高二物理《光的偏振_激光》(课件).ppt

2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校引入：引入： 在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在同一直线上。在横波中，振动方向总是垂直于波同一直线上。在横波中，振动方向总是垂直于波的传播方向，但不同的横波，振动方向可不同。的传播方向，但不同的横波，振动方向可不同。 例如一列横波沿水平方向传播，质点在竖直例如一列横波沿水平方向传播，质点在竖直平面内可能沿着上下方向振动，也可能沿着左右平面内可能沿着上下方向振动，也可能沿着左右方向振动，也可能沿着任何其他方向振动。方向振动，也可能沿着任何其他方向振动。 当然，对于一个确定的横波，它的振动方向当然，对于一个确定的横波，它的振动方向是确定的。是确定的。2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校一、偏振现象一、偏振现象 取一根软绳，一端取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一固定在墙上，手持另一端上下抖动，就在软绳端上下抖动，就在软绳上形成一列横波。上形成一列横波。2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校一、偏振现象一、偏振现象 取一根软绳，一端取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一固定在墙上，手持另一端上下抖动，就在软绳端上下抖动，就在软绳上形成一列横波。上形成一列横波。2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校一、偏振现象一、偏振现象 取一根软绳，一端取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一固定在墙上，手持另一端上下抖动，就在软绳端上下抖动，就在软绳上形成一列横波。上形成一列横波。 现在，让软绳穿过一块带有狭缝的木板，如果现在，让软绳穿过一块带有狭缝的木板，如果狭缝与振动方向平行，则振动可以通过狭缝传到木狭缝与振动方向平行，则振动可以通过狭缝传到木板的另一侧（图甲）如果狭缝与振动方向垂直，板的另一侧（图甲）如果狭缝与振动方向垂直，则振动就被狭缝挡住而不能向前传播（图乙）。则振动就被狭缝挡住而不能向前传播（图乙）。2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校形象说明偏振片的原理形象说明偏振片的原理2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校形象说明偏振片的原理形象说明偏振片的原理通光方向通光方向2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校形象说明偏振片的原理形象说明偏振片的原理通光方向通光方向2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校形象说明偏振片的原理形象说明偏振片的原理通光方向通光方向2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校形象说明偏振片的原理形象说明偏振片的原理通光方向通光方向2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校形象说明偏振片的原理形象说明偏振片的原理腰横别扁担进不了城门腰横别扁担进不了城门通光方向通光方向2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 波只沿着某一特定的方向振动的波只沿着某一特定的方向振动的现象偏振现象现象偏振现象2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 只有横波才能发生偏振现象只有横波才能发生偏振现象, 纵纵波不可能发生偏振现象波不可能发生偏振现象 波只沿着某一特定的方向振动的波只沿着某一特定的方向振动的现象偏振现象现象偏振现象2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 如果将这根绳换成细软的弹簧，前后推如果将这根绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波，则无论狭缝怎样放置，弹动弹簧形成纵波，则无论狭缝怎样放置，弹簧上的纵波都可以通过狭缝传播到木板的另簧上的纵波都可以通过狭缝传播到木板的另一侧（如下图）。一侧（如下图）。2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校受上面实验的启发，我们可以利用类似受上面实验的启发，我们可以利用类似的实验来判断光波是横波还是纵波。的实验来判断光波是横波还是纵波。偏振片由特定的材料制成，它上面有一偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向），只有振动个特殊的方向（叫做透振方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片。偏振片对光波的作用就像上图中的狭缝片。偏振片对光波的作用就像上图中的狭缝对于机械波的作用一样。对于机械波的作用一样。现在利用偏振片代替上面的带有狭缝的现在利用偏振片代替上面的带有狭缝的木板，来做光学实验。木板，来做光学实验。2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校播放播放光的偏振光的偏振(二二).dat2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 当只有一块偏振片时，当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变。振片，透射光的强度不变。 2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 当只有一块偏振片时，当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变。振片，透射光的强度不变。 2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 当只有一块偏振片时，当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变。振片，透射光的强度不变。 当两块偏振片的透振方当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最向平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振大，但是，比通过一块偏振片时要弱。片时要弱。 2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 当只有一块偏振片时，当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变。