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光的偏振及其利用

2013-02-25 admin1

一、光的偏振

天然光通过偏振片之后,只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光能力顺利通过,也就是说,通过偏振片P的光波,在垂直于传布方向的平面上,沿着某个特定的方向振动,这种光叫偏振光。通过偏振片P的偏振光,再通过偏振片Q,若是两个偏振片的透振方向平行,则能够通过;若是两个偏振片的透振方向垂直,则不能透过Q(如图-1所示)。凭据偏振光的这个个性,在现实中有好多用处。

 

二、光的偏振的利用

1.在摄影镜头前加上偏振镜解除反光

天然光在玻璃、水面、木质桌面等表表反射时,反射光和折射光都是偏振光,并且入射角变动时,偏振的水平也有变动。在拍摄表表光滑的物体,如玻璃器皿、水面、陈列橱柜、油漆表表、塑料表表等,常 ;岢鱿忠呋蚍垂,这是由于反射光波的滋扰而引起的。若是在拍摄时加用偏振镜,并适本地旋转偏振镜片,让它的透振方向与反射光的透振方向垂直,就能够减弱反射光而使水下或玻璃后的影像清澈。

例1.下列说法正确的是(  )

A.拍摄蓝天白云相片时,能够加用偏振镜片,凸起蓝天中的白云

B.一束天然光入射到两种介质的分界面上,当反射光线与折射光线的夹角刚好是90°时,反射光和折射光都是偏振光

C.日落时辰,拍摄水面下的风物,在拍照机镜头前装上偏振滤光片能够使风物更清澈

D.拍摄玻璃橱窗里的陈列物时,拍照机镜头前的偏振片的透振方向应与反射光的振动方向平行

分析:由于蓝天中存在大量的偏振光,所以用偏振镜可能调节天空的亮度,加用偏振镜以来,蓝天会变暗,从而凸起了蓝天中的白云,所以A正确;天然光射到界面上时,反射光线与折射光线都是偏振光,当反射光和折射光的夹角为90°时,偏振水平最大,且两束光的振动方向垂直,所以B正确;拍摄水面下或玻璃橱窗内的风物时,应使偏振片的透振方向与反射光的振动方向垂直,这样反射光不能进入镜头,所以C正确,D谬误。正确答案ABC。


2.汽车前灯和前窗玻璃用偏振玻璃预防强光

夜晚,汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照射得睁不开眼睛,严沉影响行车安全。若思考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选取偏振玻璃,其透振方向刚好与灯光的振动方向垂直,这样司机不仅能够预防对方汽车强光的刺激,也能看清自己车灯发出的光所照亮的物体。


例2.如果所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按统一要求设置,使司机不仅能够预防对方汽车强光的刺激,也能看清自己车灯发出的光所照亮的物体。以下措施中可行的是(  )

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,车灯玻璃的透振方向也是竖直的

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.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°,车灯玻璃的透振方向也是斜向右上45°


分析:首先,司机要可能看明显自己车灯发出的经对面物体反射回来的光线,所以他自己车灯的偏振片的透振方向和前窗玻璃的透振方向肯定要平行;其次,他不能看到对面车灯发出的强光,所以对面车灯玻璃的透振方向与他自己车窗玻璃的透振方向肯定要垂直。满足上述要求的只有D。


3.利用偏振光的旋光个性丈量有关物理量

偏振光通过一些介质后,其振动方向相对原来的振动方向会产生肯定角度的旋转,旋转的这个角度叫旋光度,旋光杜纂介质的浓度、长度、折射率等成分有关。丈量旋光度的大幼,就能够知路介质有关物理量的变动。

例3.一段功夫以来,“假奶粉事务”闹得沸沸扬扬,奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个沉要的指标,能够用“旋光法”来丈量糖溶液的浓度,从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后,偏振方向会相对传布方向向左或向右旋转一个角度α,这一角度α称为“旋光度”,α的值只与糖溶液的浓杜仔关,将α的丈量与尺度值进行比力,就能确定被测样品的含糖量。如图所示,S是天然光源,A、B是偏振片,动弹B,使达到O处的光最强,而后将被测样品P置于A.B之间,则下列说法正确的是(  )

A.达到O处光的强度会显著减弱

B.达到O处光的强度不会显著减弱

C.将偏振片B动弹一个角度,使得O处光强度最大,偏振片B转过的角度蹬宗α

D.将偏振片A动弹一个角度,使得O处光强度最大,偏振片A转过的角度蹬宗α


分析:没有被测样品时,A、B透振方向平行,O处光最强,当加上被测样品时,由于旋光作用,偏振光的振动方向会旋转一个角度,即振动方向与B的透振方向不平行,所以O处光的强度会显著减弱;要想使O处的光仍最强,能够旋转B一个角度或反方向旋转A一样角度。正确答案ACD。


例4.如图-3所示为一种利用光纤温度传感器丈量温度的装置,一束偏振光射入光纤,由于温度的变动,光纤的长度、芯径、折射率均产生变动,从而使偏振光的透振方向产生变动,光接管器接管到的光的强度就会变动。关于这种温度计的工作道理,以下说法正确的是(  )

A.达到检偏器的光的透振方向变动越大,光接管器所接管的光的强度就会减幼,暗示温度变动越大

B.达到检偏器的光的透振方向变动越幼,光接管器所接管的光的强度就会减幼,暗示温度变动越大

C.达到检偏器的光的透振方向变动越幼,光接管器所接管的光的强度就会减幼,暗示温度变动越幼

D.达到检偏器的光的透振方向变动越大,光接管器所接管的光的强度就会减幼,暗示温度变动越幼

分析:若待测物体的温度越高,则偏振光通过光纤后的旋光度越大,通过检偏器后光的强度就会越幼。正确答案为A。


4.利用光的偏振造成液晶显示器

如图-4所示为电子腕表等的液晶显示器,两块透振方向相互垂直的偏振片傍边插进一个液晶盒,盒内液晶层的高低是通明的电极板,它们刻成了数字笔画的状态。表界的天然光通过第一块偏振片后,成了偏振光,这束光在通过液晶时,若是高低两液晶片间没有电压,光的偏振方向会被液晶旋转90°,因而它能通过第二个偏振片。第二个偏振片的下面是反射镜,光线被反射回来,这时液晶盒看起来是通明的。但若是在高低两个电极间有肯定大幼的电压时,液晶的性质就扭转了,旋光性隐没,因而光线不能通过第二个偏振片,这个电极下的区域就变暗,因而就显示出了数字。

 

5.使用偏振片旁观立体电影

立体电影是用两个镜头如人眼那样从两个分歧方向同时拍摄下风物的像,造成电影胶片。在放映时,通过两个放映机,把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映,使这略有差此外两幅图像沉叠在银幕上,如图-5所示。这时若是用眼睛直接旁观,看到的画面是吞吐不清的,要看到立体电影,就要在每架电影机前装一块偏振片,它的作用相当于起偏器。从两架放映机射出的光,通过偏振片后,就成了偏振光。左右两架放映机前的偏振片的偏振化方向相互垂直,因而产生的两束偏振光的偏振方向也相互垂直。这两束偏振光投射到银幕上再反射到观多处,偏振光方向不扭转。观多戴上透振方向相互垂直的偏振眼镜旁观,每只眼睛只看到相应的偏振光图象,即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,这样就会像直接旁观那样产生立体感触。这就是立体电影的道理。

标签: 光偏振
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