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第4节　光的偏振
[定位·学习目标]　1.知道光的偏振现象,知道光是横波。2.知道偏振光和自然光的区别。3.了解偏振现象的应用。
探究新知
知识点一　偏振现象
1.偏振
横波只沿着某一特定的方向振动,这种现象叫偏振现象。
2.光的偏振
(1)偏振片:由特定的材料制成,每个偏振片都有一个特定的方向,沿着这个方向振动的光波能顺利通过偏振片,偏振方向与这个方向垂直的光不能通过,这个方向称为“透振方向”。
(2)自然光和偏振光。
①自然光:太阳、日光灯等普通光源发出的光,包含着在垂直于传播方向上沿任何方向振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。这样的光称为“自然光”。
②偏振光:在垂直于传播方向的平面内,沿着某个特定的方向振动,这种光称为偏振光。
(3)光的偏振现象说明光是一种横波。
知识点二　偏振现象的应用
照相机镜头前的偏振滤光片、电子表的液晶显示、立体电影、车灯眩光的消除等。
新知检测
1.思考判断[正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)横波和纵波都能产生偏振现象。(　×　)
(2)自然光通过偏振片可以获得偏振光。(　√　)
(3)起偏器和检偏器都是偏振片。(　√　)
(4)反射可以引起自然光的偏振。(　√　)
(5)观看立体电影只需要戴普通眼镜就可以。(　×　)
2.思维探究
为什么戴上偏振片眼镜时,可以清楚地看到水中的游鱼
【答案】 由于水面反射的光对人眼产生干扰,使人不能清楚地看到水下的物体,从水面反射的光中包含有很多偏振光,偏振片眼镜可以不让这些偏振光进入眼睛,则水中的物体可以比较清楚地被看到。
要点　光的偏振
情境探究
　如图所示,取一个偏振片P,让阳光通过偏振片P,在P的另一侧观察,可以看到偏振片是透明的;在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q,以光的传播方向为轴旋转偏振片Q,会看到什么现象 这说明什么
【答案】 会看到在旋转Q时光的亮度发生变化,只有振动方向与透振方向一致的光才能通过。当偏振片Q与P的透振方向平行时,透过Q的光最强;当Q与P的透振方向垂直时,光不能透过Q。
要点归纳
1.当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向平行时,透射的光最强;当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向垂直时,光不能穿过偏振片。
2.当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向既不平行也不垂直时,则仍会有部分光透过偏振片,只是透过的光的强度介于平行和垂直两种情况之间。
[例题] 如图所示,让太阳光通过M上的小孔S后照射到M右方的一偏振片P上,P的右侧再放一光屏Q,现使P绕着平行于光传播方向的轴匀速旋转一周,则关于光屏Q上的亮度变化情况,下列说法正确的是(　　)
A.只有当偏振片转到某一适当位置时光屏被照亮,其他位置时光屏上无亮光
B.光屏上亮、暗交替变化
C.光屏上亮度不变
D.光屏上只有一条亮线随偏振片转动而转动
【答案】 C
【解析】 因为太阳光为自然光,自然光包含着各个方向振动的光,且沿各个方向振动的光的强度都相同,故光屏Q上的亮度不变,故C正确。
对偏振光的理解要点
(1)自然光通过一个偏振片成为偏振光,透射光的偏振方向与偏振片的放置有关,但光的强度与偏振片的方向无关。
(2)偏振光通过偏振片时,透射光的强度与偏振光偏振方向和偏振片透振方向的夹角大小有关。
[针对训练] 用图示实验装置演示光的偏振现象,白炽灯O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上,通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示,下列说法正确的是(　　)
A.白炽灯发出的光是纵波
B.偏振片Q起到起偏的作用
C.光束Ⅱ中光振动方向与透振方向平行
D.将偏振片P以光传播方向为轴转过45°,光束Ⅲ将消失
【答案】 C
