高中物理人教版選修34《13.6光的偏振》教學(xué)設(shè)計

1、.?光的偏振?教學(xué)設(shè)計浙江省富陽市二中方霞一、新課引入實驗演示：老師將一塊偏振片在筆記本電腦前轉(zhuǎn)動，請學(xué)生觀察屏幕的變化情況。電腦屏幕隨著偏振片的轉(zhuǎn)動，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，都不由地發(fā)出驚嘆聲，不禁問道：為什么會發(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)動起來。圖1老師告訴學(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的實驗現(xiàn)象和現(xiàn)象分析后都能知道其中的原因。二、實驗過程、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的

2、偏振現(xiàn)象，對我們的生活有些什么樣的影響，我們一起來學(xué)習(xí)和討論。為了更好的理解和解釋光的偏振現(xiàn)象，我們從直觀、詳細(xì)的機械波的分析入手。一機械波的偏振實驗演示實驗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，請兩位同學(xué)分別控制繩的兩端，其中一端固定不動，另一端的同學(xué)上下抖動，形成一列繩波。調(diào)節(jié)狹縫的方向，第一次與繩波的振動方向一樣，第二次與繩波的振動方向垂直，觀察繩波經(jīng)過狹縫后的現(xiàn)象。現(xiàn)象：繩波的振動方向與狹縫的方向平行時，傳播情況正常；振動方向與狹縫方向垂直時，繩波經(jīng)過狹縫后消失?，F(xiàn)象如圖2所示。圖2實驗2：用一彈簧經(jīng)過“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

3、況?，F(xiàn)象：無論“狹縫如何，彈簧波均正常傳播，如圖3所示。圖3結(jié)論：橫波的振動方向與狹縫方向垂直時，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。實驗3：利用偏振片檢驗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，每個偏振片都有一個特定的方向，只有沿著這個方向振動的光波才能通過偏振片，這個方向叫做“透振方向。偏振片對光波的作用就象“狹縫對機械波的作用一樣。偏振光介紹：只沿著某個特定方向振動的光。自然光介紹：太陽、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的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都一樣。如圖4所示

4、。圖4重復(fù)實驗1的演示實驗，再次觀察實驗現(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，可以看見光斑亮度周期性變化。當(dāng)兩個偏振片平行時，透光最強。當(dāng)兩個偏振片垂直時，透光最弱。如圖5所示。圖5通過分析，請學(xué)生嘗試類比機械波的偏振來解釋上面的實驗現(xiàn)象。當(dāng)激光通過第一片偏振片P后，相當(dāng)于被“狹縫卡了一下，只有振動方向跟“狹縫方向平行的光才能通過，激光通過偏振片P起偏器后雖然變成了偏振光，但由于沿各個方向的振動情況一樣，無論偏振片透振方向如何，都會有一樣強度的光透射過來，再通過第二塊偏振片Q檢偏器時就不同了。無論旋轉(zhuǎn)哪

5、塊偏振片，當(dāng)兩塊偏振片透振方向一樣時，透射光最強，當(dāng)兩偏振片透振方向垂直時，透射光完全消失，最弱。上面的實驗說明，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。除了從太陽、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)桌面等外表反射時，反射光和折射光都是偏振光，入射角發(fā)生變化時，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，有些時候會圖象不清、非常模糊，這些都是“光的偏振惹的禍，只有合理地利用偏振片，我們才能看到明晰的影象。1老師展示一組圖片，同時告訴學(xué)生這組圖片是用同一相機拍攝而得，區(qū)別在于

6、拍攝后一圖片時在鏡頭上多加偏振片。2計算器的屏幕發(fā)給學(xué)生一些事先準(zhǔn)備好的計算器上的顯示膜，請學(xué)生旋轉(zhuǎn)計算器的顯示薄膜，觀察窗外的風(fēng)光，親自體驗光的偏振現(xiàn)象。學(xué)生觀察窗外的風(fēng)光時，都露出了會心的微笑，很多同學(xué)不由地說道：“原來如此！正如華盛頓國家圖書館墻壁上所寫：“我聽見了就忘了，我看見了就記住了，我做了就理解了，體驗是最好、最有效的學(xué)習(xí)。3偏振光眼鏡Polaris coPe釣具輔助具之一。指釣者在釣魚時用于觀察水面、浮漂時，可消除浮漂、水面反光的特種眼鏡。該鏡還可防止陽光刺眼。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的，即所謂出現(xiàn)光線

7、的漫反射。這樣，釣者用肉眼和普通太陽鏡觀察水面上的浮原時會出現(xiàn)倒影，加上水面波紋閃動反光，很難看清浮漂。而偏振鏡片中間的膠膜內(nèi)含有無數(shù)細(xì)小的桿狀晶體，均朝一個方向順序均勻地排列，故通過偏振眼鏡后的光線只能朝一個方向振動、影象明晰。4影院的“3D眼鏡觀看“3D電影時觀眾佩帶的“3D眼鏡是專門設(shè)計和制造了合適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空間。5車燈玻璃和擋風(fēng)玻璃汽車在夜間行駛時必須翻開車燈，但是車燈的強炫光會影響迎面來車的司機的視線，為了行車平安，而不得不使用小燈，這樣勢必會影響行車

8、速度和能見度，帶來不小的平安隱患。為理解決這個問題，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，通過理論發(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，效果最正確，這樣既能消除車燈的強烈炫光，又能看見迎面開來的車輛。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、課外拓展請學(xué)生到圖書館或上網(wǎng)查詢偏振的相關(guān)知識，理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)計很好的表達(dá)了的教學(xué)目的：觀察振動中的偏振現(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，能運用偏振知識來解釋生活中的一些常見光學(xué)現(xiàn)象。2機械波的偏振現(xiàn)象和光的偏振現(xiàn)象的實驗比照，符合中學(xué)生由詳細(xì)到抽象、由表及里的思維特點，合理搭建了學(xué)生學(xué)習(xí)的平臺，有利于學(xué)生理解光波是橫波的本質(zhì)。同時通過實驗比照，培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移才能。3演示實驗與學(xué)生實驗相結(jié)合、生活中常見偏振現(xiàn)象介紹，有利于擴大學(xué)生視野，進(jìn)步學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和興趣，培養(yǎng)學(xué)生良好的物理實驗習(xí)慣，促使學(xué)生培養(yǎng)聯(lián)絡(luò)實際學(xué)習(xí)