实验：测定玻璃的折射率.ppt

第五讲第五讲光的偏振现象光的偏振现象光学实验光学实验一、光的偏振现象一、光的偏振现象1 1、机械波的偏振现象：横波不能通过与其振、机械波的偏振现象：横波不能通过与其振动方向成动方向成9090的狭缝的现象。的狭缝的现象。纵波没有偏振现象。纵波没有偏振现象。2 2、光能发生偏振现象光能发生偏振现象，所以所以光是横波光是横波。透振方向透振方向通通不通不通1、偏振片：、偏振片：由特定的材料制成，尽管它是透由特定的材料制成，尽管它是透明的，但它上面有一个特定的方向（叫做明的，但它上面有一个特定的方向（叫做透振透振方向方向），只有），只有光的振动方向光的振动方向与与透振方向透振方向平行平行时，才能通过偏振片。时，才能通过偏振片。二、光偏振现象的解释二、光偏振现象的解释 二、光偏振现象的解释二、光偏振现象的解释 、自然光和偏振光、自然光和偏振光自然光自然光 ：太阳、电灯等普通光源发出的光，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一切方向振动的包含着在垂直于传播方向上一切方向振动的光，而且光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都沿着各个方向振动的光波的强度都相同相同这种光叫做自然光这种光叫做自然光 .偏振光偏振光 ：只沿某个特定只沿某个特定方向振动的光。方向振动的光。自然光通过第一个偏振片（自然光通过第一个偏振片（起偏器起偏器：只允许某个：只允许某个方向振动的光通过）后，成为偏振光。方向振动的光通过）后，成为偏振光。偏振光再通过第二个偏振片（偏振光再通过第二个偏振片（检偏器检偏器），当振），当振动方向与偏振片的透振方向一致时透射光最强；与动方向与偏振片的透振方向一致时透射光最强；与偏振片透振方向互相垂直时，透射光最弱。偏振片透振方向互相垂直时，透射光最弱。光光的的偏偏振振现现象象有有很很多多应应用用如如在在拍拍摄摄日日落落时时水水面面下下的的景景物物、池池中中的的游游鱼鱼、玻玻璃璃橱橱窗窗里里的的陈陈列列物物的的照照片片时时，由由于于水水面面或或玻玻璃璃表表面面的的反反射射光光的的干干扰扰，常常使使景景像像不不清清楚楚如如果果在在照照相相机机镜镜头头前前装装一一片片偏偏振振滤滤光光片片，让让它它的的透透振振方方向向与与反反射射光光的的偏偏振振方方向向垂垂直直，就就可可以以减减弱弱反反射射光光而而使使景像清晰景像清晰偏振现象的应用：拍摄偏振现象的应用：拍摄（C C）用偏光镜用偏光镜消除消除了了反射偏振光反射偏振光 使使玻璃门内的人物玻璃门内的人物清晰可见清晰可见（A A）玻璃门玻璃门表面的表面的反光很强反光很强（B B）用偏光镜用偏光镜减弱减弱了反射偏振光了反射偏振光橱窗设计橱窗设计偏光镜头偏光镜头 立体电影立体电影2、观看立体电影、观看立体电影:在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们同时分别拍下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。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。为此，在放映时，两个放放像机每以使观众得到立体感。为此，在放映时，两个放放像机每个放像机镜头上放一个偏振片个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振化方向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相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的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相同，这样，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。就形成立体化的影像了。1、汽车车灯、汽车车灯汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为了避免双方车灯汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为了避免双方车灯的眩目，司机都关闭大灯，只开小灯，放慢车速，以免发生车祸。的眩目，司机都关闭大灯，只开小灯，放慢车速，以免发生车祸。如驾驶室的如驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有都装有偏振片偏振片，而且规定它，而且规定它们的们的偏振方向都沿同一方向并与水平面成偏振方向都沿同一方向并与水平面成45度角度角，那么，司机从，那么，司机从前窗只能看到自已的车灯发出的光，而看不到对面车灯的光，这前窗只能看到自已的车灯发出的光，而看不到对面车灯的光，这样，汽车在夜间行驶时，即不要熄灯，也不要减速，可以保证安样，汽车在夜间行驶时，即不要熄灯，也不要减速，可以保证安全行车。全行车。另外，在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周围建筑物的玻璃另外，在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁不开。由于光是横波，上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁不开。由于光是横波，所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向振动水平方向振动的。因的。因此，只需带一副只能透射此，只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住便可挡住部分的散射光。部分的散射光。例、例、(2007(2007全国全国)如图，如图，P P是一偏振片，是一偏振片，P P的透振的透振方向。下列入射光中，哪几种照射时，能在方向。下列入射光中，哪几种照射时，能在P P的后方观察到透射光的是（的后方观察到透射光的是（）A A 太阳光太阳光B B 沿竖直方向振动的光沿竖直方向振动的光C C 沿水平方向振动的光沿水平方向振动的光D D 沿与竖直方向成沿与竖直方向成4545。