【解析】 白炽灯发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上,不能说明白炽灯的光是纵波,A错误;白炽灯发出的光经偏振片P后就成为偏振光,又经与P平行的偏振片Q照到光屏上,所以偏振片Q起到检偏的作用,B错误;光束Ⅱ中的光是经偏振片P透射来的,所以光束Ⅱ中光的振动方向与透振方向平行,C正确;将偏振片P以光传播方向为轴转过45°,光束Ⅲ将会减弱,但不会消失,D错误。
模型·方法·结论·拓展
　自然光与偏振光的比较
项目 自然光(非偏振光) 偏振光
不 同 点 光的来源 直接从光源发出的光 自然光通过起偏器后的光或由某种介质反射或折射的光
光的振动方向 在垂直于光的传播方向的平面内,光振动沿所有方向,且沿各个方向振动的光波的强度都相同 在垂直于光的传播方向的平面内,光振动沿某个特定方向(与起偏器透振方向一致)
相同点 不管是自然光还是偏振光,传播方向与振动方向一定垂直
[示例] 关于自然光和偏振光,下列说法正确的是(　　)
A.自然光包含着垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,但是沿各个方向振动的光波的强度可以不相同
B.偏振光是在垂直于传播方向的平面上,只沿着某一特定方向振动的光
C.自然光透过一个偏振片后就成为偏振光,偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光
D.月光是自然光
【答案】 B
【解析】 光源发出的光,沿着各个方向振动的光的强度都相同的光,称为自然光,只沿某个特定方向振动的光称为偏振光,故A错误,B正确;偏振光不能通过偏振片还原为自然光,故C错误;月光是偏振光,故D错误。
科学·技术·社会·环境
　偏振片在汽车挡风玻璃上的应用
　　在夜间行车时,迎面开来汽车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前面的挡风玻璃上安装一块偏振片,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。
[示例] 夜晚,汽车前灯发出的强光将迎面驶来汽车的司机照得睁不开眼,严重影响行车安全,则可考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃,使射出的灯光变为偏振光;同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃,使司机看不到迎面驶来的汽车的前灯发出的光,但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体。假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置,下列措施可行的是(　　)
A.前窗玻璃的透振方向是竖直的,车灯玻璃的透振方向是水平的
B.前窗玻璃的透振方向是竖直的,车灯玻璃的透振方向是竖直的
C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°,车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°
D.前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°
【答案】 D
【解析】 若前窗玻璃的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平,从车灯发出的照射到物体上反射的光将不能透过前窗玻璃,司机面前将一片漆黑,A错误;若前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均竖直,则对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼,B错误;若前窗玻璃的透振方向斜向右上45°,车灯玻璃的透振方向斜向左上45°,则车灯发出的光经物体反射后无法透射进本车前窗玻璃,却可以透过对面前窗玻璃,C错误;车灯发出的光经偏振后的方向正好与对面前窗玻璃的透振方向垂直,所以对面司机不会因强光而受到影响,同理自己也不会受到影响,故D正确。
1.(2024·福建三明期末)与光的偏振原理有关的是(　　)
A.泊松亮斑 B.3D电影
C.小孔成像 D.海市蜃楼
【答案】 B
【解析】 泊松亮斑是光的衍射现象,故A错误;3D电影的播放和观看利用了光的偏振现象,故B正确;小孔成像利用的是光沿直线传播,故C错误;海市蜃楼是光在不均匀介质中发生折射造成的,故D错误。
