4.6光的偏振激光（導(dǎo)學(xué)案）（教師版）

第5節(jié)光的衍射導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過(guò)觀察光的偏振現(xiàn)象，知道光是橫波。2.知道偏振光和自然光的區(qū)別，能運(yùn)用偏振知識(shí)解釋生活中的一些常見(jiàn)光學(xué)現(xiàn)象。3.了解激光的特性，能舉例說(shuō)明激光技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】【教學(xué)重點(diǎn)】對(duì)光的偏振現(xiàn)象的理解；

【教學(xué)難點(diǎn)】探究光的偏振現(xiàn)象

；【知識(shí)回顧】機(jī)械波可分為橫波和縱波兩類(lèi)，其波形及描述對(duì)比如下：定義標(biāo)識(shí)性物理量實(shí)物波形橫波質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互__垂直__的波①波峰：凸起的__最高處__②波谷：凹下的__最低處__縱波質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在__同一直線上__的波①密部：質(zhì)點(diǎn)分布__最密__的位置②疏部：質(zhì)點(diǎn)分布__最疏__的位置【自主預(yù)習(xí)】光的偏振1．偏振(1)不同的橫波，即使傳播方向相同，振動(dòng)方向也可能不同的現(xiàn)象，稱(chēng)為偏振現(xiàn)象。(2)橫波的振動(dòng)方向稱(chēng)為偏振方向。(3)偏振現(xiàn)象是橫波的特有現(xiàn)象，縱波沒(méi)有偏振現(xiàn)象。2．光的偏振(1)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，沿這個(gè)方向振動(dòng)的光波能順利通過(guò)偏振片，這個(gè)偏振方向叫作透振方向。(2)自然光：由太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，它包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同。(3)偏振光：自然光垂直透過(guò)某一偏振片后，在垂直于傳播方向的平面上，沿著某一特定方向振動(dòng)的光叫作偏振光。自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面的反射光和折射光都是偏振光，入射角變化時(shí)偏振的程度也有所變化。3．偏振現(xiàn)象的應(yīng)用攝影中應(yīng)用偏振光：為了消除反射光的影響，在鏡頭前安裝一片偏振濾光片，讓它的透振方向與反射光的偏振方向垂直，減弱了反射光進(jìn)入鏡頭。激光激光的特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)性質(zhì)應(yīng)用相干性激光具有頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)方向一致的特點(diǎn)，是人工產(chǎn)生的相干光，具有高度的相干性光纖通信平行度激光的平行度非常好，傳播很遠(yuǎn)的距離仍能保持一定的強(qiáng)度進(jìn)行精確的測(cè)距；讀取光盤(pán)上記錄的信息等高亮度它可以在很小的空間和很短的時(shí)間內(nèi)集中很大的能量用激光束切割、焊接；醫(yī)學(xué)上可以用激光做“光刀”；激發(fā)核反應(yīng)等【課堂探究】【新課導(dǎo)入】在觀看立體電影時(shí)，觀眾要戴上特制的眼鏡，如果不戴這副眼鏡，銀幕上的圖像就模糊不清了。這是為什么？學(xué)生根據(jù)自己所知所解或課前預(yù)習(xí)回答問(wèn)題攝影師又是如何拍攝下清晰的畫(huà)面的呢？學(xué)生根據(jù)自己所知所解或課前預(yù)習(xí)回答問(wèn)題【新課教學(xué)】任務(wù)一、偏振溫故舊知橫波和縱波有什么區(qū)別？