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(共27张PPT)
4.6 光的偏振　激光
导入
看立体电影为什么要戴上特制的眼镜
你能解释其中的奥秘吗
动画展示
安徽省宁国中学 史俊志
思考与讨论
纵波：质点振动方向总是跟波的传播方向在同一直线上。
横波：质点振动方向总是垂直于波的传播方向。
思考：
如何证明光具有波动性？
光是横波还是纵波？
安徽省宁国中学 史俊志
一、偏振
1.偏振现象：
不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的。
一列沿水平方向传播的横波，既可能沿上下方向振动，也可能沿左右方向振动，还可能沿其他“斜”的方向振动。
2.偏振方向：
横波的振动方向称为“偏振方向”。
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。
绳波的振动方向与狭缝的方向平行时，传播情况正常；
振动方向与狭缝方向垂直时，绳波经过狭缝后消失。
纵波不发生偏振现象
安徽省宁国中学 史俊志
二、光的偏振
1.光学“狭缝”——偏振片
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对于机械波的作用一样。
示意图
箭头表示透振方向
观察光的偏振现象
安徽省宁国中学 史俊志
二、光的偏振
2.光的偏振现象
(1)自然光：太阳、电灯、普通光源发出的光包含了垂直于传播 方向上沿一切方向振动的光，而且各个方向振动的 光波强度都相同，这种光叫自然光。
(2)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方 向振动的光叫偏振光。
P
Q
自然光
偏振光
起偏器
检偏器
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,入射角变化时偏振的程度也不同。
安徽省宁国中学 史俊志
三、偏振现象的应用
摄影
偏光镜
未使用偏振镜前
使用偏振镜后
——减弱反射光，使景象清晰
3.自然光和偏振光
(1)自然光：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”。
自然光表示法
x
y
z
x
y
沿 z 轴传播的自然光
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。入射角变化时偏振的程度也有变化。
振动垂直于纸面
振动在纸面内
(2)偏振光：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。
1.摄影技术中的应用：摄影师在拍摄池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物时，由于水面和玻璃表面的反射光的干扰，景象会不清楚。如果在照相机镜头前装一片 ，转动滤光片，让它的透振方向与水面和玻璃表面的反射光的偏振方向 ，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
无偏振镜
有偏振镜
偏振滤光片
垂直
未使用偏振镜前
使用偏振镜后
2.偏振片在汽车挡风玻璃上的应用：汽车夜间行驶与对面的车辆相遇时，如遇远光灯引发炫目，极易引起车祸。如果驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，而且规定它们的偏振方向都沿同一方向并与水平面成45°，可避免远光灯引发炫目，保证行车安全。
未装偏振照明灯的情景
安装偏振照明灯的情景
3.立体电影：在每架放映机前装有一块偏振片，其透振方向 。观众所戴的偏振眼镜的两只镜片透振方向互相垂直，且左眼镜片与左放映机前偏振片的透振方向一致，右眼镜片与右边放映机前偏振片的透振方向一致。这样，左眼只能看到左边放映机放映出的画面，右眼只能看到右边放映机放映出的画面，两眼看到的画面略有差别，因而产生立体感。
互相垂直
偏振现象的其它应用
液晶显示
平板玻璃、电极、取向膜
偏振片
偏振片
在沙漠中，如果不带罗盘，人是会迷路的，但是沙漠中有一种蚂蚁，它能利用天空中的紫外偏光导航，因而不会迷路。
昆虫对偏振光的应用：人的眼睛对光的偏振状态是不能分辨的，但某些昆虫的眼睛对偏振却很敏感。比如蜜蜂有五只眼、三只单眼、两只复眼，每只复眼包含有6300个小眼，这些小眼能根据太阳的偏光确定太阳的方位，然后以太阳为定向标来判断方向，所以蜜蜂可准确无误地把它的同类引到它所找到的花丛。
美丽的激光秀
激光的特点及其应用
1.普通光源与激光
(1)普通光源
光是从物质的原子中发射出来的，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。
(2)激光的产生
激光是原子受激辐射产生的光，发出的光的 、 、 均相同，两列相同激光相遇可以发生干涉。激光是人工产生的 光。
普通光源与激光
相位差
频率
振动方向
相干
(1)相干性好：激光具有频率单一、相位差恒定、偏振方向相同的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性.容易产生干涉现象。
应用：光纤通信、全息照相
激光是最好的相干光：用激光器做光源观察光的干涉和衍射现象，都能取得较好的效果。
激光的特点及应用
利用相干光易于调制的特点，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。
激光全息技术
(2)激光的平行度非常好，传播很远的距离后仍能保持一定的强度.
应用：激光测距、测速，信息存储和阅读，为枪械、火炮、导弹等武器提供目标指引.
卫星激光测距仪
手持式雷达测速仪
光盘(VCD 、DVD)刻录和读取
(3)亮度高：它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量.所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率.
应用：用激光束切割、焊接，医学上可以用激光做“光刀”，激发核聚变等.
激光切割
激光枪
反卫星武器
激光控制核聚变
1964年，王淦昌院士就提出了激光核聚变的初步理论。
1986年，我国激光核聚变实验装置“神光”研制成功。
激光理疗、组织焊接、激光刀切割以及激光美容等。
课堂小结
偏振
现象
不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的。这个现象称为“偏振现象”。
光的偏振
光的偏振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。也就是说，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（polarized light）。
激光
相干性、平行度非常好、亮度高
导入
全息照相
如图所示为拍摄全息照片的基本光路。同一束激光被分为两部分，一部分直接照射到底片上(称为参考光)，另一部分通过被拍摄物反射后再到达底片(称为物光)。参考光和物光在底片上相遇时会发生干涉，形成复杂的干涉条纹。底片上某点的明暗程度反映了两束光叠加后到达这点时光波的强弱。全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，要求参考光和物光有很高的相干性。
激光全息图－根
彩色全息苹果图

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