2.(双选)如图所示,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.以SP为轴将B转过180°后,在P处将看到光亮
D.以SP为轴将B转过90°后,在P处将看到光亮
【答案】 BD
【解析】 自然光沿各个方向的振动是均匀分布的,通过偏振片后,透射光是只沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光,A错误;它通过偏振片A后,变为偏振光,B正确;人眼在P处迎着入射光方向,看不到光亮,说明A、B两个偏振片的透振方向是互相垂直的,以SP为轴将B转过180°后,并没有改变B的透振方向,所以在P处仍然看不到光亮;以SP为轴将B转过90°后,B的透振方向刚好与A的透振方向平行,通过偏振片A的光也能通过偏振片B,在P处可以看到光亮,C错误,D正确。
3.(双选)某同学研究液晶显示器的结构时发现,显示器的表面有一层偏光膜,如果将偏光膜撕下,显示器就不能正常显示画面,变得一片纯白,如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.若转动偏光膜观察屏幕,画面亮度的变化不明显
B.若转动偏光膜观察屏幕,画面出现明、暗交替的变化
C.若用撕下的偏光膜做成眼镜,戴上该眼镜能看到正常的画面
D.若用撕下的偏光膜做成眼镜,戴上该眼镜仍看到纯白的画面
【答案】 BC
【解析】 透过偏光膜看到的光是偏振光,若转动偏光膜观察屏幕,则画面出现明、暗交替的变化,故A错误,B正确;液晶显示器发出的光为偏振光,这种偏振光人眼无法直接识别,偏光膜的作用是将这种偏振光转换为我们可以看到的彩色画面,故用撕下的偏光膜做成眼镜,戴上该眼镜能看到正常的画面,故C正确,D错误。
4.奶粉的碳水化合物(糖)含量是一个重要指标,可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度,从而鉴定含糖量,偏振光通过糖的水溶液后,偏振方向会相对于传播方向向左或右旋转一个角度α,这一角度α称为“旋光度”,α的值只与糖溶液的浓度有关。将α的测量值与标准值相比较,就能确定被测样品中的含糖量。如图所示,S是自然光源,A、B是偏振片,转动B,使到达O处的光最强,然后将被测样品P置于A、B之间。
(1)将被测样品P置于A、B之间后,到达O处光的强度怎样变化
(2)要想使O处光照强度最大,偏振片A或B应怎样转动
【答案】 (1)明显减弱　(2)将A或B转动一个最小角度α,使到达B的光的偏振方向与B的透振方向一致
【解析】 (1)自然光通过偏振片后得到与偏振片的透振方向平行的偏振光,该偏振光经被测样品后,其偏振方向发生了偏转,即相对于光的传播方向向左或向右旋转一个角度α,到达B的光的偏振方向与B的透振方向不完全一致,故O处光的强度会明显减弱。
(2)将A或B转动一个最小角度α,使到达B的光的偏振方向与B的透振方向一致,此时O处光照强度最大。
课时作业
1.下列关于偏振光的说法正确的是(　　)
A.自然光就是偏振光
B.沿着一个特定方向传播的光叫偏振光
C.沿着一个特定方向振动的光叫偏振光
D.单色光就是偏振光
【答案】 C
【解析】 自然光不是偏振光,A错误;在某个确定方向上振动的光称为偏振光,B错误,C正确;单色光是指光的频率单一,偏振光是指光的振动方向单一,它们之间没有联系,即单色光可以是偏振光,也可以不是偏振光,D错误。
2.夏天柏油路面上的反射光是偏振光,其振动方向与路面平行。人佩戴的太阳镜的镜片是由偏振玻璃制成的,镜片的透振方向应是(　　)
A.竖直的 B.水平的
C.斜向左上45° D.斜向右上45°
【答案】 A
【解析】 为了减弱柏油路面上的反射光对人眼睛的影响,人佩戴的太阳镜的镜片是由偏振玻璃材料制成的偏振片,该偏振片的透振方向与反射光的振动方向垂直,由于反射光的振动方向与路面平行,则镜片的透振方向应该沿竖直方向,故选A。
3.(2024·江苏卷)用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕,左镜片明亮,右镜片暗,现在将手机屏幕旋转90度,会观察到(　　)
A.两镜片都变亮
B.两镜片都变暗
C.两镜片没有任何变化
D.左镜片变暗,右镜片变亮
【答案】 D
【解析】 立体影院的特殊眼镜利用了光的偏振原理,其镜片为偏振片。用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕,左镜片明亮,右镜片暗,则此时手机液晶屏幕发出的光线的振动方向与左镜片的透振方向一致,与右镜片的透振方向垂直,故将手机屏幕旋转90度后,左镜片变暗,右镜片变亮,故选D。
