4.4 光的偏振教案

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1、 4.4 光的偏振 教案 一、教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)目標(biāo)： 1、了解橫波的偏振現(xiàn)象，知道只有橫波才有偏振現(xiàn)象。 2、知道光波是橫波。掌握自然光、偏振光（全偏振光、部分偏振光）等概念。 3、知道反射光和折射光都是不同程度的偏振光。 4、了解光的偏振現(xiàn)象在生活和科學(xué)技術(shù)中的重要應(yīng)用。 技能目標(biāo)： 1、掌握利用宏觀現(xiàn)象的規(guī)律研究微觀領(lǐng)域中相似現(xiàn)象的科學(xué)研究方法。 2、通過(guò)光的偏振現(xiàn)象的研究，培養(yǎng)學(xué)生善于動(dòng)手動(dòng)腦、敢于猜想、喜歡探究的學(xué)習(xí)習(xí)慣和科學(xué)的思維方法。 情感、價(jià)值觀目標(biāo)： 1、通過(guò)“光的偏振現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)探究，懂得科學(xué)研究需要實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式。 2、通過(guò)了解光

2、的偏振現(xiàn)象的應(yīng)用，深切體會(huì)科學(xué)知識(shí)的實(shí)用價(jià)值和掌握科學(xué)知識(shí)的人生價(jià)值，激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)的情懷和刻苦學(xué)習(xí)的熱情。 教學(xué)重點(diǎn) 1、橫波與縱波的區(qū)別（研究光波的基礎(chǔ)）；橫波的偏振現(xiàn)象。 2、光的偏振現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)探究。 3、自然光、偏振光、部分偏振光等概念。 教學(xué)難點(diǎn) 1、光的偏振現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)探究。 2、運(yùn)用光的偏振現(xiàn)象分析解決問(wèn)題。 教學(xué)器材 輕繩、紙箱、輕彈簧、紙片、激光發(fā)生器、偏振片（起偏器、檢偏器）、光屏、半圓形玻璃、平面鏡、鐵架臺(tái)。 教學(xué)過(guò)程 (引子:世界是美好的。由于有了光，自然界才變得五彩繽紛、多姿多彩。但是，可以說(shuō)我們現(xiàn)在對(duì)這個(gè)帶給我們光明和燦爛的東西知之甚少……)

3、 2 / 8 (一)、提出問(wèn)題 光的干涉和衍射現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，即光是一種波，但光是橫波還是縱波呢？學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)先說(shuō)一說(shuō)他們的看法，或者提出驗(yàn)證的設(shè)想。 (二)一、橫波與縱波的區(qū)別 （學(xué)生先說(shuō)一說(shuō)兩者已知的一些區(qū)別。） 1、偏振現(xiàn)象 演示：橫波的偏振現(xiàn)象 軟繩穿過(guò)一個(gè)有狹縫的紙箱： a.狹縫與振動(dòng)方向平行； b.狹縫與振動(dòng)方向垂直。分別在繩上形成一列橫波，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。（兩學(xué)生配合做） c.把輕繩換成輕彈簧改用縱波做實(shí)驗(yàn)，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。 (1)在垂直于波傳播方向的平面上，只有沿著平行于狹縫方向的振動(dòng)才可通過(guò)狹縫，這種現(xiàn)象叫偏振。 (2)只有

4、橫波才有偏振現(xiàn)象。 2、在垂直于橫波傳播方向的平面上，對(duì)應(yīng)著質(zhì)點(diǎn)無(wú)數(shù)個(gè)可能的振動(dòng)方向 如圖所示。（圖略） （以上兩個(gè)區(qū)別是下面關(guān)于光的偏振現(xiàn)象的重要的研究基礎(chǔ)。機(jī)械波是橫波還是縱波可以從現(xiàn)象上直接看出來(lái)。光雖然是可見(jiàn)的，但我們不能直接看出它是橫波還是縱波。理解好橫波的這些特點(diǎn)是探究光的波動(dòng)形式的關(guān)鍵所在，是本章學(xué)習(xí)的重要伏筆。） （三）二、光的偏振現(xiàn)象 1、探究光是橫波還是縱波 研究課題：根據(jù)橫波和縱波的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)怎樣的實(shí)驗(yàn)來(lái)判斷光是橫波還是縱波。 猜想與假設(shè)： （學(xué)生展開(kāi)討論，發(fā)表各自的見(jiàn)解。鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，大膽假設(shè)，提出創(chuàng)新性研究方案。——可提示：利用類(lèi)似機(jī)械波的實(shí)

5、驗(yàn)，把宏觀規(guī)律用之于微觀現(xiàn)象的研究。） 選擇器材：激光發(fā)生器，光屏，偏振片，鐵架臺(tái)。 （原則上來(lái)說(shuō)，只要是平行等距離的細(xì)縫都可做偏振片。引導(dǎo)學(xué)生思考：對(duì)于光來(lái)說(shuō)，對(duì)這樣的狹縫有什么要求？為什么？ 細(xì)長(zhǎng)的狹縫方向叫“透振方向”，只有沿著這個(gè)方向的波才可以通過(guò)偏振片。） 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（演示與觀察）： （實(shí)驗(yàn)效果預(yù)測(cè)：實(shí)驗(yàn)可能觀察效果不是很好。這說(shuō)明大班教學(xué)弊多利少；不是老師超編而是學(xué)生超編，每班在20人以下多好啊。） a.讓激光器發(fā)出的光通過(guò)一塊偏振片，使光線投射到光屏上，把偏振片旋動(dòng)1800，觀察屏上光強(qiáng)度的變化情況。 根據(jù)以上現(xiàn)象說(shuō)明光是縱波嗎？（可能是縱波？為什么？也可能是

