4.6 光的偏振 激光 课件 -高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

第四章光;一、偏振;让绳穿过一块带有狭缝的木板，先后将狭缝与振动方向平行放置及与振动方向垂直放置(图4.6-1)。

对于图4.6-1甲的情形，绳上的横波能穿过狭缝，而对于图4.6-1乙的情形则不能。;如图4.6-2，在一条弹簧上传播的纵波，无论缝的取向如何，波都能穿过。;二、光的偏振;研究表明，光是一种横波。我们可以用与上述实验类似的方法来研究光的偏振。为此，利用“偏振片”代替图4.6-1中带有狭缝的木板来做光学实验。;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直的光不能通过，这个方向叫作“透振方向”。偏振片对光波的作用就像图4.6-1中的狭缝对于机械波的作用一样。;观察光的偏振现象;在偏振片P的后面再放置另一块偏振片Q(图4.6-3乙)，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q(图4.6-3丙)，观察通???两块偏振片的透射光的强度变化。;怎样解释上面的实验呢?如果光波是纵波，上面演示的现象是否会发生?;实际上，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”(图4.6-4)。;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。;通过偏振片P的偏振光照射到偏振片Q时，如果两个偏振片的透振方向平行，那么，通过P的偏振光的振动方向与偏振片Q的透振方向一致，可以透过Q(图4.6-3乙)；;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偏振片Q的透振方向垂直，不能透过Q(图4.6-3内)。;偏振光并不罕见。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)，人射角变化时偏振的程度也有变化。;三、偏振现象的应用;将一块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?;四、激光的特点及其应用;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。但是普通的光源，例如白炽灯，灯丝中某个原子在什么时刻发光、在哪个方向偏振，完全是随机的，发出的光传播方向各异，频率也不一定相同，这导致不同原子发出的光没有确定的相位差。因此，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。;1960年，美国物理学家梅曼率先在实验室中制造出了频率相同、相位差恒定、振动方向一致的光波，这就是激光。由于上述性质，激光具有高度的相干性，这是它的第一个特点。迄今人类已经制造了各种类型的激光器比如气体激光器、半导体激光器、染料激光器、宝石激光器，等等。;激光的诞生是一件大事。它使得人类获得了极其理想的、自然界中不存在的光源。激光纯净的特性能在实际应用中带来很多方便。例如，我们前面讲过的双缝干涉实验和衍射实验，用激光要比用自然光更容易完成。因此，激光被广泛地应用于生产生活和科学研究中。;激光的另一个特点是它的平行度非常好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度。激光的这个特点使它可以用来进行精确的测距。对准目标发出一个极短的激光脉冲，测量发射脉冲与收到反射回波的时间间隔，就可以求出目标的距离。利用激光测量地球到月亮的距离(大约为38万千米)，准确度可以达到厘米级别(图4.6-7)。;现在，廉价的激光测距装置已经被应用到房屋装修等日常生活中。此外，人们还可以利用激光束等各种实用的指向设备，为枪械、火炮、导弹等武器提供目标指引。;激光的亮度很高，也就是说，它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。如果把强大的激光束会聚起来照射到物体上，可以使物体的被照部分在不到千分之一秒的时间内产生几千万度的高温，最难熔化的物质在这一瞬间也要汽化了。因此，可以利用激光束来切割、焊接以及在很硬的材料上打孔。医学上可以用激光做“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤，还可以用激光“焊接”剥落的视网膜。;此外，激光还是科学研究的有力工具。例如，以激光为光源，科学家们可以深人研究原子、分子和固体材料的光谱，从而了解这些物质的结构；利用激光，可以研究分子的运动和化学反应的过程；利用激光制作的高精度光钟可以实现对频率