《光的偏振》教案2 (2).doc

光的偏振一、新課引入實(shí)驗(yàn)演示：教師將一塊偏振片在筆記本電腦前轉(zhuǎn)動(dòng)，請(qǐng)學(xué)生觀察屏幕的變化情況。電腦屏幕隨著偏振片的轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)生明顯的明暗的變化。如圖1所示。學(xué)生觀察到這一奇妙的現(xiàn)象時(shí)，都不由地發(fā)出驚嘆聲，不禁問(wèn)道：為什么會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象呢？學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性被充分調(diào)動(dòng)起來(lái)。圖1教師告訴學(xué)生手中的這片圓形薄片叫偏振片，這種現(xiàn)象稱為偏振現(xiàn)象。為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢，這是本堂課要解決的重要內(nèi)容之一，希望大家在觀察接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和現(xiàn)象分析后都能知道其中的原因。二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、現(xiàn)象解釋波有橫波和縱波之分，光是橫波還是縱波，是否所有的波都有偏振現(xiàn)象，日常生活中有哪些常見(jiàn)的偏振現(xiàn)象，對(duì)我們的生活有些什么樣的影響，我們一起來(lái)學(xué)習(xí)和探討。為了更好的理解和解釋光的偏振現(xiàn)象，我們從直觀、具體的機(jī)械波的分析入手。（一）機(jī)械波的偏振實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)1：取一軟繩和中間有一“狹縫”的硬紙板，使軟繩從“狹縫”中穿過(guò)，請(qǐng)兩位同學(xué)分別控制繩的兩端，其中一端固定不動(dòng)，另一端的同學(xué)上下抖動(dòng)，形成一列繩波。調(diào)節(jié)狹縫的方向，第一次與繩波的振動(dòng)方向相同，第二次與繩波的振動(dòng)方向垂直，觀察繩波經(jīng)過(guò)狹縫后的現(xiàn)象。現(xiàn)象：繩波的振動(dòng)方向與狹縫的方向平行時(shí)，傳播情況正常；振動(dòng)方向與狹縫方向垂直時(shí)，繩波經(jīng)過(guò)狹縫后消失。現(xiàn)象如圖2所示。圖2實(shí)驗(yàn)2：用一彈簧經(jīng)過(guò)“狹縫”，輕撥彈簧，形成一列彈簧波。旋轉(zhuǎn)狹縫方向，觀察彈簧波的情況?，F(xiàn)象：無(wú)論“狹縫”如何，彈簧波均正常傳播，如圖3所示。圖3結(jié)論：橫波的振動(dòng)方向與狹縫方向垂直時(shí)，波的傳遞受到影響，這種現(xiàn)象就是偏振現(xiàn)象，偏振是橫波特有的現(xiàn)象。光波是橫波還是縱波，也可用類似的方法檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)3：利用偏振片檢驗(yàn)自然光是橫波還是縱波。偏振片介紹：偏振片由特定的材料制成，每個(gè)偏振片都有一個(gè)特定的方向，只有沿著這個(gè)方向振動(dòng)的光波才能通過(guò)偏振片，這個(gè)方向叫做“透振方向”。偏振片對(duì)光波的作用就象“狹縫”對(duì)機(jī)械波的作用一樣。偏振光介紹：只沿著某個(gè)特定方向振動(dòng)的光。自然光介紹：太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著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)的光波的強(qiáng)度都相同。如圖4所示。圖4重復(fù)實(shí)驗(yàn)1的演示實(shí)驗(yàn)，再次觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。電腦屏幕本質(zhì)上是一片偏振片，圓形薄片是另一片偏振片，當(dāng)光束通過(guò)第一片偏振片P（起偏器）之后（如圖5所示），旋轉(zhuǎn)第二塊偏振片Q（檢偏器），可以看見(jiàn)光斑亮度周期性變化。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。如圖5所示。圖5通過(guò)分析，請(qǐng)學(xué)生嘗試類比機(jī)械波的偏振來(lái)解釋上面的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。當(dāng)激光通過(guò)第一片偏振片P后，相當(dāng)于被“狹縫”卡了一下，只有振動(dòng)方向跟“狹縫”方向平行的光才能通過(guò)，激光通過(guò)偏振片P（起偏器）后雖然變成了偏振光，但由于沿各個(gè)方向的振動(dòng)情況相同，無(wú)論偏振片透振方向如何，都會(huì)有相同強(qiáng)度的光透射過(guò)來(lái)，再通過(guò)第二塊偏振片Q（檢偏器）時(shí)就不同了。無(wú)論旋轉(zhuǎn)哪塊偏振片，當(dāng)兩塊偏振片透振方向相同時(shí)，透射光最強(qiáng)，當(dāng)兩偏振片透振方向垂直時(shí)，透射光完全消失，最弱。