4.当以入射光线为轴转动偏振片时,通过偏振片观察电灯、烛焰、月球、反光的黑板,看到的现象有何不同(　　)
①观察电灯和烛焰时,透射光的强弱随偏振片的旋转而变化
②观察电灯和烛焰时,透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化
③观察月球和反光的黑板时,透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化
④观察月球和反光的黑板时,透射光的强弱随偏振片的旋转而变化
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【答案】 D
【解析】 通过偏振片去观察电灯、烛焰时,透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化,因为灯光、烛光都是自然光,沿各个方向振动的光的强度相同,因此当偏振片旋转时,透射出来的光波的振动方向虽然改变了,但光的强弱没有改变,①错误,②正确;月球和黑板反射的光已经是偏振光,它通过偏振片透射过来的光线和强弱都会随偏振片的旋转发生变化,③错误,④正确。故选D。
5.如图所示,让白炽灯发出的光通过偏振片P和Q,以光的传播方向为轴旋转偏振片P和Q,可以看到透射光的强度会发生变化,这是光的偏振现象。以下说法正确的是(　　)
A.仅旋转偏振片P的过程中,透射光的强度一定不会发生变化
B.仅旋转偏振片Q的过程中,透射光的强度不一定会发生变化
C.同时旋转偏振片P、Q的过程中,透射光的强度一定会发生变化
D.仅旋转偏振片P或Q的过程中,透射光的强度一定会发生变化
【答案】 D
【解析】 白炽灯发出的光为自然光,通过偏振片P后变成偏振光,旋转偏振片P或Q时,如果通过P的偏振光的振动方向和Q的偏振方向不平行,透射光的强度就会发生变化,故A、B错误,D正确;同时旋转偏振片P、Q的过程中,可能P、Q的透振方向还是相互平行,透射光的强度不会发生变化,故C错误。
6.有一种魔术道具称为“穿墙而过”。其结构是两片塑料偏振片卷起来,放进空心的透明圆筒内,中间两偏振片重叠区域给观众感觉为一块“挡板”,如图甲所示。当圆筒中的小球从B端滚向A端,居然穿过了“挡板”,如图乙所示。则(　　)
A.该魔术说明光是横波
B.该魔术对观众的观察角度有要求
C.只用一片塑料偏振片也可以完成该魔术
D.该魔术中对两偏振片卷起来的方式无要求
【答案】 A
【解析】 光的偏振现象说明光是横波,故A正确;任何角度的光都会发生偏振现象,不同角度的观众看到的现象相同,则对观察角度无要求,故B错误;偏振片的特点为当偏振片透振方向与偏振光的振动方向平行时,偏振光可以全部通过偏振片,当偏振片透振方向与偏振光的振动方向垂直时,偏振光不能通过偏振片,则在中间区域放置垂直偏振片和水平偏振片,将两偏振片卷起来,且部分重合,自然光通过两片透振方向互相垂直的偏振片时,光强减弱,形成黑影,看起来就像一道墙,一片偏振片无法完成该实验,故C、D错误。
7.拍摄立体电影时用一台摄影机,让它通过两个窗口(相当于人的双眼)交替拍摄,两套图像交替地印在同一条电影胶片上。放映时也用一台放映机,通过左右两个窗口,把两套图像交替地映在银幕上。在每个放映窗口前安装一块偏振片,两个窗口射出的光,通过偏振片后成了偏振光。左右两个窗口前的偏振片的透振方向互相垂直,因而产生的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那里,偏振方向不变。观众用偏振眼镜观看时,左眼只看到左窗口映出的画面,右眼只看到右窗口映出的画面,这样就会像直接观看物体那样产生立体感。下列说法正确的是(　　)
A.偏振眼镜的左、右两个镜片透振方向应保持一致
B.偏振眼镜的左、右两个镜片透振方向互换后不能正常观影
C.只用一只眼睛透过偏振眼镜也可以产生立体感,但是亮度减弱
D.把放映窗口的两个偏振片透振方向改为相互平行,把偏振眼镜两个镜片的透振方向也改为相互平行,并使两者透振方向一致,也可以正常观影
【答案】 B
