1、第十三章 光 136 光的偏振 【教学目标】 1通过实验，认识偏振现象，知道只有横波才有偏振现象。 2了解偏振光和自然光的区别，从光的偏振现象知道光是横波。 3了解日常见到的光多数是偏振光，了解偏振光在生产生活中的一些应用。 重点： 知道光的偏振现象及光的偏振现象说明光是一种横波 难点：偏振光和自然光的区别 【自主预习】 一 、光的干涉和衍射现象说明光具有 ，光的偏振现象说明光是 。 二、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，只有沿这个方向振 动的光才能透过偏振片，这个方向叫 ，偏振片对光波的作用就像狭缝对于机 械波的作用一样。 三、光的分类 1自然光： 由太阳、电灯等普通光
2、源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿_方向振动的 光，而且沿各个方向振动的光波强度都_，这样的光叫_. 2偏振光： 自然光垂直透过某一偏振片（起偏器）后，只有振动方向与偏振片的透振方向 的光波才能通过。也就是说，光通过偏振片后，在垂直于传播方向上，只沿着 的 方向振动。 平时看到的绝大部分光，都是不同程度的 ，自然光在玻璃、水表面反射 时，反射光和折射光都是 ，入射角变化时 的程度也有变化。 四、偏振现象的应用 照相机镜头前常装一偏振滤光片，让它的透振方向与水面和玻璃面的反射光的偏振方 向 ，就可 反射光而使水下和玻璃后景物清晰。 数字式电子表、 、 、 、 等带有液晶显示的物品，它们的液晶
3、显示器都用到了偏振现象。 【典型例题】 一、偏振现象 【例 1】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 【例 2】 如图所示， P 是偏振片， P 的透振方向(用带箭头的实线表示)为竖直方向。下列 四种入射光束中，哪几种照射 P 时能在 P 的另一侧观察到透射光？( ) 选修 3-4 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 4
4、5角振动的光 二、偏振现象的应用 【例 3】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像 D产生立体视觉是因为人的两只眼睛同时观察物体时，形成的在视网膜上的像并不完 全相同 【例 4】 在拍摄日落时的水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是( ) A减少阳光在水面上反射光 B阻止阳光在水面的反射光进入照相机镜头 C增强光由水面射入空气中的折射光强度 D减弱光由水面射入空气中的折射光强度 三、光的偏振产生的规律 【例 5】如图所示，让太阳
5、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，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象。这个实验表明( ) A光是电磁波 B光是一种横波 C光是一种纵波 D光是概率波 【课后练习】 1由下列哪些现象可以说明光是横波( ) A光的干涉和衍射现象 B光的折射现象 C光的全反射现象 D光的偏振现象 2对于自然光和偏振光，以下认识正确的是 A从太阳、蜡烛等普通光源直接发出的光是自然光 B自然光通过一个偏振片后成为偏振光，偏振光再通过一个偏振片后又还原为自然 光 C电灯光透过偏振光，偏振片旋转时看到透射光的亮度无变化，说明透射光不是偏 振光 D自然光只有在通过偏
6、振片后才能成为偏振光 3如图 191 所示，让自然光照射到 P、Q 两振片上，当 P、Q 两偏振片的透振方向夹 角为以下哪些度数，透射光的强度最弱( ) A0 B30 C60 D90 4在杨氏干涉实验装置的双缝后面各放置一偏振片，若两个偏振片的透振方向相互垂直， 则( ) A光屏上仍有干涉条纹，但亮条纹的亮度减小 B光屏上仍有干涉条纹，但亮条纹的亮度增大 C干涉条纹消失，光屏上一片黑暗 D干涉条纹消失，但仍有光射到光屏上 5如图 192 所示，P 是一偏振片，P 的偏振方向( 用带有箭头的实线表示)为竖直方向。 下列四种入射光束中，哪几种照射 P 时能在 P 的另一侧观察到透射光( ) A太阳