上面的實(shí)驗(yàn)表明，光是一種橫波。只有橫波才有偏振現(xiàn)象。三、偏振現(xiàn)象的應(yīng)用光的偏振現(xiàn)象并不罕見(jiàn)。除了從太陽(yáng)、電燈等光源直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光都是不同程度的偏振光。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，入射角發(fā)生變化時(shí)，偏振的程度也發(fā)生變化。因此當(dāng)我們直接觀察、拍攝櫥窗、水中的物體時(shí)，有些時(shí)候會(huì)圖象不清、非常含糊，這些都是“光的偏振”惹的禍，只有合理地利用偏振片，我們才能看到清晰的影象。1教師展示一組圖片，同時(shí)告訴學(xué)生這組圖片是用同一相機(jī)拍攝而得，區(qū)別在于拍攝后一圖片時(shí)在鏡頭上多加偏振片2計(jì)算器的屏幕發(fā)給學(xué)生一些事先準(zhǔn)備好的計(jì)算器上的顯示膜，請(qǐng)學(xué)生旋轉(zhuǎn)計(jì)算器的顯示薄膜，觀察窗外的景色，親自體驗(yàn)光的偏振現(xiàn)象。學(xué)生觀察窗外的景色時(shí)，都露出了會(huì)心的微笑，很多同學(xué)不由地說(shuō)道：“原來(lái)如此！”正如華盛頓國(guó)家圖書館墻壁上所寫：“我聽(tīng)見(jiàn)了就忘了，我看見(jiàn)了就記住了，我做了就理解了”，體驗(yàn)是最好、最有效的學(xué)習(xí)。3偏振光眼鏡（Polaris coPe）釣具輔助具之一。指釣者在釣魚時(shí)用于觀察水面、浮漂時(shí)，可消除浮漂、水面反光的特種眼鏡。該鏡還可防止陽(yáng)光刺眼。其鏡片顏色有茶色、灰色和墨綠色。其原理是在光波中有自然光和偏振光兩種。自然光的電磁波是向四面八方振動(dòng)的，即所謂出現(xiàn)光線的漫反射。這樣，釣者用肉眼和普通太陽(yáng)鏡觀察水面上的浮原時(shí)會(huì)出現(xiàn)倒影，加上水面波紋閃動(dòng)反光，很難看清浮漂。而偏振鏡片中間的膠膜內(nèi)含有無(wú)數(shù)細(xì)小的桿狀晶體，均朝一個(gè)方向順序均勻地排列，故通過(guò)偏振眼鏡后的光線只能朝一個(gè)方向振動(dòng)、影象清晰。4影院的“3D”眼鏡觀看“3D”電影時(shí)觀眾佩帶的“3D”眼鏡是專門設(shè)計(jì)和制造了適合于觀看柱面電影的柱面偏振光眼鏡（即“立體眼鏡”）。使觀眾看到的影片左眼和右眼的圖像不同，這樣反映到人腦中的影像就是3D影像，從而創(chuàng)造置身其中的立體視覺(jué)空間。5車燈玻璃和擋風(fēng)玻璃汽車在夜間行駛時(shí)必須打開(kāi)車燈，但是車燈的強(qiáng)炫光會(huì)影響迎面來(lái)車的司機(jī)的視線，為了行車安全，而不得不使用小燈，這樣勢(shì)必會(huì)影響行車速度和能見(jiàn)度，帶來(lái)不小的安全隱患。為了解決這個(gè)問(wèn)題，有人設(shè)法在車燈和擋風(fēng)玻璃上覆蓋一片其透射軸方的擋風(fēng)玻璃（偏振片），通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，汽車前燈覆蓋的偏振片其透射軸為667，而擋風(fēng)玻璃覆蓋的偏振片其透射軸為567安裝，效果最佳，這樣既能消除車燈的強(qiáng)烈炫光，又能看見(jiàn)迎面開(kāi)來(lái)的車輛。四、課堂小結(jié)1光是一種橫波。2偏振現(xiàn)象是橫波特有的現(xiàn)象。五、課外拓展請(qǐng)學(xué)生到圖書館或上網(wǎng)查詢偏振的相關(guān)知識(shí)，了解生活中更多的偏振現(xiàn)象，嘗試寫一篇物理小論文。六、教學(xué)反思1本堂課教學(xué)設(shè)計(jì)很好的體現(xiàn)了的教學(xué)目標(biāo)：觀察振動(dòng)中的偏振現(xiàn)象，知道只有橫波才有偏振現(xiàn)象。知道偏振光和自然光的區(qū)別，能運(yùn)用偏振知識(shí)來(lái)解釋生活中的一些常見(jiàn)光學(xué)現(xiàn)象。2機(jī)械波的偏振現(xiàn)象和光的偏振現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)對(duì)比，符合中學(xué)生由具體到抽象、由表及里的思維特點(diǎn)，合理搭建了學(xué)生學(xué)習(xí)的平臺(tái)，有利于學(xué)生理解光波是橫波的本質(zhì)。同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力。3演示實(shí)驗(yàn)與學(xué)生實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、生活中常見(jiàn)偏振現(xiàn)象介紹，有利于擴(kuò)大學(xué)生視野，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和興趣，培養(yǎng)學(xué)生良好的物理實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，促使學(xué)生培