从两架放映机射出的光 通过偏振片后 就成了偏振光 左右两架放映机前的偏振光的透射方向互相垂直 因而产生两束偏振光的偏振方向也互相垂直 这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众处 偏振方向不改变 观众用上述的偏振眼镜观看 每只眼睛只看到相应的偏振光图像 即左眼只能看到左机映出的画面 右眼只能看到右机映出的画面 这样就会像直接观看物体那样产生立体感觉 这就是立体电影的原理 二 激光的特点及应用1 激光的特点 1 相干性好 所谓相干性好 是指容易产生干涉现象 普通光源发出的光 即使是所谓的单色光 频率也是不一样的 而激光器发出的激光的频率几乎是单一的 并且满足其他的相干条件 所以 现在我们做双缝干涉实验时 无需在双缝前放一个单缝 而是用激光直接照射双缝 就能得到既 明亮又清晰的干涉条纹 利用激光易于调制的特点 传输信息 所能传递的信息密度极高 一条细细的激光束通过光缆可以同时传送一百亿路电话和一千万套电视 全国人民同时通话还用不完它的通讯容量 而光纤通信就必须借助激光技术才能发展 2 平行度非常好 与普通光相比 传播相同的距离激光束的扩散程度小 光线仍能保持很大的强度 保持它的高能量 利用这一点可以精确测距 现在利用激光测量地月距离精确度已达到1米 3 亮度非常高 它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量 如果把强大的激光束会聚起来 可使物体被照部分在千分之一秒的时间内产生几千万度的高温 不能直接照射眼睛 否则会伤害眼睛 4 单色性很好 激光的频率范围极窄 颜色几乎是完全一致的 2 激光的应用 1 激光雷达 对准目标发出一个极短的激光脉冲 测量发射脉冲和收到回波的时间间隔 结合发射的方向 就可探知目标方位和距离 结合多普勒效应 还可以求出目标的运动速度 利用激光的平行度好 2 读盘 激光的平行度很好 可以会聚到很小的一点 让会聚点照射在VCD碟片 CD碟片 计算机的光盘上 就可读出光盘上记录的信息 利用激光的平行度好 3 医用激光刀 可以用于医疗的某些手术上 具有手术时间短 损伤小 不会引起细菌感染 止血快等优点 利用激光的亮度高 4 切割金属等难熔物质 用激光可以产生几千万度的高温 使最难熔的物质也可在瞬间汽化 利用激光的亮度高 5 激光育种 用激光照射植物的种子 会使植物产生有益的变异 用于培育新品种 利用激光的亮度高 6 引起核聚变 使核聚变能在控制下进行 利用激光亮度高 7 激光可以作为武器使用 用以击毁侦察卫星 飞行的导弹 飞机 装甲车等 利用激光的亮度高 8 作为干涉 衍射的光源 干涉 衍射现象明显 利用激光的单色性好 课堂互动讲练 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 自主解答 由光的偏振知识可知A B C反映了光的偏振特性 通过手指间的缝隙观察日光灯 可以看到彩色条纹 是光的衍射现象 答案 D 变式训练1如图20 4 1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 将B转过180 后 在P处将看到光亮D 将B转过90 后 在P处将看到光亮 图20 4 1 解析 选BD 自然光沿各个方向是均匀分布的 通过偏振片后 透射光是只有某一特定方向振动的光 从电灯直接发出的光为自然光 则A错 它通过A偏振片后 即变为偏振光 则B对 设透过A的光沿竖直方向振动 则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光 则P点无光亮 将B转过180 后 P处仍无光亮 即C错 若将B转过90 则该偏振片将变为能通过在竖直方向上振动的光的偏振片 则偏振光能通过B了 即在P处有光亮 亦即D对 将激光束的宽度聚焦到纳米级 10 9m 范围内 可修复人体已损坏的器官 可对DNA分子进行超微型基因修复 把至今尚令人无奈的癌症 遗传疾病彻底根除 以上功能是利用了激光的 A 平行性好的特性B 单色性好的特性C 亮度高的特性D 粒子性好的特性 解析 激光的平行度好 故可聚焦到很小的范围 激光的亮度高 能量大 故可修复器官 答案 AC 变式训练2在演示双缝干涉的实验时 常用激光做光源 这主要是应用激光的什么特性 A 亮度高B 平行性好C 单色性好D 波动性好解析 选C 频率相同的两束光相遇才能发生干涉 激光的单色性好 频率单一 通过双缝时能够得到两束相干光 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全