高二物理 13.6《光的偏振》課件1（新人教版選修34）.ppt

13 6光的偏振 光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光是一種波 我們知道波有橫波和縱波 那么 光波是橫波還是縱波呢 用機(jī)械波來說明橫波和縱波的主要區(qū)別 已經(jīng)知道繩波是橫波 如果在它的傳播方向上放上帶有狹縫的木板 只要狹縫的方向跟繩的振動(dòng)方向相同 繩上的橫波就可以毫無阻礙地傳過去 如果把狹縫的方向旋轉(zhuǎn)90 繩上的橫波就不能通過了 橫波的振動(dòng)矢量垂直于波的傳播方向振動(dòng) 振動(dòng)矢量偏于某個(gè)特定方向的現(xiàn)象叫偏振 縱波只能沿著波的傳播方向振動(dòng) 所以不可能有偏振 問題思考 機(jī)械橫波與縱波的區(qū)別 機(jī)械波穿過狹縫 一 橫波與偏振現(xiàn)象 只有橫波有偏振現(xiàn)象而縱波無偏振問題 用偏振片檢驗(yàn) 通光方向 通 不通 受上面實(shí)驗(yàn)的啟發(fā) 我們可以利用類似的實(shí)驗(yàn)來判斷光波是橫波還是縱波 偏振片由特定的材料制成 它上面有一個(gè)特殊的方向 叫做透振方向 只有振動(dòng)方向與透振方向平行的光波才能通過偏振片 偏振片對光波的作用就像上圖中的狹縫對于機(jī)械波的作用一樣 現(xiàn)在利用偏振片代替上面的帶有狹縫的木板 來做光學(xué)實(shí)驗(yàn) 1 偏振片 點(diǎn)擊下圖觀看動(dòng)畫演示 當(dāng)只有一塊偏振片時(shí) 以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片 透射光的強(qiáng)度不變 當(dāng)兩塊偏振片的透振方向平行時(shí) 透射光的強(qiáng)度最大 但是 比通過一塊偏振片時(shí)要弱 當(dāng)兩塊偏振片的透振方向垂直時(shí) 透射光的強(qiáng)度最弱 幾乎為零 2 偏振現(xiàn)象 二 產(chǎn)生偏振現(xiàn)象的原因 1 太陽 電燈等普通光源發(fā)出的光 包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光 而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同 這種光叫做自然光 2 自然光通過第一個(gè)偏振片 叫做起偏器 之后 只有振動(dòng)方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通過 也就是說 通過第一個(gè)偏振片的光波 在垂直于傳播方向的平面上 只沿著一個(gè)特定的方向振動(dòng) 這種光叫做偏振光 3 通過第一個(gè)偏振片的偏振光再通過第二個(gè)偏振片 稱為檢偏器 時(shí) 如果兩個(gè)偏振片的透振方向平行 那么 通過第一個(gè)偏振光的振動(dòng)方向跟第二個(gè)偏振片的透振方向平行 透射光的強(qiáng)度最大 4 如果兩個(gè)偏振片的透振方向垂直 那么 偏振光的振動(dòng)方向跟第二個(gè)偏振片的透振方向垂直 偏振光不能通過第二個(gè)偏振片 透射光的強(qiáng)度為零 所以 光是一種橫波 光是一種電磁波電磁波是橫波 光波當(dāng)然是橫波電磁波中 e和b的振動(dòng)方向都與波方向垂直光波的感光作用和生理作用 主要是e所引起的e的振動(dòng) 光振動(dòng)在與光波傳播方向垂直的平面內(nèi) 光振動(dòng)可沿任意方向 自然光 光振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻分布偏振光 光振動(dòng)沿著特定的方向 三 光是橫波的理解 在光波里 可引起人的視覺的是e矢量 光矢量 光矢量振動(dòng)面 1 光波的e h v三者垂直 2 光源直接發(fā)出的光 自然光通常看到的絕大多數(shù)光 偏振光 v 自然光 v 偏振光 自然光射到兩種介質(zhì)的界面上 如果光入射方向合適 使反射光和入射光垂直 反射光和折射光都是偏振光 且偏振方向互相垂直 3 自然光在反射和折射后成偏振光 注 反射光e矢量垂直于紙面 