《光的偏振》教案1(二)

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1、光的偏振 教學(xué)目標(biāo)： 一．知識(shí)目標(biāo)： 1 ．知道振動(dòng)中的偏振現(xiàn)象，知道只有橫波才有偏振現(xiàn)象 2．知道偏振光和自然光的區(qū)別，知道光的偏振說(shuō)明光是橫波 二．能力目標(biāo)： 1 ．學(xué)習(xí)科學(xué)研究的思維方法，體會(huì)科學(xué)發(fā)展的嚴(yán)密性。 2．培養(yǎng)學(xué)生為問(wèn)題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)結(jié)論的能力。 三．情感目標(biāo)： 1 .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． 2 .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)重難點(diǎn) 重點(diǎn)： 1 .使學(xué)生了解偏振現(xiàn)象及運(yùn)用光的偏振知識(shí)來(lái)解釋一些常見(jiàn)的光學(xué)現(xiàn)象 2 .知道只有橫波才有偏振現(xiàn)象，知道光有偏振現(xiàn)象所以光是一種橫波 難點(diǎn)

2、： 通過(guò)兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生接受光有偏振現(xiàn)象， 因?yàn)槠袷菍W(xué)生接觸的一個(gè)新概念， 所以做好 兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)并通過(guò)設(shè)疑如何引導(dǎo)學(xué)生思考，討論 ,類比，推理，判斷得到結(jié)論是本節(jié)教學(xué) 的關(guān)鍵和突破口 教學(xué)方法： 教學(xué)是教師教學(xué)生學(xué)的雙邊活動(dòng)， 教師在課前必須對(duì)學(xué)生有一定了解。 高二學(xué)生已經(jīng)具有一 定的抽象思維能力， 但光的偏振現(xiàn)象對(duì)他們來(lái)說(shuō)是完全陌生而又抽象的， 而機(jī)械波的偏振現(xiàn) 象相對(duì)形象些。 故要本著由淺入深， 新舊聯(lián)系，全面系統(tǒng)的原則去講課，先做好機(jī)械波模擬 實(shí)驗(yàn)， 使學(xué)生認(rèn)識(shí)機(jī)械波的偏振， 進(jìn)而認(rèn)識(shí)偏振是橫波特有的現(xiàn)象作為知識(shí)鋪墊后然后再做 光的偏振實(shí)驗(yàn)， 在分析光的偏振實(shí)驗(yàn)時(shí)

3、， 要引導(dǎo)學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路且與機(jī)械波實(shí)驗(yàn)相 類比。 由于光的偏振現(xiàn)象的抽象性及學(xué)生的抽象思維能力有限， 所以在教學(xué)中主要采用教師 設(shè)疑，學(xué)生探討的教學(xué)模式，讓學(xué)生觀察、思考、討論，充分發(fā)表意見(jiàn)，這樣既有利于突出 重點(diǎn)，化解難點(diǎn)，又充分發(fā)揮了學(xué)生的主體性。 教具： 激光源、偏振片、 powerpoint 課件、 flash 課件 教學(xué)過(guò)程： 一．新課引入： 師： 通過(guò)前面幾節(jié)課的學(xué)習(xí)， 我們對(duì)于光的本性的認(rèn)識(shí)逐步加深， 我們知道了光能夠產(chǎn)生干 涉和衍射現(xiàn)象， 而這正好說(shuō)明了光應(yīng)該是一種波。 而波有橫波和縱波之分， 由此， 我們必然 會(huì)想到光究竟是橫波還是縱波？我們又該如何

4、去判斷和驗(yàn)證？ 一條竹竿橫著進(jìn)教室進(jìn)不了，給學(xué)生設(shè)下懸念 （學(xué)生演示） 二、新課教學(xué)： 首先我們來(lái)回憶一下橫波和縱波。 問(wèn)題一：請(qǐng)同學(xué)回答一下橫波和縱波有什么區(qū)別？ 生：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和傳播方向如果平行則為縱波；振動(dòng)方向和傳播方向垂直的則是橫波。 師：很好。 我們從傳播方向上可以區(qū)別它們。 那如果有一列波，我們?nèi)庋塾^察不到它的振動(dòng) 情況。 問(wèn)題二：比如說(shuō)光波，我們?cè)撊绾蝸?lái)判斷它究竟屬于橫波還是縱波？（讓學(xué)生思考，同桌討 論，并視情況決定是否提問(wèn)。 ） 師： 光我們是可以常見(jiàn)的， 但是它屬于橫波還是縱波我們好象沒(méi)有辦法判斷。 現(xiàn)在我提供一 種判斷橫波和縱波的方法， 請(qǐng)同學(xué)們

