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高中物理第81个问题:光的偏振

更新时间:作者:小小条

光的偏转现象也是光的波动性的表现,并且光的偏振现象还证明了光是横波,光的偏振现象在日常生活中也有一些应用,在高中物理考查中,也会考查对其原理的理解,以及对日常应用的解释,今天我们就来介绍下光的偏振。

一、光的偏振现象介绍

我们通常接触到的光(如太阳光、白炽灯光)是一种横波。横波的特点是振动方向与传播方向垂直。

高中物理第81个问题:光的偏振

光的偏振就是指光波中振动方向在垂直于传播方向的平面内具有特定取向的现象。可以把它想象成一根绳子上的波动:

你上下抖动绳子,波会沿着绳子传播,这就是一个振动方向固定的横波,类似于线偏振光)。如果绳子穿过一个只有竖缝的栅栏,你上下抖动的波能通过,但左右抖动的波就会被挡住,类似于偏振片的作用。

自然光(非偏振光):普通光源发出的光,是由无数个原子或分子独立发出的波列组成的。这些波列的电场振动方向是随机且均匀分布在各个方向上的,没有哪个方向占优势。从统计上看,所有可能的振动方向都有,且振幅相等。这就像一群毫无纪律的人,朝着各个方向随意走动。

偏振光:光波的电场振动只沿着某个特定的方向。这就像一列士兵,步伐整齐地朝着一个方向前进。


二、偏振的原理

偏振现象最直观地证明了光是一种横波。因为只有横波才具有振动方向的问题,而纵波如声波的振动方向与传播方向一致,所以不存在偏振现象。

偏振片的原理:现代人造偏振片内部有长链分子的定向排列,这些分子就像一条条“细缝”。只有振动方向与“细缝”方向相同的光波分量才能通过,振动方向与“细缝”方向垂直的光波分量则被吸收。

起偏器:用来产生偏振光的偏振片。检偏器:用来检验光是否为偏振光的偏振片。

当一束自然光通过一个起偏器后,就变成了线偏振光,其振动方向与偏振片的透振方向一致。这个过程可以理解为将所有方向的振动都“投影”到了透振方向上,因此透射光的强度会减弱为入射自然光强度的一半。


三、偏振的主要应用

偏振太阳镜原理:太阳光照射到水面、路面等非金属光滑表面时,会发生反射偏振,反射光中振动方向平行于反射面的成分会更强。这种眩光会使人眼不适。应用:偏光太阳镜的透振方向是竖直的,它可以有效阻挡水平方向的反射偏振光,从而消除或减弱眩光,使视野更清晰。液晶显示原理:计算器、手机、液晶电视的屏幕都利用了偏振光。屏幕中有上下两片偏振片,它们的透振方向相互垂直。中间是液晶层,可以通过电场控制液晶分子的排列,从而改变光的偏振方向。工作过程:光通过第一片偏振片后变成线偏振光。如果液晶不加电场,它会将光的偏振方向旋转90°,使其能顺利通过第二片偏振片,该像素点变亮(亮态)。如果液晶加电场,它不旋转偏振方向,光就被第二片偏振片挡住,该像素点变暗(暗态)。通过控制每个像素的明暗,就形成了图像。摄影中的偏光镜应用:与偏光太阳镜原理相同,安装在相机镜头前,可以消除玻璃、水面的反光,拍出清澈见底的水面或橱窗内的物体;也可以使天空变得更蓝,因为天空中的散射光也是部分偏振的。

四、高中物理主要考察点

高中物理对偏振的考察主要集中在概念理解和简单计算上,以下是几个核心考察点:

基本概念判断考察对自然光、偏振光、横波、纵波关系的理解。例题:“光的偏振现象说明了光是一种横波。” 判断对错。例题:“声波也能发生偏振现象。” 判断对错。区分偏振与色散、干涉、衍射偏振是振动方向的问题。色散(如彩虹)是不同波长(颜色)的光折射率不同导致的。干涉和衍射是波叠加带来的现象。考题可能会给出现象,让你选择对应的原理。

总结一下,高中物理对偏振的考察核心就是:理解“光是横波”这一本质。 只要抓住这一点,相关的题目阶段就能比较得心应手了。

以上就是光的偏振的介绍,供大家学*参考。

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