高中6 光的偏振 激光导学案及答案

课题

光的偏振

年级

高二

知识点来源

人教版高中物理选修3-4第十三章第六节《光的偏振》

学习目标

物理观念： 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．

科学思维： 能运用偏振知识来解释生活中的一些常见光学现象．

科学探究：通过观察光的偏振实验，了解光的偏振现象，加深对偏振的理解．

学习重难点

理解光的偏振现象．

【课前预习】

一、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，只有沿着这个方向振动的光波才能顺利通过偏振片，这个方向叫做“       方向”．

2．自然光和偏振光

(1)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于         方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的    都      ．这种光是“自然光”．

(2)偏振光：在垂直于      的平面上，沿着某个        的方向振动，这种光叫做偏振光．

3．光的偏振现象说明光是一种      波．

4．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．

【自主探究】

1．判断下列说法的正误．

(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．( 　　)

【重点探究】

二、光的偏振

【讨论探究】

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？

【归纳总结】

对偏振方向与透振方向的理解

透振方向：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，只有沿着       的光波才能顺利通过偏振片，这个方向叫做“透振方向”．

(1)当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向      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          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．

【典例1】(多选)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

【巩固训练】(光的偏振的应用)(多选)下面关于光的偏振现象的应用正确的是(　　)

A．自然光通过起偏振器后成为偏振光，利用检偏振器可以检验出偏振光的振动方向

B．立体电影利用了光的偏振现象

C．茶色眼镜利用了光的偏振现象

D．拍摄日落时水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响

【典例2】(光的偏振的应用)(多选)鉴别奶粉的质量，奶粉的碳水化合物(糖)的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向右旋转一个角度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，就能确定被测样品的含糖量了．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，则下列说法中正确的是(　　)

A．到达O处的光的强度会明显减弱

B．到达O处的光的强度不会明显减弱

C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光的强度仍为最大，偏振片B转过的角度等于α

D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光的强度仍为最大，偏振片A转过的角度等于α

【巩固训练】 (多选)如图所示是立体电影的工作原理图，观众戴上一副特殊的眼镜就能看到由立体电影放出的立体图象。关于立体电影，以下说法正确的是(　　)

A．观众戴上特制眼镜是为了防止伤害眼睛

B．这副眼镜其实就是一对偏振方向互相垂直的偏振片

C．戴上特制眼镜的观众若只用一只眼睛看，则银幕上只是一片光亮而无图象

D．产生立体视觉是因为人的两只眼睛同时观察物体时，在视网膜上形成的像并不完全相同

【巩固训练】如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧。旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是(　　)

A．A、B均不变

B．A、B均有变化

C．A不变，B有变化

D．A有变化，B不变

【总结感悟】

13.6《光的偏振》课后巩固练习

1．(多选)如图所示，一束自然光通过起偏振器照射到光屏上，则图中光屏上发亮的有(起偏振器上用箭头表示其透射方向)(　　)

2．(多选)光的偏振现象说明光是横波，下列现象中能反映光的偏振特性的是(　　)

A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化

B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光线是偏振光

C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振片，可以使景象更清晰

D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹

3．(多选)如图所示，P是竖直方向的偏振片(用实线表示透振方向)，下列四种光束中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光(　　)

A．太阳光

B．沿竖直方向振动的光

C．沿水平方向振动的光

D．沿与竖直方向成45°角振动的光

4．如图所示是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的振动方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化．设起偏振器和检偏振器透振方向相同，关于这种温度计的工作原理，正确的说法是(　　)

A．到达检偏振器的光的振动方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大

B．到达检偏振器的光的振动方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大

C．到达检偏振器的光的振动方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小

D．到达检偏振器的光的振动方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小

5．(光的偏振原理)(多选)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

6．(偏振与折射的综合)(多选)旋光仪可以用来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量。其原理是：偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度θ，这一角度称为“旋光角”，θ的值与糖溶液的浓度有关。将θ的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。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，则下列说法中正确的是(　　)

A．到达O处光的强度会明显减弱

B．到达O处光的强度不会明显减弱

C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度等于θ

D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于θ

E．若使O处光强度再次最大，偏振片A、B均需转过θ角

7．如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到的现象是________．这是光的偏振现象，这个实验表明________．

8．(偏振与干涉的综合)如图所示，在杨氏双缝实验中，下述情况能否看到干涉条纹？简单说明理由。

(1)在单色自然光源S后加一偏振片P；

(2)在(1)情况下，再加偏振片P1、P2，P1与P2的透射光方向垂直。

参考答案

1.答案　ABD

解析　自然光通过起偏振器后成为偏振光，当偏振光的振动方向与起偏振器的透振方向平行时能够通过，垂直时不能通过，所以A、B、D正确．

2.答案　ABC

解析　自然光通过第一个偏振片后形成单一振动方向的偏振光，再通过第二个偏振片时，若偏振片的透振方向与此偏振光的振动方向垂直，则无光透过第二个偏振片，若二者平行则透射光最强，故选项A反映了光的偏振特性；一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线垂直时，反射光线和折射光线都是偏振光且偏振方向垂直，选项B反映了光的偏振特性；拍摄水中景物或玻璃橱窗中景物时，由于水或玻璃表面反射光较强，使所拍摄景物不清晰，在照相机镜头前装上偏振片，使其透振方向与反射光的偏振方向垂直，则有效防止反射光进入照相机，从而使所拍景象更清晰，选项C反映了光的偏振特性；选项D中通过手指间的缝隙观察日光灯，看到彩色条纹是光的衍射现象．

3.答案　ABD

解析　只要光的振动方向不与偏振片的透振方向垂直，光都能通过偏振片，故A、B、D正确．

4.答案　B

解析　根据题意知，温度变化越大，光通过光纤时振动方向变化越大，起偏振器和检偏振器的透振方向是相同的，光从光纤中通过时振动方向变化越大，透过检偏振器的光强度就会越小，所以光接收器接收的光强度也就会越小，因此选项B正确．

5.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，它通过偏振片A后，变为偏振光，则A错误，B正确；由人眼在P处看不到光亮可知，A、B两偏振片的透振方向相互垂直，当以SP为轴将B转过180°后，两偏振片的透振方向仍垂直，在P处仍看不到光亮，当以SP为轴将B转过90°后，两偏振片的透振方向平行，在P处将看到光亮，C错误，D正确。

6.答案　ACD

解析　偏振片只能让一定偏振方向的光通过，没有样品时，要使到达O处的光最强，偏振片A、B的透振方向应相同；当放入样品时，由于样品的“旋光角”是θ，光线经过样品后偏振方向不再与B的透振方向平行，故到达O处光的强度会明显减弱，A正确，B错误；偏振片B转过的角度等于θ，使与偏振光的方向平行时，光到达O处的强度将再次最大，C正确；同理，D正确，E错误。

7.答案　透射光的强度(或亮度)发生变化　光是横波

8.答案　见解析

解析　(1)能。到达S1、S2的光是从同一线偏振光分解出来的，它们满足相干条件，能看到干涉条纹，且由于偏振片很薄，对路程差的影响可忽略，干涉条纹的位置与间距和没有P时基本一致，只是光的强度由于偏振片的作用而减弱。

(2)不能。由于从P1、P2射出的光的振动方向相互垂直，不满足干涉条件，故光屏E被均匀照亮，无干涉现象，看不到干涉条纹。