5、看看能不能在這個(gè)基礎(chǔ)上也設(shè)計(jì)一個(gè)判斷光是橫波還是 縱波的方法。 （課件 1 的演示，縱波能夠通過(guò)，而橫波必須在特定情況下才能夠通過(guò)） 問(wèn)題三：好，現(xiàn)在就請(qǐng)同學(xué)們幫我設(shè)計(jì)一個(gè)能夠判斷光是橫波還是縱波的實(shí)驗(yàn)。 （讓學(xué)生回答，篩選出合適的方案） 師： 這個(gè)方案不錯(cuò)， 不過(guò)我們還得再仔細(xì)考慮一個(gè)問(wèn)題： 那就是這個(gè)狹縫的寬度大概有多少？ 我們不難想象， 如果縫很寬，那不管怎么轉(zhuǎn)動(dòng)光還是可以穿過(guò)來(lái)的，因此， 縫的寬度要小于 光波的振幅。好象很不容易做到。幸好科技發(fā)達(dá)，這個(gè)問(wèn)題科學(xué)家已經(jīng)問(wèn)我們解決了。 取出偏振片給學(xué)生觀察，并且說(shuō)明該偏振片可以看成由很多細(xì)小的狹縫組成。演示 1：讓學(xué) 生觀

6、察黑板上的字：將一個(gè)偏振片覆蓋在上面，轉(zhuǎn)動(dòng)，看看字跡是否會(huì)消失。 演示 2：讓 一束電筒光束通過(guò)偏振片，讓學(xué)生觀察當(dāng)偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)透過(guò)偏振片的光線是否會(huì)消失。 問(wèn)題四：請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)剛才的現(xiàn)象作出判斷。 生：經(jīng)過(guò)偏振片后的光線亮度不變，所以判斷出光應(yīng)該是縱波。 師：不錯(cuò)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很明白的告訴了我們，光應(yīng)該是屬于縱波。很長(zhǎng)一段時(shí)間來(lái)，科學(xué) 家們也認(rèn)為光應(yīng)該是縱波。 但是無(wú)意中的一些實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了一些無(wú)法解釋的現(xiàn)象。 下面我們就 來(lái)看究竟是什么現(xiàn)象。 我們來(lái)觀察這樣的現(xiàn)象： 1 ．讓激光通過(guò)偏振片，看激光束亮度的變化。 2 ． 讓兩塊偏振片相交轉(zhuǎn)動(dòng)， 讓學(xué)生觀察黑板上的字有沒(méi)有變化，

7、 讓手電筒光束通過(guò)兩塊偏 振片，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片，看透過(guò)的光束亮度有否變化？ 師：如何解釋這樣的現(xiàn)象？光究竟是不是縱波？（設(shè)問(wèn)） 總結(jié)： 光如果是縱波，那這樣的現(xiàn)象是無(wú)法解釋的；那如果是橫波，是怎樣的橫波呢？如何 來(lái)解釋看起來(lái)似乎前后矛盾的結(jié)果？ 經(jīng)過(guò)科學(xué)家的不懈努力，終于解決了這個(gè)問(wèn)題，并且確定了光應(yīng)該是橫波。 也說(shuō)明有些光有特定的振動(dòng)方向，有些光各個(gè)方向的振動(dòng)情況相同 （向?qū)W生說(shuō)明自然光、偏振光） 定義： 偏振光： 在垂直于傳播方向的平面上只沿著一個(gè)特定的方向振動(dòng)的光 自然光： 與傳播方向垂直的各個(gè)方向振動(dòng)的光波強(qiáng)度都相同，這樣的光稱之為自然光。 （太 陽(yáng)、電燈等直接發(fā)出的

8、光） 偏 振 ：橫波只沿著某一個(gè)特定的方向振動(dòng)，稱為波的偏振。 師：我們常見(jiàn)的光，除了太陽(yáng)、燈泡等直接發(fā)出的光為自然光外，其他大多數(shù)反射光、折射 光都屬于偏振光。 下面就請(qǐng)同學(xué)們一起來(lái)看橫波的解釋。 光的偏振現(xiàn)象并不罕見(jiàn)．除了從光源（如太陽(yáng)、電燈等）直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹? 的絕大部分光， 都是偏振光．自然光射到兩種介質(zhì)的界面上， 如果光入射的方向合適， 使反 射光與折射光之間的夾角恰好是 90 °，這時(shí)，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方 向互相垂直 ． 師：光的偏振現(xiàn)象有很多應(yīng)用： 1 ． 如果要拍攝玻璃櫥窗里的陳列物或者水面之下的物體， 或者遠(yuǎn)處的