6、橫波？為什么？） b.在實(shí)驗(yàn)a的情況中增加一塊偏振片（前一塊偏振片叫起偏器，后一塊偏振片叫檢偏器），把這一塊偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)1800，觀察光屏上光強(qiáng)度的變化情況。（兩次出現(xiàn)亮度最強(qiáng)，兩次出現(xiàn)亮度最暗） 根據(jù)以上現(xiàn)象說(shuō)明光是什么形式的波？（能肯定嗎？） 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 (1)光是橫波。 (2)偏振光：通過(guò)偏振片的光，在垂直于波傳播方向的平面上，只沿著某個(gè)特定的方向振動(dòng)，這種光叫偏振光。 思維引導(dǎo)：為什么在上面的實(shí)驗(yàn)中要用兩個(gè)偏振片才能檢驗(yàn)出光是橫波還是縱波，而在機(jī)械波的研究中只用一個(gè)偏振片就能區(qū)分橫波與縱波？ (3)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光強(qiáng)

7、度都相同。這種光叫“自然光”。 2、思維拓展(創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)) 研究課題：研究反射光和折射光的偏振情況。 把激光照射到半圓形玻璃（的半圓面）上，讓光分為反射光和折射光。 思維引導(dǎo)： a.從能量守恒的角度來(lái)思考：反射光和折射光應(yīng)該是自然光還是偏振光？ b.當(dāng)反射光與折射光垂直時(shí)，反射光最弱、折射光最強(qiáng)，你又會(huì)猜想到什么？反射光有沒(méi)有可能是只包含一個(gè)振動(dòng)方向的（全）偏振光？ 分別觀察通過(guò)一塊偏振片后透射光強(qiáng)度的變化情況。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論： (1)自然光通過(guò)兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，反射光和折射光都是不同程度的偏振光。 (2)當(dāng)反射光與折射光垂直時(shí)，反射光是全偏振光（只包含一個(gè)振動(dòng)方向的光），而折

8、射光是部分偏振光（不包含某些振動(dòng)方向的光）。 （注：以往教材中及許多資料上――如《學(xué)法大視野》第50面：“自然光射到兩種介質(zhì)的分界面上，如果反射光與折射光垂直，反射光和折射光都是全偏振光”是不正確的，折射光只有再通過(guò)多次折射后才可近似成為全偏振光，參看《光學(xué)教程》－－姚啟鈞著。新教材中表述為：“自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面反射時(shí)，反射光和折射光都是偏振光，入射角變化時(shí)偏振程度也有所變化”，這種表述才是科學(xué)的。這里所說(shuō)的“偏振光”顯然是指“不同程度的偏振光”，也包括反射光是全偏振光的情況。） 3、知識(shí)梳理 自然光――偏振光――橫波。 獲得偏振光的方法：偏振片；反射與折

9、射。 （四）三、偏振現(xiàn)象的應(yīng)用（思維提升） 1、發(fā)明科技、實(shí)用產(chǎn)品：液晶顯示。 結(jié)構(gòu)：偏振片－電極板—液晶－電極板－偏振片） 原理：偏振－液晶旋光900－通過(guò)偏振片－反射（無(wú)電壓有旋光性）或不反射（有電壓無(wú)旋光性）。 2、提高產(chǎn)品質(zhì)量：照相機(jī)鏡頭前裝偏振片，照相清晰。 原理：讓偏振片的透振方向與反射光的偏振方向垂直，減弱反射光。 3、提高生活質(zhì)量：立體電影。 原理：用兩個(gè)鏡頭從不同方向同步拍攝，放映時(shí)兩部電影機(jī)鏡頭前加偏振片，透振方向互相垂直，同時(shí)放映，用偏振光把景物投影在銀幕上形成重疊的圖象。觀眾戴上偏振眼鏡（偏振片也互相垂直），每只眼鏡只看到相應(yīng)的偏振光，人眼就產(chǎn)生直接觀察時(shí)的立體感。 （沒(méi)有偏振眼鏡能否看立體電影？不能。） 4、保護(hù)人類(lèi)少受傷害：偏振太陽(yáng)鏡。 學(xué)生分析：用偏振片做太陽(yáng)鏡有哪些好處？安裝鏡片時(shí)它的透振方向應(yīng)該沿什么方向？利用偏振眼鏡可以做哪些實(shí)驗(yàn)？ （結(jié)束：世界是美好的，但沒(méi)有光的世界是痛苦的，我們應(yīng)該保護(hù)好我們的眼睛，盡情地享受自然界美麗的光彩；更應(yīng)該珍惜美好的時(shí)光，把精力放在學(xué)習(xí)上，努力學(xué)好文化科學(xué)知識(shí)，將來(lái)為國(guó)家、社會(huì)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。） 教學(xué)反思： 溫馨提示：最好仔細(xì)閱讀后才下載使用，萬(wàn)分感謝！