【解析】 当偏振片透振方向与偏振光的振动方向平行时,偏振光可以全部通过偏振片,当偏振片透振方向与偏振光的振动方向垂直时,偏振光不能通过偏振片;由于左右两个窗口前的偏振片的透振方向互相垂直,因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直,所以偏振眼镜的左、右两个镜片透振方向也相互垂直,故A错误;将偏振眼镜的左、右两个镜片透振方向互换后,人的左右眼睛接收到的光与正常的情况是相反的,所以不能正常观影,故B正确;只用一只眼睛透过偏振眼镜观看,不能产生立体感,故C错误;把放映窗口的两个偏振片透振方向改为相互平行,把偏振眼镜两个镜片的透振方向也改为相互平行,并使两者透振方向一致,不能产生立体感,故D错误。
8.(双选)电子表的显示屏利用了液晶的旋光性,当液晶上不加电压时,偏振光通过液晶时偏振方向会旋转90°,这就是液晶的旋光性,如果在液晶上加上电压,则旋光性消失。有一种电子表的显示屏是透明的,而在显示数字时,数字的笔画处不透光,则关于该显示屏,下列说法正确的是(　　)
A.上下两个偏振片的透振方向相互垂直
B.上下两个偏振片的透振方向相互平行
C.笔画处为透明电极,因此加上电压时变为不透明的
D.笔画处没有电极,其余部分为透明电极
【答案】 AC
【解析】 假设光从下向上传播,光通过下偏振片时成为偏振光,如果不加电压,偏振光通过液晶时偏振方向旋转90°,此时光能透过上偏振片,可知上偏振片的透振方向应与此时偏振光的偏振方向相同,即与下偏振片的透振方向垂直,A正确,B错误;组成数字的笔画处有时透明,有时不透明,可知笔画处为透明电极,当加上电压时液晶旋光性消失,光线不能透过上偏振片,C正确,D错误。(共33张PPT)
第4节　光的偏振
[定位·学习目标]　
1.知道光的偏振现象,知道光是横波。2.知道偏振光和自然光的区别。3.了解偏振现象的应用。
探究·必备知识
「探究新知」
知识点一　偏振现象
1.偏振
横波只沿着某一特定的方向振动,这种现象叫偏振现象。
2.光的偏振
(1)偏振片:由特定的材料制成,每个偏振片都有一个 的方向,沿着这个方向振动的光波能顺利通过偏振片,偏振方向与这个方向垂直的光不能通过,这个方向称为“ 方向”。
特定
透振
(2)自然光和偏振光。
①自然光:太阳、日光灯等普通光源发出的光,包含着在垂直于 上沿 方向振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都 。这样的光称为“自然光”。
②偏振光:在垂直于 的平面内,沿着某个 的方向振动,这种光称为偏振光。
(3)光的偏振现象说明光是一种 波。
传播方向
任何
相同
传播方向
特定
横
知识点二　偏振现象的应用
照相机镜头前的偏振滤光片、电子表的液晶显示、立体电影、车灯眩光的消除等。
「新知检测」
1.思考判断[正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)横波和纵波都能产生偏振现象。(　　)
(2)自然光通过偏振片可以获得偏振光。(　　)
(3)起偏器和检偏器都是偏振片。(　　)
(4)反射可以引起自然光的偏振。(　　)
(5)观看立体电影只需要戴普通眼镜就可以。(　　)
×
√
√
√
×
2.思维探究
为什么戴上偏振片眼镜时,可以清楚地看到水中的游鱼
【答案】 由于水面反射的光对人眼产生干扰,使人不能清楚地看到水下的物体,从水面反射的光中包含有很多偏振光,偏振片眼镜可以不让这些偏振光进入眼睛,则水中的物体可以比较清楚地被看到。
突破·关键能力
要点　光的偏振
「情境探究」
如图所示,取一个偏振片P,让阳光通过偏振片P,在P的另一侧观察,可以看到偏振片是透明的;在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q,以光的传播方向为轴旋转偏振片Q,会看到什么现象 这说明什么
【答案】 会看到在旋转Q时光的亮度发生变化,只有振动方向与透振方向一致的光才能通过。当偏振片Q与P的透振方向平行时,透过Q的光最强;
当Q与P的透振方向垂直时,光不能透过Q。
1.当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向平行时,透射的光最强;当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向垂直时,光不能穿过偏振片。
2.当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向既不平行也不垂直时,则仍会有部分光透过偏振片,只是透过的光的强度介于平行和垂直两种情况之间。
「要点归纳」
[例题] 如图所示,让太阳光通过M上的小孔S后照射到M右方的一偏振片P上,