9、建筑物天空等物體， 由于光的反射或者空氣的散射， 不容易拍攝清楚； 而如果在照相機(jī)鏡頭前裝一片偏振濾光片， 那就可以減弱反射而使拍攝的景物清晰。 2 ． 立體電影就是應(yīng)用偏振的原理來(lái)觀察的。 《立體電影》的故事 兩個(gè)人去看一部新的立體電影，電影一開(kāi)始就是令人緊張的滑行軌道車場(chǎng)面。電影剛放映， 其中的一個(gè)人的臉就變成了淺綠色。 “對(duì)不起， ”他對(duì)他的同伴說(shuō)， “我得離開(kāi)這兒。我覺(jué)得惡心。 ” “你能不能坐下，別像一個(gè)小孩子！ ”同伴要求說(shuō)， “這只是一部電影。 ” 一分鐘后軌道車呼嘯著滑下一個(gè)陡坡，第一個(gè)人呻吟著說(shuō)： “我想呼吸一些新鮮空氣。 ” “坐下， ”他的朋友小聲說(shuō)，

10、 “你太使我難堪了，這是一部電影。 ” 幾秒鐘后那人臉色灰白站了起來(lái)。 “我的上帝， ” 他說(shuō)， “我不能呆在這兒了， 我一定得離開(kāi)。 ” “聽(tīng)著， ” 他的同伴吼叫著， “你能不能坐下， 要不我們都得從這玩意兒里摔出去， 去見(jiàn)上帝！ ” 這個(gè)故事無(wú)非就是告訴我們立體電影非常逼真， 那它究竟是用的什么原理呢？立體電影是用 兩個(gè)鏡頭如人眼那樣從兩個(gè)不同方向同時(shí)拍攝下景物的像， 制成電影膠片。 在放映時(shí)， 通過(guò) 兩個(gè)放映機(jī)， 把用兩個(gè)攝影機(jī)拍下的兩組膠片同步放映， 使這略有差別的兩幅圖像重疊在銀 幕上。 這時(shí)如果用眼睛直接觀看，看到的畫(huà)面是模糊不清的， 要看到立體電影，就要在每架 電

11、影機(jī)前裝一塊偏振片，它的作用相當(dāng)于起偏器。從兩架放映機(jī)射出的光，通過(guò)偏振片后， 就成了偏振光。 左右兩架放映機(jī)前的偏振片的偏振化方向互相垂直， 因而產(chǎn)生的兩束偏振光 的偏振方向也互相垂直。這兩束偏振光投射到銀幕上再反射到觀眾處，偏振光方向不改變。 觀眾用上述的偏振眼鏡觀看， 每只眼睛只看到相應(yīng)的偏振光圖象， 即左眼只能看到左機(jī)映出 的畫(huà)面， 右眼只能看到右機(jī)映出的畫(huà)面， 這樣就會(huì)像直接觀看那樣產(chǎn)生立體感覺(jué)。 這就是立 體電影的原理。 當(dāng)然， 實(shí)際放映立體電影是用一個(gè)鏡頭， 兩套圖象交替地印在同一電影膠片上， 還需要一套 復(fù)雜的裝置，這里就不涉及了。 3、光的偏振其實(shí)是一個(gè)非常有

12、趣的現(xiàn)象，我們用的計(jì)算器上的液晶顯示屏也用到了光的偏 振原理。 光的偏振這部分內(nèi)容如果深入下去其實(shí)還有很多值得研究的地方， 但我們中學(xué)里不 再要求深入，點(diǎn)到為止。如果有興趣的同學(xué)將來(lái)可以再去搞研究。 4、汽車車燈和前窗擋風(fēng)玻璃都是偏振片偏振方向相同，且與水平方向成 450. 5、據(jù)科學(xué)家研究，蜜蜂通過(guò)觀察光的偏振來(lái)確定方向。 三、歸納小結(jié)： 一、光的偏振態(tài) 自然光、線偏振光、部分偏振光 二、線偏振光的獲得 偏振片法、反射和折射法 三、偏振光的應(yīng)用實(shí)例 照相、立體電影、汽車車燈、液晶顯示、生物視覺(jué)等等 四、布置作業(yè)： 五、板書(shū)設(shè)計(jì)： 一、光的偏振態(tài) 自然光、線偏振光、部分偏振光 二、線偏振光的獲得 偏振片法、反射和折射法 三、偏振光的應(yīng)用實(shí)例 照相、立體電影、汽車車燈、液晶顯示、生物視覺(jué)等等