在縱波中，各點(diǎn)的振動(dòng)方向總與波的傳播方向在同一直線上；在橫波中，各點(diǎn)的振動(dòng)方向總與波的傳播方向垂直。（二）偏振閱讀課文，回答什么是偏振，什么是偏振現(xiàn)象？1.偏振現(xiàn)象：不同的橫波，即使傳播方向相同，振動(dòng)方向也可能是不同的。這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為“偏振現(xiàn)象”。2.偏振方向：一列沿水平方向傳播的橫波，既可能沿上下方向振動(dòng)，也可能沿左右方向振動(dòng)，還可能沿其他“斜”的方向振動(dòng)。橫波的振動(dòng)方向稱(chēng)為“偏振方向”。如圖是一列橫波，當(dāng)這列橫波穿過(guò)兩個(gè)帶有狹縫的木板時(shí),狹縫的方向與波的振動(dòng)方向相同，橫波是否可以穿過(guò)？回答：橫波能穿過(guò)狹縫如圖當(dāng)我們將后一塊木板旋轉(zhuǎn)900以后，這時(shí)橫波就是否能再通過(guò)狹縫？回答：橫波不能穿過(guò)狹縫縱波會(huì)不會(huì)發(fā)生以上情況？縱波不會(huì)發(fā)生以上情況由此可以看出橫波和縱波的區(qū)別在哪里？橫波能夠發(fā)生偏振現(xiàn)象而縱波不能發(fā)生偏振現(xiàn)象，這就是橫波與縱波的一個(gè)區(qū)別。光的干涉和衍射說(shuō)明光具有波動(dòng)性，那么光波是橫波還是縱波呢？學(xué)生根據(jù)偏振現(xiàn)象回答自己的猜想任務(wù)二、光的偏振（一）偏振片什么是偏振片？一種由高分子薄膜制成的光學(xué)器件，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”。光的偏振光的偏振實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？光的偏振實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了光是一種橫波。閱讀課文，回答什么是自然光，什么是偏振光？1．自然光：實(shí)際上，太陽(yáng)以及日光燈、發(fā)光二極管等普通光源發(fā)出的光，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)的光波的強(qiáng)度都相同。這種光是“自然光”。2.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)的光叫偏振光。任務(wù)三、偏振現(xiàn)象的應(yīng)用你知道光的偏振現(xiàn)象在生產(chǎn)生活或科技領(lǐng)域中有什么應(yīng)用？（一）攝影攝影師在拍攝池中的游魚(yú)、玻璃櫥窗里的陳列物時(shí)，由于水面和玻璃表面的反射光的干擾，景象會(huì)不清楚。如果在照相機(jī)鏡頭前裝一片偏振濾光片，轉(zhuǎn)動(dòng)濾光片，讓它的透振方向與水面和玻璃表面的反射光的偏振方向垂直，就可以減弱反射光而使水下和玻璃后的景象清晰。（二）汽車(chē)汽車(chē)夜間在公路上行駛與對(duì)面的車(chē)輛相遇時(shí)，為避免雙方車(chē)燈的眩目，司機(jī)都關(guān)閉大燈，只開(kāi)小燈，放慢車(chē)速，以免發(fā)生車(chē)禍。如駕駛室的前窗玻璃和車(chē)燈的玻璃罩都裝有偏振片，而且規(guī)定它們的偏振化方向都沿同一方向并與水平面成45度角，那么，司機(jī)從前窗只能看到自已的車(chē)燈發(fā)出的光，而看不到對(duì)面車(chē)燈的光，這樣，汽車(chē)在夜間行駛時(shí)，既不用熄燈，也不用減速，可以保證安全行車(chē)。立體電影偏振式3D技術(shù)是利用光線有“振動(dòng)方向”的原理來(lái)分解原始圖像的，通過(guò)在顯示屏幕上加放偏光板，可以向觀看者輸送兩幅偏振方向不同的畫(huà)面，當(dāng)畫(huà)面經(jīng)過(guò)偏振眼鏡時(shí)，由于偏振式眼鏡的每只鏡片只能接收一個(gè)偏振方向的畫(huà)面，這樣一來(lái)人的左右眼就會(huì)收到兩組畫(huà)面，最后經(jīng)過(guò)大腦合成立體影像。