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4.6 光的偏振 激光
第四章 光
教学目的
1.通过实验，认识振动中的偏振现象，知道只有横波有偏振现象。
2.了解偏振光和自然光的区别，从光的偏振现象知道光是横波。
3.了解日常见到的光多数是偏振光，了解偏振光在生产生活中的一些应用。
4.了解激光的特点及激光的应用。
学习任务
1.通过实验，认识振动中的偏振现象，知道只有横波有偏振现象。
2.了解偏振光和自然光的区别，从光的偏振现象知道光是横波。
3.了解日常见到的光多数是偏振光，了解偏振光在生产生活中的一些应用。
4.了解激光的特点及激光的应用。
问题
立体电影的原理是什么？
偏振
取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，就在软绳上形成一列横波，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）．
在一条弹簧上传播的纵波，无论狭缝取向如何，波都能穿过
横波与偏振现象
光的干涉和衍射现象说明光具有波动性。
那光是横波还是纵波？
机械横波与纵波的区别
机械波穿过狭缝
偏振片
实验：观察光的偏振
光的偏振
研究表明，光是一种横波。
太阳以及日光灯、发光二极管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光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。这种光是“自然光”
自然光在通过偏振片 P 时，只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光波才能顺利通过。
通过偏振片 P 的光波，在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动。这种光叫作偏振光
光的偏振
除了从太阳、白炽灯等光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光。自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光（图 4.6-5），入射角变化时偏振的程度也有变化。
用如图所示装置研究偏振现象，P1，P2是两块完全相同的圆形偏振片，A、B为观测点，A、B和两块偏振片的中心共线，且偏振片与AB连线垂直，两偏振片可绕AB连线转动，下列说法正确的是( )
A. 固定P1，转动P2，则AB处光强均发生变化
B. 固定P2，转动P1，则AB处光强均不发生变化
C. 同时转动P1和P2，A处光强不变，B处光强可能变化
D. 同时转动P1和P2，AB处光强均发生变化
小试牛刀
C
偏振现象的应用——偏振滤光片
偏振滤光片，通过转动滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使水下和玻璃后的景象清晰
偏振现象的应用——偏振滤光片
在照相机镜头前装一片偏振滤光片，可以减小反射光的影响
偏振现象的应用——偏振滤光片
（C）
用偏光镜消除了反射偏振光 使玻璃门内的人物清晰可见
（A）
玻璃门表面的反光很强
（B）
用偏光镜减弱了反射偏振光
偏振现象的应用——偏振滤光片
哪个加了偏振片拍摄？
做一做
将一个偏振片放于眼睛的前方，观察通过窗户进入室内的自然光。转动偏振片，你感觉到的明暗有没有明显的变化？
再透过偏振片观察玻璃表面、光滑桌面反射来的自然光，同时转动偏振片。你感觉到的明暗有没有明显的变化？玻璃表面、光滑桌面反射的光是偏振光吗？
透过偏振片观察手机等液晶屏幕上的字，你有什么发现？
光的偏振
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面上，只沿着一个特定的方向振动．这种光叫做偏振光．
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平行，透射光的强度最大．
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
横波只沿着某一个特定的方向振动，称为波的偏振．只有横波才有偏振现象．
所以，光是一种横波．
立体电影
偏光镜头 立体电影
液晶显示
电极
反光板
电极
液晶
偏振片
偏振片
自然光
自然光通过第一块偏振片成为偏振光
上下两极板没有电压（液晶有旋光性）
上下两极板有一定大小的电压（ 液晶无旋光性）
激光
光是从物质的原子中发射出来的。原子获得能量以后处于不稳定状态，它会以光的形式把能量发射出去。
普通光源发出的自然光是许多频率、相位、偏振以及传播方向各不相同的光的杂乱无章的混合。这导致两个独立的普通光源发出的光不会发生干涉。
激光
1960年，美国物理学家梅曼率先在实验室中制造出了传播方向、偏振、相位等性质完全相同的光波，这就是激光（laser）
激光
①高相干性----频率相同，相位恒定、偏振方向一致。
②高定向性----平行度好、扩散程度小。
③高单色性----频率单一（频率范围小，f几乎单一，颜色几乎完全一致。）　
④高亮度、高功率----能量在很小的空间，很短时间内集中。
激光的应用
1、加工领域：
（1）数控激光切割雕刻机(高亮度、高能量）: 广告字牌、展板、建筑模型、工艺品、等。
激光的应用
（2）激光焊接机（高亮度、高能量）
激光的应用
（3）激光打标机：采用受计算机控制的激光做加工手段，在机械零部件、电子元器件、仪器、工具等表面制作 文字、图案等。
激光的应用
2、医疗领域: 激光在医疗领域中也有广泛的应用
（1）医疗诊断
激光治疗包括：辐照、烧灼、汽化、光刀切割以及光针针灸等。
激光的应用
激光洗、纹身
激光洗眉
激光美容仪
（2）激光美容：
激光能量在很短的时间内(不到一亿分之一秒)释放出来，形成能量密度很高的脉冲，会形成局部的冲击波，将人体的某些组织击碎，从而实现美容的效果。医学上称为"选择性破坏"
激光的应用
3、军事领域：
（1）激光武器： 激光武器用于杀伤敌重武器装备时，需要较高的能量，通常称为高能激光武器或称激光炮。目前美国已研制出机载和车载激光炮。激光炮的威力强大，命中率极高。
反导激光武器
激光制导
激光枪
激光的应用
（2）激光测距
激光的应用
（2）激光测距
（3）激光雷达
激光的应用
4、生活领域：
（1）激光条码器
激光的应用
（2）激光唱片：光盘（ VCD 、DVD ）刻录和读取
激光的应用
（3）激光通讯：激光能像无线电波那样被调制，用来传递信息。光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物。
激光的应用
5、科研领域
激光控制核聚变
小结
一、光的偏振态：自然光、线偏振光、部分偏振光
二、线偏振光的获得：偏振片法、反射和折射法
三、偏振光的应用实例：立体电影、偏振滤光片
四、激光的特性
①高相干性----频率相同，相位恒定、偏振方向一致。
②高定向性----平行度好、扩散程度小。
③高单色性----频率单一（频率范围小，f几乎单一，颜色几乎完全一致。）　
④高亮度、高功率----能量在很小的空间，很短时间内集中。
五、激光的应用
关于激光的应用问题，下列说法正确的是( )
A. 光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中传递信息的
B. 计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用激光有相干性的特点
C. 医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
D. “激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点
小试牛刀
C
谢君一赏

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