大學物理之光的偏振教案設計

　　知識目標

　　1、知道振動中的偏振現象，了解什么是偏振現象，知道偏振是橫波的特點．

　　2、知道偏振光和自然光的區別，知道偏振光在實際生活中的應用．

　　能力目標

　　通過光的偏振現象和機械波的偏振現象的實驗對比，理解光波是橫波的實質．

　　情感目標

　　培養良好的物理實驗習慣，學會用理論指導實踐，用實驗來驗證理論．

　　知道在學習物理的過程中，做好實驗的重要性．

　　教學建議

　　在復習前兩節內容干涉、衍射的基礎上進行小結，讓學生了解：光的干涉和衍射說明光具有波動性；光的偏振說明光是橫波．

　　可以先向學生介紹波的偏振現象，然后演示光的偏振現象實驗，最好由學生自己親自動手觀察偏振光．引導學生分析橫波的偏振特性，區別縱波的無偏振特性，再讓學生區別偏振光與自然光．并分析講解偏振光的產生方式，這一部分知識也可以讓學生自己學習，查找資料．最后進行總結。

　　關于演示實驗的教學建議

　　1、光的偏振可以用激光演示儀和偏振器進行演示．

　　方法：使激光束的行進方向正對著學生的觀察方向，使激光束通過偏振器．轉動偏振器的某一個偏振片，用毛玻璃屏接收透過偏振器的光束，可以在屏上看到光的亮度發生周期性的變化；當兩個偏振片平行時，透光最強；當兩個偏振片垂直時，透光最弱．

　　2、本實驗也可以將偏振片分發到學生手中，要求學生用兩個偏振片對著光線來觀察光的偏振現象．

　　教學設計示例

　　光的偏振

　　（－）引入新課

　　問題：光的干涉和衍射現象表明光是一種波．我們知道波有橫波和縱波，那么，光波是橫波還是縱波呢？

　　讓學生思考、猜測．

　　教師讓學生觀看機械波的偏振實驗．

　　（二）教學過程

　　1、首先用機械波來說明橫波和縱波的主要區別．

　　我們已經知道繩波是橫波，如果在它的傳播方向上放上帶有狹縫的木板，只要狹縫的方向跟繩的振動方向相同，繩上的橫波就可以毫無阻礙地傳過去；如果把狹縫的方向旋轉90°，繩上的橫波就不能通過了，這種現象叫偏振．

　　橫波的振動矢量垂直于波的傳播方向振動時，偏于某個特定方向的現象縱波只能沿著波的傳播方向振動，所以不可能有偏振．

　　光是否也會產生偏振呢？

　　2、演示光的偏振現象：

　　自然光：從普通光源直接發生的天然光是無數偏振光的無規則集合，所以直接觀察時不能發現光強偏于一定方向．這種沿著各個方向振動的光波的強度都相同的光叫自然光；太陽、電燈等普通光源發出的光，包含著在垂直于傳播方向的平面內沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波強度都相同，這種光都是自然光．

　　讓太陽光或燈光通過一塊用晶體薄片作成的偏振片P1，在P1的另一側觀察，可以看到它是透明的．以入射光線為軸旋轉偏振片P1，這時看到透射光的強度并不發生變化．

　　再取一塊同樣的偏振片P2，放在偏振片P1的后面，通過它去觀察從偏振片P1透射過來的光，就會發現，從偏振片P1透射過來的光的強度跟兩偏振片P1、P2的相對方向有關．

　　把晶片P1固定，以入射光線為軸旋轉偏振片P2時，從P2透射過來的光的強度發生周期性的變化．

　　當P1與P2的透振方向平行時，透射光的強度最大，當P1與P2的透振方向垂直時，透射光的強度最弱，幾乎等于零．把上述的光現象跟機械波的偏振現象比較，表明光通過偏振片時產生偏振現象，由此確定光波是橫波．

　　要求學生總結上述現象，嘗試類比機械波的偏振來解釋上面的實驗現象？

　　自然光通過第一個偏振片P1（叫起偏器）后，相當于被一個“狹縫”卡了一下，只有振動方向跟“狹縫”方向平行的光波才能通過．自然光通過偏振片Pl后雖然變成了偏振光，但由于自然光中沿各個方向振動的光波強度都相同，所以不論晶片轉到什么方向，都會有相同強度的光透射過來．再通過第二個偏振片P2（叫檢偏器）去觀察就不同了；不論旋轉哪個偏振片，兩偏振片透振方向平行時，透射光最強，兩偏振片的透振方向垂直時，透射光最弱．

　　光的偏振現象并不是罕見的．我們通常看到的絕大部分光，除了從光源直接射過來的，基本上都不是自然光，只是我們的眼睛不能鑒別罷了．如果用偏振片去觀察從玻璃或水面上反射的光，旋轉偏振片發現透射光的強度也發生周期性的變化，從而知道反射光是偏振光．

　　3、光的偏振的應用：

　　光的偏振現象在技術中有很多應用．例如拍攝水下的景物或展覽櫥窗中的陳列品的照片時，由于水面或玻璃會反射出很強的反射光，使得水面下的景物和櫥窗中的陳列品看不清楚，攝出的照片也不清楚．如果在照相機鏡頭上加一個偏振片，使偏振片的透振方向與反射光的偏振方向垂直，就可以把這些反射光濾掉，而攝得清晰的照片；此外，還有立體電影、消除車燈眩光等等．

　　探究活動

　　1、利用偏振鏡觀察光的偏振現象．

　　2、考察光的偏振在人們的日常生活中的應用．

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