折射光e矢量在紙平面內(nèi) 照相時(shí) 有關(guān)偏振的應(yīng)用 立體電影與光的偏振 汽車駕駛員 有關(guān)偏振的應(yīng)用 液晶顯示 日常生活中應(yīng)用偏振光的實(shí)例 四 偏振光的應(yīng)用 例如拍攝水下的景物或展覽櫥窗中的陳列品的照片時(shí) 由于水面或玻璃會反射出很強(qiáng)的反射光 使得水面下的景物和櫥窗中的陳列品看不清楚 攝出的照片也不清楚 如果在照相機(jī)鏡頭上加一個(gè)偏振片 使偏振片的透振方向與反射光的偏振方向垂直 就可以把這些反射光濾掉 而攝得清晰的照片 此外 還有立體電影 消除車燈眩光等等 1 照相機(jī)鏡頭前裝一片偏振濾光片可減弱反射光 使相片更清晰 汽車夜間在公路上行駛與對面的車輛相遇時(shí) 為了避免雙方車燈的眩目 司機(jī)都關(guān)閉大燈 只開小燈 放慢車速 以免發(fā)生車禍 如駕駛室的前窗玻璃和車燈的玻璃罩都裝有偏振片 而且規(guī)定它們的偏振化方向都沿同一方向并與水平面成45度角 那么 司機(jī)從前窗只能看到自已的車燈發(fā)出的光 而看不到對面車燈的光 這樣 汽車在夜間行駛時(shí) 即不要熄燈 也不要減速 可以保證安全行車 另外 在陽光充足的白天駕駛汽車 從路面或周圍建筑物的玻璃上反射過來的耀眼的陽光 常會使眼睛睜不開 由于光是橫波 所以這些強(qiáng)烈的來自上空的散射光基本上是水平方向振動(dòng)的 因此 只需帶一副只能透射豎直方向偏振光的偏振太陽鏡便可擋住部分的散射光 2 汽車車燈 在拍攝立體電影時(shí) 用兩個(gè)攝影機(jī) 兩個(gè)攝影機(jī)的鏡頭相當(dāng)于人的兩只眼睛 它們同時(shí)分別拍下同一物體的兩個(gè)畫像 放映時(shí)把兩個(gè)畫像同時(shí)映在銀幕上 如果設(shè)法使觀眾的一只眼睛只能看到其中一個(gè)畫面 就可以使觀眾得到立體感 為此 在放映時(shí) 兩個(gè)放放像機(jī)每個(gè)放像機(jī)鏡頭上放一個(gè)偏振片 兩個(gè)偏振片的偏振化方向相互垂直 觀眾戴上用偏振片做成的眼鏡 左眼偏振片的偏振化方向與左面放像機(jī)上的偏振化方向相同 右眼偏振片的偏振化方向與右面放像機(jī)上的偏振化方向相同 這樣 銀幕上的兩個(gè)畫面分別通過兩只眼睛觀察 在人的腦海中就形成立體化的影像了 3 觀看立體電影 偏光鏡頭立體電影 人的眼睛對光的偏振狀態(tài)是不能分辨的 但某些昆蟲的眼睛對偏振卻很敏感 比如蜜蜂有五支眼 三支復(fù)眼 兩支復(fù)眼 每個(gè)復(fù)眼包含有6300個(gè)小眼 這些小眼能根據(jù)太陽的偏光確定太陽的方位 然后以太陽為定向標(biāo)來判斷方向 所以蜜蜂可以準(zhǔn)確無誤地把它的同類引到它所找到的花叢 再如在沙漠中 如果不帶羅盤 人是會迷路的 但是沙漠中有一種螞蟻 它能利用天空中的紫外偏光導(dǎo)航 因而不會迷路 4 生物的生理機(jī)能與偏振光 液晶顯示器是一個(gè)由上下兩片導(dǎo)電玻制成的液晶盒 盒內(nèi)充有液晶 四周用密封材料 膠框密封 盒的兩個(gè)外側(cè)貼有偏光片 5 偏振現(xiàn)象的應(yīng)用 液晶顯示 如果有光線進(jìn)入 通過第一個(gè)偏振片后 將被液晶分子逐漸改變偏振方向 由于光線沿著分子排列的方向傳播 光線最終將從另一端射出 如果兩玻璃板之間加上電壓 分子排列方向?qū)⑴c電場方向平行 光線由于不能扭轉(zhuǎn)將不會通過第二個(gè)極板 5 偏振現(xiàn)象的應(yīng)用 液晶顯示 液晶顯示器就是利用這一特性 在上下兩片柵欄相互垂直的偏光板之間充滿液晶 利用電場控制液晶的轉(zhuǎn)動(dòng) 不同的電場大小就會形成不同的灰階亮度 5 偏振現(xiàn)象的應(yīng)用 液晶顯示 兩個(gè)偏振片緊靠在一起將它們放在一盞燈的前面以致沒有光通過 如果將其中的一片旋轉(zhuǎn)180度 在旋轉(zhuǎn)過程中 將會產(chǎn)生下述的哪一種現(xiàn)象 a 透過偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng) 然后又減少到零b 透過偏振片的光強(qiáng)光增強(qiáng) 然后減少到非零的最小值c 透過偏振片的光