角振动的光角振动的光ABDABDP例例.光的偏振现象说明光是横波光的偏振现象说明光是横波.下列现象中不能反映下列现象中不能反映光的偏振特性的是光的偏振特性的是 ()A.A.一束自然光相继通过两个偏振片一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为以光束为 轴旋转其中一个偏振片轴旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变透射光的强度发生变 化化 B.B.一束自然光入射到两种介质的分界面上一束自然光入射到两种介质的分界面上,当反当反 射光线与折射光线之间的夹角恰好是射光线与折射光线之间的夹角恰好是9090时时,反射光和折射光都是偏振光反射光和折射光都是偏振光C.C.日落时分日落时分,拍摄水面下的景物拍摄水面下的景物,在照相机镜头在照相机镜头 前装上偏振滤光片可以使景象更清晰前装上偏振滤光片可以使景象更清晰D.D.通过手指间的缝隙观察日光灯通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色可以看到彩色 条纹条纹 E.E.立体电影立体电影 光的衍射光的衍射实验实验:测定玻璃的折射率测定玻璃的折射率一、实验原理：一、实验原理：用用插针法插针法确定光路，确定光路，找出与入射光线相对应的折找出与入射光线相对应的折射光线射光线；测出入射角；测出入射角1 1和折射角和折射角2 2；根据折射定律；根据折射定律计算出玻璃的折射率计算出玻璃的折射率n naabb12二、实验步骤：二、实验步骤：二、实验步骤：二、实验步骤：P3P3遮住遮住P1,P2P1,P2的像的像P4P4遮住遮住P3P3及及P1,P2P1,P2的像的像aabb12P1P2P3P4四、数据处理：四、数据处理：aabb12P1P2P3P4AODCONB P2 P1 P4 P3五、注意事项：五、注意事项：1)1)实验时入射角实验时入射角i i不能太小，也不能太大。不能太小，也不能太大。若入射角过小，折射角便更小，则角度测量误差较若入射角过小，折射角便更小，则角度测量误差较大；若入射角过大，则反射光能量增强，射入玻璃砖大；若入射角过大，则反射光能量增强，射入玻璃砖的光能量减少，透过玻璃砖观察到的的光能量减少，透过玻璃砖观察到的P P1 1、P P2 2的虚像暗淡、的虚像暗淡、模糊，不利于插针模糊，不利于插针P P3 3、P P4 4。3)3)每次实验切勿使玻璃砖移动每次实验切勿使玻璃砖移动(玻璃砖与白纸的相对玻璃砖与白纸的相对位置不能改变位置不能改变)，以免两边错动，引起误差，以免两边错动，引起误差2 2）实验时要将大头针垂直插在纸上，实验时要将大头针垂直插在纸上，P1P1与与P2P2之之间，间，P3P3与与P4P4之间距离要适当大一些。之间距离要适当大一些。4)4)玻璃砖不能当尺子用玻璃砖不能当尺子用,手也不能触摸玻璃砖的光洁面手也不能触摸玻璃砖的光洁面.例：例：在做测定玻璃折射率的实验时，甲同学在纸上正在做测定玻璃折射率的实验时，甲同学在纸上正确画出玻璃的两个界面确画出玻璃的两个界面abab和和cdcd时，不慎碰了玻璃砖，时，不慎碰了玻璃砖，使他向使他向abab方向平移了一些，如图甲所示，其后的操作方向平移了一些，如图甲所示，其后的操作都正确，但画光路图时，将折射点确定在都正确，但画光路图时，将折射点确定在abab和和cdcd上，上，则测出的则测出的n n值将怎样变化？值将怎样变化？abcd(不变不变)abcd方法小结方法小结：画光路图，先画透过砖的真实光路，再相：画光路图，先画透过砖的真实光路，再相应找出界面线上的应找出界面线上的入射点与折射点，入射点与折射点，画出过界面的测画出过界面的测量光路，比较：量光路，比较：拓展：拓展：乙同学为了避免笔尖接触玻璃面，画出的乙同学为了避免笔尖接触玻璃面，画出的a ab b和和c cd d都比实际侧面向外平移了一些，都比实际侧面向外平移了一些，如图乙所示，以后的操作均正确，画光路图时将如图乙所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折射点都确定在入射点和折射点都确定在a ab b和和c cd d上，则上，则测出的测出的n n值将如何变化？值将如何变化？abcd(偏小偏小)【例例】如图如图3 3所示，在一薄壁圆柱体玻璃烧杯中，盛所示，在一薄壁圆柱体玻璃烧杯中，盛上水或其他透明液体，中间竖直插入一根细直铁上水或其他透明液体，中间竖直插入一根细直铁丝，沿水平方向观看，会发现铁丝在液面处出现丝，沿水平方向观看，会发现铁丝在液面处出现折断现象，这是光的折射现象形成的折断现象，这是光的折射现象形成的.阅读上述材阅读上述材料，回答下列问题：料，回答下列问题：（1 1）若若把把铁铁丝丝插插在在 位位置置，无无论论沿沿水水平平方方向向从从什什么么方方向向看看，铁铁丝丝均均无无折折断断现现象象；如如图图3 3所所示示的的 情情 景景，与与 实实 际际 观观 察察 到到 的的 情情 况况 相相 符符 的的 是（其中是（其中O O为圆心）为圆心）.图图3 3圆心圆心O O处处BC（2 2）利用上述现象，用毫米刻度尺、三角板、三根细）利用上述现象，用毫米刻度尺、三角板、三根细直铁丝，可测液体折射率。实验步骤是：直铁丝，可测液体折射率。实验步骤是：实验图实实验图实4 4所示，用刻度尺测量找出直径所示，用刻度尺测量找出直径ABAB，并把刻，并把刻度尺在刻度线的边缘与度尺在刻度线的边缘与ABAB重合后固定并测出半径重合后固定并测出半径R.R.将一根细铁丝竖直固定于将一根细铁丝竖直固定于B B处，用三角板找出过圆心处，用三角板找出过圆心O O的垂直的垂直ABAB的直线，交杯缘于的直线，交杯缘于C C，把一根细铁丝竖直，把一根细铁丝竖直固定于固定于C C点点.完成上面的实验步骤，填在相应横线上完成上面的实验步骤，填在相应横线上.把另一根铁丝紧靠直尺把另一根铁丝紧靠直尺ABAB边移动，使其折射像与边移动，使其折射像与C C处、处、B B处的铁丝三者重合处的铁丝三者重合测出铁丝距测出铁丝距B B（或（或A A）的距离，求出折射率）的距离，求出折射率