振片，透射光的强度不变。 当两块偏振片的透振方当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最向平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振大，但是，比通过一块偏振片时要弱。片时要弱。 2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 当只有一块偏振片时，当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变。振片，透射光的强度不变。 当两块偏振片的透振方当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最向平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振大，但是，比通过一块偏振片时要弱。片时要弱。 当两块偏振片的透振方当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零。弱，几乎为零。2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 当只有一块偏振片时，当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变。振片，透射光的强度不变。 当两块偏振片的透振方当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最向平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振大，但是，比通过一块偏振片时要弱。片时要弱。 当两块偏振片的透振方当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零。弱，几乎为零。2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校产生上述现象的原因产生上述现象的原因: 1. 太阳、电灯等普通光源发出的光，包太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的含着在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光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同这种光叫做自然光相同这种光叫做自然光 .2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 2. 自然光通过第一个偏振片（叫做起偏自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之后，只有振动方向跟偏振片的透振方器）之后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过也就是说，通过第向一致的光波才能通过也就是说，通过第一个偏振片的光波，在垂直于传播方向的平一个偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动。这种光面上，只沿着一个特定的方向振动。这种光叫做偏振光。叫做偏振光。2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 2. 自然光通过第一个偏振片（叫做起偏自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之后，只有振动方向跟偏振片的透振方器）之后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过也就是说，通过第向一致的光波才能通过也就是说，通过第一个偏振片的光波，在垂直于传播方向的平一个偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动。这种光面上，只沿着一个特定的方向振动。这种光叫做偏振光。叫做偏振光。 横波只沿着某横波只沿着某一个特定的方向振一个特定的方向振动，称为波的偏动，称为波的偏振。只有横波才有振。只有横波才有偏振现象。偏振现象。2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 3. 通过第一个偏振片的偏振光再通过第通过第一个偏振片的偏振光再通过第二个偏振片（称为检偏器）时，如果两个偏二个偏振片（称为检偏器）时，如果两个偏振片的透振方向平行，那么，通过第一个偏振片的透振方向平行，那么，通过第一个偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向平行，透射光的强度最大。平行，透射光的强度最大。2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 4. 如果两个偏振片的透振方向垂直，那如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透么，偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂直，偏振光不能通过第二个偏振片振方向垂直，偏振光不能通过第二个偏振片,透射光的强度为零透射光的强度为零 2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 4. 如果两个偏振片的透振方向垂直，那如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透么，偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂直，偏振光不能通过第二个偏振片振方向垂直，偏振光不能通过第二个偏振片,透射光的强度为零透射光的强度为零 所以，光是一种横波。所以，光是一种横波。2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 光的偏振现象并不罕见。除了从光源（如光的偏振现象并不罕见。除了从光源（如太阳、电灯等）直接发出的光以外，我们通常太阳、电灯等）直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光。自然光射到看到的绝大部分光，都是偏振光。自然光射到两种介质的界面上，如果光入射的方向合适，两种介质的界面上，如果光入射的方向合适，使反射光与折射光之间的夹角恰好是使反射光与折射光之间的夹角恰好是90 ，这，这时，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振时，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直。方向互相垂直。