7、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 6两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯的前面以致 没有光通过。如果将其中的一片旋转 180，在旋转过程中，将会产生下述的哪一种现象( ) A透过偏振片的光强先增强，然后又减少到零 B透过的光强先增强，然后减少到非零的最小值 C透过的光强在整个过程中都增强 D透过的光强先增强，再减弱，然后又增强 7在如图 193 所示中，A、B 为两偏振片，一束自然光沿 OO方向射向 A，此时在光屏 C 上，透射光的强度最大，则下 列说法中正确的是( ) A此时 A，B 的偏振方向平行 B只有将 B 绕 OO轴顺时针旋转 90，
8、屏上透射光的强 度最弱，几乎为零 C不论将 A 或 B 绕 OO轴旋转 90时，屏上透射光的强度最弱，几乎为零 D将 A 沿顺时针方向旋转 180时，屏上透射光的强度最弱，几乎为零 8在某些特定环境下照像时，常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使景象清晰，关于其 原理下列说法正确的是( ) A增强透射光的强度 B减弱所拍摄景物周围反射光的强度 C减弱透射光的强度 D增强所拍摄景物周围反射光的强度 9光的偏振现象说明光是横波，下列现象中不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，当反射光与
9、折射光线之间的夹角恰好是 90时，反射光是偏振光 C日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振光片可以使照片更清晰 D通过手指间的缝隙观察荧光灯，可以看到彩色条纹 10夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼，严重影响行车安全。 若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，其透振方向正好与灯光的振动方向垂直，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，如下措施中可行的 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
10、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 11如图 195 所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，让太阳光或白炽灯光通过狭缝 S 形 成细光束从空气射向柱体的 O 点( 半圆的圆心)，产生反射光束 1 和透射光束 2。现保持入 射光不变，将半圆柱绕通过 O 点垂直于纸面的轴线转动， 使反射光束 1 和透射光束 2 恰好垂直。在入射光线的方向 上加偏振片 P，偏振片与入射光线垂直，其透振方向在纸 面内，这时看到的现象是( ) A反射光束 1 消失 B透射光束 2 消失 C反射光束 1 和透射光束 2
11、 都消失 D偏振片 P 以入射光线为轴旋转 90，透射光束 2 消失 12当戴上偏振片眼镜观察水面时，能够清楚地看到水中的游鱼，试解释其中的道理。 例题答案： 1. 【答案】B、D 【解析】自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只有沿着某 一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光，则 A 错；它通过 A 偏振片后，即变 为偏振光，则 B 对；设通过 A 的光沿竖直方向振动，则 B 偏振片只能通过沿水平方向振动 的偏振光，则 P 点无光亮，将 B 转过 180后， P 处仍无光亮，即 C 错；若将 B 转过 90， 则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片。则偏振
12、光能通过 B；即在 P 处有 光亮，亦即 D 对。 2. 解析：根据光的现象，只要光的振动方向不与偏振片的狭缝垂直，光都能通过偏 振片。太阳光、沿竖直方向振动的光、沿与竖直方向成 45角振动的光均能通过偏振片。 故 A、B、D 正确。 答案：A、B、D 3. 【答案】B、D 【解析】放立体电影时有左右两架放影机同时工作，如图 1367 所示，在每架放映机前有一块偏振镜子，其偏振方向互 相垂直，因此从放映机前偏振镜射出的两束偏振光的偏振方向互相 垂直，这两束偏振光经银幕反射其偏振方向不改变，观众眼睛所戴 的偏光眼镜的两只镜片偏振方向互相垂直，且左眼镜片跟左边放映 机前偏振镜的偏振方向一致，右眼镜
