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第四章 光
光的偏振 激光
6
課堂引入
光的干涉、衍射
光具有波動性
思考：那么光是橫波，還是縱波呢？
復習回顧：什么是橫波？什么是縱波？
橫波：質點振動方向與波的傳播方向垂直.
縱波：質點振動方向與波的傳播方向平行.
繩波、彈簧波我們能看到質點的振動方向，而光波看不到，怎么辦呢？
一、偏振
1.偏振現象：在垂直于傳播方向的平面上，只沿著一個特定的方向振動的波叫波的偏振現象。
2.偏振方向：橫波的振動方向稱為“偏振方向”。
偏振
縱波不能產生偏振現象
偉大的物理學家惠更斯最早提出光是縱波，托馬斯·楊認為光是一種橫波，但在當時他們都缺乏充足的證據證明自己的觀點。
惠更斯提出光是縱波
托馬斯·楊認為光是一種橫波
光到底是橫波還是縱波？
一、偏振
偏振片：一種由高分子薄膜制成的光學器件，每個偏振片都有一個特定的方向，只有沿著這個方向振動的光波才能通過偏振片，這個方向叫做“透振方向”。
實物
示意圖
箭頭表示透振方向
偏振
縱波不能產生偏振現象
實驗1：讓光源的光通過一片偏振片
二、光的偏振
實驗2：讓光源的光通過用兩片偏振片(起振器，檢偏器)
1.．自然光和偏振光
橫截面
光傳播方向
光傳播方向
（1）自然光：太陽、電燈等普通光源發出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同，這種光叫做自然光 .
二、光的偏振
（2）偏振光：自然光通過一個偏振片之后，只沿著一個特定的方向振動，這種光叫做偏振光．
反射光、折射光都是部分偏振光
用偏光鏡消除了反射偏振光使玻璃門內的人物清晰可見
玻璃門表面的反光很強
偏光鏡
1、攝影
三、偏振現象的應用
2.汽車
互相垂直
三、偏振現象的應用
在拍攝立體電影時，用兩個攝影機，它們同時分別拍下同一物體的兩個畫像，放映時把兩個畫像同時映在銀幕上。在放映時，兩個放像機每個放像機鏡頭上放一個偏振片，兩個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，左眼偏振片的偏振方向與左面放像機上的偏振方向相同，右眼偏振片的偏振方向與右面放像機上的偏振方向相同，這樣，銀幕上的兩個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。
三、偏振現象的應用
3.立體電影
偏光鏡頭 立體電影
四、激光的特點及其應用
1、相干性：激光是一種人工產生的相干光。
相干性應用：光纖通訊、激光全息技術
全息投影
四、激光的特點及其應用
1、相干性：激光是一種人工產生的相干光。
相干性應用：光纖通訊、激光全息技術
全息投影
全息照相
“全息”的意思為“全部信息”，即相對于只記錄物體的明暗變化的普通攝影來說，激光全息攝影還能記錄物體的空間變化。
(1)與普通照相技術的比較：普通照相技術所記錄的只是光波的強弱信息，而全息照相技術還記錄了光波的相位信息。
(2)原理：全息照相的拍攝利用了光的干涉原理，使參考光和物光在底片上相遇，發生干涉，形成復雜的干涉條紋。這要求參考光和物光必須具有很高的相干性。
(3)觀察全息照片時要用激光照射照片，從另一側面觀察。
四、激光的特點及其應用
應用：測距、測速、信息存儲和閱讀
2、平行度非常好：從地面上發射的一束極細的激光束，到達月球表面時，也只發散成直徑lm多的光斑，因此激光在地面上傳播時，可以看成是不發散的。
手持式雷達測速儀
手提激光測距儀
四、激光的特點及其應用
光盤刻錄和讀取
氧化熔化激光切割
激發核聚變
四、激光的特點及其應用
3、亮度高：所謂亮度，是指垂直于光線平面內單位面積上的發光功率，自然光源亮度最高的是太陽，而目前的高功率激光器，亮度可達太陽的1萬倍。
應用：工業切割、焊接；醫學“光刀”；利用強激光產生的高壓引發核聚變。
激光清楚樹障
激光理療、組織焊接、激光刀切割以及激光美容等等。
四、激光的特點及其應用
激光打標、焊接、切割
1 2 3 4 5 6 7
D BC A AD C B ABD D
8 9 10 11 12
C A B A
1 2 3 4 5 6 7
D D D B BD ABC

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