2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校二、偏振现象的应用二、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、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物的照片下的景物、池中的游鱼、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，就可以减弱它的透振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清晰反射光而使景像清晰2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校（A）玻璃门表面玻璃门表面的反光很强的反光很强2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校（A）（B）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2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校（A）（B）（C）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用偏光镜消除用偏光镜消除了反射偏振光了反射偏振光使玻璃门内的使玻璃门内的人物清晰可见人物清晰可见2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 不加偏振片拍摄，不加偏振片拍摄，橱窗中景物模橱窗中景物模糊不清糊不清2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 不加偏振片拍摄，不加偏振片拍摄，橱窗中景物模橱窗中景物模糊不清糊不清 加偏振片拍加偏振片拍摄，景物变清晰摄，景物变清晰2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校偏光镜头偏光镜头立体电影立体电影2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 【例例】两个偏振片紧靠在一起将它们放在一两个偏振片紧靠在一起将它们放在一盏灯的前面以致没有光通过如果将其中的一片盏灯的前面以致没有光通过如果将其中的一片旋转旋转180度，在旋转过程中，将会产生下述的哪度，在旋转过程中，将会产生下述的哪一种现象（一种现象（ ）A. 透过偏振片的光强先增强，然后又减少透过偏振片的光强先增强，然后又减少到零到零B. 透过偏振片的光强光增强，然后减少到透过偏振片的光强光增强，然后减少到非零的最小值非零的最小值C. 透过偏振片的光强在整个过程中都增强透过偏振片的光强在整个过程中都增强D. 透过偏振片的光强先增强，再减弱，然透过偏振片的光强先增强，再减弱，然后又增强后又增强2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校【分析分析】起偏器和检偏器的偏振方向起偏器和检偏器的偏振方向垂直时，没有光通过；偏振方向平行时，垂直时，没有光通过；偏振方向平行时，光强度达到最大当其中一个偏振片转动光强度达到最大当其中一个偏振片转动180度的过程中，两偏振片的方向由垂直到平度的过程中，两偏振片的方向由垂直到平行再到垂直，所以通过的光先增强，又减行再到垂直，所以通过的光先增强，又减小到零，选项小到零，选项A正确正确 2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校播放播放激光激光.mp42011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校某些物质的原子中的粒子受光或电刺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，而激，使低能级的原子变成高能级原子，而辐射出相位、频率、方向等完全相同的辐射出相位、频率、方向等完全相同的光，这种光叫作光，这种光叫作激光激光。激光的激光的产生原理产生原理是利用了物质原子是利用了物质原子受受激辐射激辐射后发生跃迁的特性。后发生跃迁的特性。2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校受激辐射受激辐射 发光有两种形式。自发辐射是发光的一种形发光有两种形式。自发辐射是发光的一种形式。除此之外，还有另一种发光形式，那就是受式。除此之外，还有另一种发光形式，那就是受激辐射。什么是受激辐射呢？就是原来处在高能激辐射。什么是受激辐射呢？就是原来处在高能级的原子，还可以在其他光子的刺激或感应下，级的原子，还可以在其他光子的刺激或感应下，跃迁到低能级，同时发射出一个同样能量的光子跃迁到低能级，同时发射出一个同样能量的光子,由于这一过程是在外来光子的刺激下产生的，所由于这一过程是在外来光子的刺激下产生的，所以叫做受激辐射。有趣的是，新产生的光子与外以叫做受激辐射。有趣的是，新产生的光子与外来光子具有完全相同的状态，即频率一样、波长来光子具有完全相同的状态，即频率一样、波长一样、方向一样。一样、方向一样。2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校 只要产生一次受激辐射，就能使一个只要产生一次受激辐射，就能使一个光子变成两个光子，这两个光子又会引起光子变成两个光子，这两个光子又会引起其他原子发生受激辐射，于是在极短的瞬其他原子发生受激辐射，于是在极短的瞬间内激发出无以数计的光子，实际上就将间内激发出无以数计的光子，实际上就将光放大了。在这种情况下，只要辅以必要光放大了。在这种情况下，只要辅以必要的设备，就可以形成具有完全相同频率和的设备，就可以形成具有完全相同频率和相同方向的光子流，这就是激光。相同方向的光子流，这就是激光。2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校第一、第一、亮度很高亮度很高第二、第二、颜色最纯（频率单一性好）颜色最纯（频率单一性好）第三、第三、方向最集中（平行度好）方向最集中（平行度好）第四、第四、相干性极好相干性极好2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校激光的四大特点互有联系、相辅相成激光的四大特点互有联系、相辅相成第一、第一、亮度很高亮度很高第二、第二、颜色最纯（频率单一性好）颜色最纯（频率单一性好）第三、第三、方向最集中（平行度好）方向最集中（平行度好）第四、第四、相干性极好相干性极好2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校1. 人造卫星激光测距（人造卫星激光测距（SLR）2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校2. 工业材料的加工工业材料的加工 4. 光纤通信光纤通信3. 医学应用（光刀）医学应用（光刀）2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校“魟鱼魟鱼”激光致盲武器激光致盲武器5. 激光武器激光武器2011年上学期制作 11湖南长郡卫星远程学校湖南长郡卫星远程学校魟鱼（魟鱼（Stingray）系统系统美国洛克希德美国洛克希德.桑德斯桑德斯公司开发的公司开发的AN/PLQ-5激光对抗装置激光对抗装置. 也是一也是一种致盲兼软杀伤武器种致盲兼软杀伤武器激光对抗装置激光对抗装置