13、片跟右边放映机前面偏振镜的 偏振方向一致。这样，左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看 到右机映出的画面，两眼看到的画面略有差别，因而产生立体感， 因此 B、D 选项正确。 4. 解析：在照相机镜头前装一个偏振片，使它的透振方向与反射光的偏振方向垂直， 就可以减弱反射光而使景像清晰。 答案：B 5. 【答案】B 【解析】偏振现象是横波特有的，光的偏振现象说明光是一种横波，选项 B 正确。 课后练习答案： 1. 解析：根据光能发生干涉和衍射现象，说明光是一种波，具有波动性；光的折射现 象仅反映了光通过两种介质的界面时的一种传播现象，不能说明光是横波；根据光的全反 射现象，说明光由光密介质进入光疏
14、介质和由光疏介质进入光密介质会有不同的现象；光 的偏振现象说明振动方向与光的传播方向垂直，即说明光是横波，所以正确选项为 D。 答案：D 2. 解析：本题考查自然光与偏振光的区别、产生及鉴别。太阳、蜡烛等普通光源发出 的光为自然光，包括在垂直光的传播方向上沿一切方向振动的光，故选项 A 正确；自然光 通过偏振片时，只有与偏振片透振方向一致的光才能通过，沿其他方向振动的光被偏振片 吸收，所以通过偏振片后的透射光是偏振光，不论通过几个偏振片，所以选项 B 是错误的； 由于自然光在各个振动方向上的强度相同，所以旋转偏振片时透射亮度不变，即旋转偏振 片时亮度不变是因为入射光是自然光，而不是因为透射光不
15、是偏振光，所以选项 C 错误； 偏振现象是很普遍的，而不是只有通过偏振片后才能成为偏振光，平常见到的绝大多数光 是偏振光，故选项 D 错误，只有选项 A 正确。 答案：A 3. 解析：两偏振片透振方向相同时透过的偏振光最强，两偏振片透振方向垂直时几乎 没有偏振光透过。 答案：D 4. 解析：双缝后分别放置偏振片后，由于两偏振片的透振方向相互垂直，不能出现干 涉条纹，但仍有光照射到光屏上。 答案：D 5. 解析：如题图所示，因偏振片的透振方向为竖直方向，水平方向振动的光不能透过， 太阳光是自然光，故太阳光、沿竖直方向振动的光、沿与竖直方向成 45角振动的光，都 能在 P 的另一侧观察到透射光，只
16、是与竖起方向成 45角振动的光的透射光弱些，故 A、B 、 D 正确。 答案：A、B、D 6. 解析：起偏器和检偏器的偏振方向垂直时，没有光通过即光强为零。偏振方向平行 时，光强度达到最大。当其中一个偏振片转动 180的过程中，两偏振片的方向由垂直到平 行再到垂直，所以通过的光先增强，又减少到零，所以答案为 A。 答案：A 7. 解析：当两偏振片平行时，透射光强度最强，当两偏振片垂直时，透射光强度最弱， 几乎为零。 答案：A、C 8. 解析：偏振片的作用是让它的透振方向与景物周围反射光的偏振方向垂直，不让反 射光进入照相机镜头，这样就可以减弱反射光而使景象清晰。 答案：B 9. 解析：通过手指
17、的缝隙观察日光灯，看到彩色条纹，是光的衍射现象，D 不正确。 答案：D 10. 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的话，从车灯发出 的照射到物体上反射的光线将不能透过前窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，所以 A 错；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； 若前窗玻璃透振方向是斜向右上 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振进本车车窗内，却可以透振进对面车窗内，C 错。正确的措施是 D。 答案：D 11. 解析：自然光在柱体表面反射时，反射光与折射光都是偏振光，当使反射光束 1 和透射光束 2 恰好垂直时，光束 1 的光振动方向垂直于纸面，而光束 2 的光振动方向平行 于纸面。当入射光线的方向上加偏振片 P 后，偏振片与入射光线垂直，其透振方向在纸面 内，此时反射光束 1 应消失，A 正确，B、C 错误；当偏振片 P 以入射光线为轴旋转 90角 时，其透振方向垂直于纸面，则光束 2 消失，D 正确。 答案：A、D 12. 答案：在水面反射的光对人眼产生干扰，使人不能清楚地看到水面下的东西，从 水面反射的光中包含很多偏振光，偏振片眼镜可阻挡这些偏振光进入眼睛，则水中的情景， 可以比较清楚地被看到。
