大學(xué)物理之光的偏振教案設(shè)計(jì)

　　知識(shí)目標(biāo)

　　1、知道振動(dòng)中的偏振現(xiàn)象，了解什么是偏振現(xiàn)象，知道偏振是橫波的特點(diǎn)．

　　2、知道偏振光和自然光的區(qū)別，知道偏振光在實(shí)際生活中的應(yīng)用．

　　能力目標(biāo)

　　通過(guò)光的偏振現(xiàn)象和機(jī)械波的偏振現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)對(duì)比，理解光波是橫波的實(shí)質(zhì)．

　　情感目標(biāo)

　　培養(yǎng)良好的物理實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，學(xué)會(huì)用理論指導(dǎo)實(shí)踐，用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證理論．

　　知道在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中，做好實(shí)驗(yàn)的重要性．

　　教學(xué)建議

　　在復(fù)習(xí)前兩節(jié)內(nèi)容干涉、衍射的基礎(chǔ)上進(jìn)行小結(jié)，讓學(xué)生了解：光的干涉和衍射說(shuō)明光具有波動(dòng)性；光的偏振說(shuō)明光是橫波．

　　可以先向?qū)W生介紹波的偏振現(xiàn)象，然后演示光的偏振現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)，最好由學(xué)生自己親自動(dòng)手觀察偏振光．引導(dǎo)學(xué)生分析橫波的偏振特性，區(qū)別縱波的無(wú)偏振特性，再讓學(xué)生區(qū)別偏振光與自然光．并分析講解偏振光的產(chǎn)生方式，這一部分知識(shí)也可以讓學(xué)生自己學(xué)習(xí)，查找資料．最后進(jìn)行總結(jié)。

　　關(guān)于演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)建議

　　1、光的偏振可以用激光演示儀和偏振器進(jìn)行演示．

　　方法：使激光束的行進(jìn)方向正對(duì)著學(xué)生的觀察方向，使激光束通過(guò)偏振器．轉(zhuǎn)動(dòng)偏振器的某一個(gè)偏振片，用毛玻璃屏接收透過(guò)偏振器的光束，可以在屏上看到光的亮度發(fā)生周期性的變化；當(dāng)兩個(gè)偏振片平行時(shí)，透光最強(qiáng)；當(dāng)兩個(gè)偏振片垂直時(shí)，透光最弱．

　　2、本實(shí)驗(yàn)也可以將偏振片分發(fā)到學(xué)生手中，要求學(xué)生用兩個(gè)偏振片對(duì)著光線來(lái)觀察光的偏振現(xiàn)象．

　　教學(xué)設(shè)計(jì)示例

　　光的偏振

　　（－）引入新課

　　問(wèn)題：光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光是一種波．我們知道波有橫波和縱波，那么，光波是橫波還是縱波呢？

　　讓學(xué)生思考、猜測(cè)．

　　教師讓學(xué)生觀看機(jī)械波的偏振實(shí)驗(yàn)．

　　（二）教學(xué)過(guò)程

　　1、首先用機(jī)械波來(lái)說(shuō)明橫波和縱波的主要區(qū)別．

　　我們已經(jīng)知道繩波是橫波，如果在它的傳播方向上放上帶有狹縫的木板，只要狹縫的方向跟繩的振動(dòng)方向相同，繩上的橫波就可以毫無(wú)阻礙地傳過(guò)去；如果把狹縫的方向旋轉(zhuǎn)90°，繩上的橫波就不能通過(guò)了，這種現(xiàn)象叫偏振．

　　橫波的振動(dòng)矢量垂直于波的傳播方向振動(dòng)時(shí)，偏于某個(gè)特定方向的現(xiàn)象縱波只能沿著波的傳播方向振動(dòng)，所以不可能有偏振．

　　光是否也會(huì)產(chǎn)生偏振呢？

　　2、演示光的偏振現(xiàn)象：

　　自然光：從普通光源直接發(fā)生的天然光是無(wú)數(shù)偏振光的無(wú)規(guī)則集合，所以直接觀察時(shí)不能發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)偏于一定方向．這種沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同的光叫自然光；太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向的平面內(nèi)沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波強(qiáng)度都相同，這種光都是自然光．

　　讓太陽(yáng)光或燈光通過(guò)一塊用晶體薄片作成的偏振片P1，在P1的另一側(cè)觀察，可以看到它是透明的．以入射光線為軸旋轉(zhuǎn)偏振片P1，這時(shí)看到透射光的強(qiáng)度并不發(fā)生變化．

　　再取一塊同樣的偏振片P2，放在偏振片P1的后面，通過(guò)它去觀察從偏振片P1透射過(guò)來(lái)的光，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，從偏振片P1透射過(guò)來(lái)的光的強(qiáng)度跟兩偏振片P1、P2的相對(duì)方向有關(guān)．

　　把晶片P1固定，以入射光線為軸旋轉(zhuǎn)偏振片P2時(shí)，從P2透射過(guò)來(lái)的光的強(qiáng)度發(fā)生周期性的變化．

　　當(dāng)P1與P2的透振方向平行時(shí)，透射光的強(qiáng)度最大，當(dāng)P1與P2的透振方向垂直時(shí)，透射光的強(qiáng)度最弱，幾乎等于零．把上述的光現(xiàn)象跟機(jī)械波的偏振現(xiàn)象比較，表明光通過(guò)偏振片時(shí)產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，由此確定光波是橫波．

　　要求學(xué)生總結(jié)上述現(xiàn)象，嘗試類比機(jī)械波的偏振來(lái)解釋上面的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？

　　自然光通過(guò)第一個(gè)偏振片P1（叫起偏器）后，相當(dāng)于被一個(gè)“狹縫”卡了一下，只有振動(dòng)方向跟“狹縫”方向平行的光波才能通過(guò)．自然光通過(guò)偏振片Pl后雖然變成了偏振光，但由于自然光中沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波強(qiáng)度都相同，所以不論晶片轉(zhuǎn)到什么方向，都會(huì)有相同強(qiáng)度的光透射過(guò)來(lái)．再通過(guò)第二個(gè)偏振片P2（叫檢偏器）去觀察就不同了；不論旋轉(zhuǎn)哪個(gè)偏振片，兩偏振片透振方向平行時(shí)，透射光最強(qiáng)，兩偏振片的透振方向垂直時(shí)，透射光最弱．

　　光的偏振現(xiàn)象并不是罕見(jiàn)的．我們通常看到的絕大部分光，除了從光源直接射過(guò)來(lái)的，基本上都不是自然光，只是我們的眼睛不能鑒別罷了．如果用偏振片去觀察從玻璃或水面上反射的光，旋轉(zhuǎn)偏振片發(fā)現(xiàn)透射光的強(qiáng)度也發(fā)生周期性的變化，從而知道反射光是偏振光．

　　3、光的偏振的應(yīng)用：

　　光的偏振現(xiàn)象在技術(shù)中有很多應(yīng)用．例如拍攝水下的景物或展覽櫥窗中的陳列品的照片時(shí)，由于水面或玻璃會(huì)反射出很強(qiáng)的反射光，使得水面下的景物和櫥窗中的陳列品看不清楚，攝出的照片也不清楚．如果在照相機(jī)鏡頭上加一個(gè)偏振片，使偏振片的透振方向與反射光的偏振方向垂直，就可以把這些反射光濾掉，而攝得清晰的照片；此外，還有立體電影、消除車燈眩光等等．

　　探究活動(dòng)

　　1、利用偏振鏡觀察光的偏振現(xiàn)象．

　　2、考察光的偏振在人們的日常生活中的應(yīng)用．

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