P的右侧再放一光屏Q,现使P绕着平行于光传播方向的轴匀速旋转一周,则关于光屏Q上的亮度变化情况,下列说法正确的是(　　)
A.只有当偏振片转到某一适当位置时光屏被照亮,其他位置时光屏上无亮光
B.光屏上亮、暗交替变化
C.光屏上亮度不变
D.光屏上只有一条亮线随偏振片转动而转动
C
【解析】 因为太阳光为自然光,自然光包含着各个方向振动的光,且沿各个方向振动的光的强度都相同,故光屏Q上的亮度不变,故C正确。
对偏振光的理解要点
(1)自然光通过一个偏振片成为偏振光,透射光的偏振方向与偏振片的放置有关,但光的强度与偏振片的方向无关。
(2)偏振光通过偏振片时,透射光的强度与偏振光偏振方向和偏振片透振方向的夹角大小有关。
·学习笔记·
[针对训练] 用图示实验装置演示光的偏振现象,白炽灯O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上,通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示,下列说法正确的是(　　)
A.白炽灯发出的光是纵波
B.偏振片Q起到起偏的作用
C.光束Ⅱ中光振动方向与透振方向平行
D.将偏振片P以光传播方向为轴转过45°,光束Ⅲ将消失
C
【解析】 白炽灯发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上,不能说明白炽灯的光是纵波,A错误;白炽灯发出的光经偏振片P后就成为偏振光,又经与P平行的偏振片Q照到光屏上,所以偏振片Q起到检偏的作用,B错误;光束Ⅱ中的光是经偏振片P透射来的,所以光束Ⅱ中光的振动方向与透振方向平行,C正确;将偏振片P以光传播方向为轴转过45°,光束Ⅲ将会减弱,但不会消失,D错误。
提升·核心素养
「模型·方法·结论·拓展」
自然光与偏振光的比较
项目 自然光(非偏振光) 偏振光
不 同 点 光的来源 直接从光源发出的光 自然光通过起偏器后的光或由某种介质反射或折射的光
光的振动方向 在垂直于光的传播方向的平面内,光振动沿所有方向,且沿各个方向振动的光波的强度都相同 在垂直于光的传播方向的平面内,光振动沿某个特定方向
(与起偏器透振方向一致)
相同点 不管是自然光还是偏振光,传播方向与振动方向一定垂直
[示例] 关于自然光和偏振光,下列说法正确的是(　　)
A.自然光包含着垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,但是沿各个方向振动的光波的强度可以不相同
B.偏振光是在垂直于传播方向的平面上,只沿着某一特定方向振动的光
C.自然光透过一个偏振片后就成为偏振光,偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光
D.月光是自然光
B
【解析】 光源发出的光,沿着各个方向振动的光的强度都相同的光,称为自然光,只沿某个特定方向振动的光称为偏振光,故A错误,B正确;偏振光不能通过偏振片还原为自然光,故C错误;月光是偏振光,故D错误。
「科学·技术·社会·环境」
偏振片在汽车挡风玻璃上的应用
在夜间行车时,迎面开来汽车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前面的挡风玻璃上安装一块偏振片,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。
[示例] 夜晚,汽车前灯发出的强光将迎面驶来汽车的司机照得睁不开眼,严重影响行车安全,则可考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃,使射出的灯光变为偏振光;同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃,使司机看不到迎面驶来的汽车的前灯发出的光,但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体。假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置,下列措施可行的是(　　)
A.前窗玻璃的透振方向是竖直的,车灯玻璃的透振方向是水平的
B.前窗玻璃的透振方向是竖直的,车灯玻璃的透振方向是竖直的
C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°,车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°