液晶顯示液晶顯示器就是利用這一特性，在上下兩片柵欄相互垂直的偏光板之間充滿(mǎn)液晶，利用電場(chǎng)控制液晶的轉(zhuǎn)動(dòng)．不同的電場(chǎng)大小就會(huì)形成不同的灰階亮度．（五）偏光太陽(yáng)鏡在陽(yáng)光充足的白天駕駛汽車(chē)，從路面或周?chē)ㄖ锏牟Ａ戏瓷溥^(guò)來(lái)的耀眼的陽(yáng)光，常會(huì)使眼睛睜不開(kāi)。由于光是橫波，所以這些強(qiáng)烈的來(lái)自上空的散射光基本上是水平方向振動(dòng)的。因此，只需帶一副只能透射豎直方向偏振光的偏振太陽(yáng)鏡便可擋住部分的散射光。（六）昆蟲(chóng)對(duì)偏振光的應(yīng)用人的眼睛對(duì)光的偏振狀態(tài)是不能分辨的，但某些昆蟲(chóng)的眼睛對(duì)偏振卻很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支復(fù)眼、兩支復(fù)眼，每個(gè)復(fù)眼包含有6300個(gè)小眼，這些小眼能根據(jù)太陽(yáng)的偏光確定的方位，然后以太陽(yáng)為定向標(biāo)來(lái)判斷方向，所以蜜蜂可準(zhǔn)確無(wú)誤地把它的同類(lèi)引到它所找到的花叢。任務(wù)四、激光的特點(diǎn)及其應(yīng)用（一）激光閱讀課文，回答普通光為什么不容易發(fā)生干涉？普通光源發(fā)出的自然光是許多頻率、相位、偏振以及傳播方向各不相同的光的雜亂無(wú)章的混合。這導(dǎo)致兩個(gè)獨(dú)立的普通光源發(fā)出的光不會(huì)發(fā)生干涉。閱讀課文，什么是激光？1960年，美國(guó)物理學(xué)家梅曼率先在實(shí)驗(yàn)室中制造出了傳播方向、偏振、相位等性質(zhì)完全相同的光波，這就是激光。激光有哪些特點(diǎn)？在生活生產(chǎn)或科技領(lǐng)域有什么應(yīng)用？1、相干性：激光是一種人工產(chǎn)生的相干光。相干性應(yīng)用：光纖通訊、激光全息技術(shù)2.平行度非常好：從地面上發(fā)射的一束極細(xì)的激光束，到達(dá)月球表面時(shí)，也只發(fā)散成直徑lm多的光斑，因此激光在地面上傳播時(shí)，可以看成是不發(fā)散的。應(yīng)用：測(cè)距、測(cè)速、信息存儲(chǔ)和閱讀3.亮度高：所謂亮度，是指垂直于光線平面內(nèi)單位面積上的發(fā)光功率，自然光源亮度最高的是太陽(yáng)，而目前的高功率激光器，亮度可達(dá)太陽(yáng)的1萬(wàn)倍。應(yīng)用：工業(yè)切割、焊接；醫(yī)學(xué)“光刀”；利用強(qiáng)激光產(chǎn)生的高壓引發(fā)核聚變。【自我測(cè)評(píng)】 1．關(guān)于自然光和偏振光，下列觀點(diǎn)正確的是()A．自然光能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，而偏振光卻不能B．只有自然光透過(guò)偏振片才能獲得偏振光C．自然光只能是白色光，而偏振光不能是白色光D．自然光和偏振光都能使感光底片感光【答案】D[詳解】光振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻分布的光就是自然光，而振動(dòng)沿著特定方向的光就是偏振光，但自然光和偏振光都能發(fā)生干涉、衍射，所以A錯(cuò)；光的偏振現(xiàn)象并不罕見(jiàn)，除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光，都是偏振光，所以B錯(cuò)；光的顏色由光的頻率決定，與光的振動(dòng)方向無(wú)關(guān)，所以C錯(cuò)；自然光和偏振光都具有能量，都能使感光片感光，D正確。2．(多選)關(guān)于激光與自然光，下列說(shuō)法正確的是(ACD)A．激光的頻率單一，而自然光是含有各種色光頻率的光，所以激光的相干性好B．自然光是由物質(zhì)的原子發(fā)射出來(lái)的，而