D.前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°
D
【解析】 若前窗玻璃的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平,从车灯发出的照射到物体上反射的光将不能透过前窗玻璃,司机面前将一片漆黑,A错误;若前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均竖直,则对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼,B错误;若前窗玻璃的透振方向斜向右上45°,车灯玻璃的透振方向斜向左上45°,则车灯发出的光经物体反射后无法透射进本车前窗玻璃,却可以透过对面前窗玻璃,C错误;车灯发出的光经偏振后的方向正好与对面前窗玻璃的透振方向垂直,所以对面司机不会因强光而受到影响,同理自己也不会受到影响,故D正确。
检测·学习效果
1.(2024·福建三明期末)与光的偏振原理有关的是(　　)
A.泊松亮斑 B.3D电影
C.小孔成像 D.海市蜃楼
B
【解析】 泊松亮斑是光的衍射现象,故A错误;3D电影的播放和观看利用了光的偏振现象,故B正确;小孔成像利用的是光沿直线传播,故C错误;海市蜃楼是光在不均匀介质中发生折射造成的,故D错误。
2.(双选)如图所示,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.以SP为轴将B转过180°后,在P处将看到光亮
D.以SP为轴将B转过90°后,在P处将看到光亮
BD
【解析】 自然光沿各个方向的振动是均匀分布的,通过偏振片后,透射光是只沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光,A错误;它通过偏振片A后,变为偏振光,B正确;人眼在P处迎着入射光方向,看不到光亮,说明A、B两个偏振片的透振方向是互相垂直的,以SP为轴将B转过180°后,并没有改变B的透振方向,所以在P处仍然看不到光亮;以SP为轴将B转过90°后,B的透振方向刚好与A的透振方向平行,通过偏振片A的光也能通过偏振片B,在P处可以看到光亮,C错误,D正确。
3.(双选)某同学研究液晶显示器的结构时发现,显示器的表面有一层偏光膜,如果将偏光膜撕下,显示器就不能正常显示画面,变得一片纯白,如图所示。下列说法正确的是(　 　)
A.若转动偏光膜观察屏幕,画面亮度的变化不明显
B.若转动偏光膜观察屏幕,画面出现明、暗交替的变化
C.若用撕下的偏光膜做成眼镜,戴上该眼镜能看到正常的画面
D.若用撕下的偏光膜做成眼镜,戴上该眼镜仍看到纯白的画面
BC
【解析】 透过偏光膜看到的光是偏振光,若转动偏光膜观察屏幕,则画面出现明、暗交替的变化,故A错误,B正确;液晶显示器发出的光为偏振光,这种偏振光人眼无法直接识别,偏光膜的作用是将这种偏振光转换为我们可以看到的彩色画面,故用撕下的偏光膜做成眼镜,戴上该眼镜能看到正常的画面,故C正确,D错误。
4.奶粉的碳水化合物(糖)含量是一个重要指标,可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度,从而鉴定含糖量,偏振光通过糖的水溶液后,偏振方向会相对于传播方向向左或右旋转一个角度α,这一角度α称为“旋光度”,α的值只与糖溶液的浓度有关。将α的测量值与标准值相比较,就能确定被测样品中的含糖量。如图所示,S是自然光源,A、B是偏振片,转动B,使到达O处的光最强,然后将被测样品P置于A、B之间。
(1)将被测样品P置于A、B之间后,到达O处光的强度怎样变化
【答案】 (1)明显减弱
【解析】 (1)自然光通过偏振片后得到与偏振片的透振方向平行的偏振光,该偏振光经被测样品后,其偏振方向发生了偏转,即相对于光的传播方向向左或向右旋转一个角度α,到达B的光的偏振方向与B的透振方向不完全一致,故O处光的强度会明显减弱。
(2)要想使O处光照强度最大,偏振片A或B应怎样转动
【答案】 (2)将A或B转动一个最小角度α,使到达B的光的偏振方向与B的透振方向一致
【解析】 (2)将A或B转动一个最小角度α,使到达B的光的偏振方向与B的透振方向一致,此时O处光照强度最大。
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