3. 光的衍射与偏振设计意图

衡阳县一中高二物理组

全新课标理念，集体智慧结晶

第六节

光的偏振

教学目标：

（一）知识与技能

1、通过实验，认识振动中的偏振现象，知道只有横波有偏振现象。

2、了解偏振光和自然光的区别，从光的偏振现象知道光是横波。

3、了解日常见到的光多数是偏振光，了解偏振光在生产生活中的一些应用。

（二）过程与方法

1、通过机械波的偏振实验和光的偏振实验掌握类比研究物理问题的方法。

2、通过对光的偏振应用的学习，提高应用知识解决实际问题的能力。

（三）情感、态度与价值观

通过课外活动观察光的偏振现象培养学生联系实际学习物理的观念和习惯。

教学重点：

光的偏振实验的观察和分析。

教学难点：

光振动与自然光和偏振光的联系。

教学方法：

通过实验现象使学生认清机械波中横波的偏振现象，再通过机械波与光波的类比，实现轻松过渡，形成概念明确规律，并在应用中深化知识的理解。

教学用具：

柔软的长绳一根，带有狭缝的木板两块，细软的弹簧一根，电气石晶体薄片或人造偏振片两片，投影仪。

教学过程：

（一）引入新课

（复习横波和纵波的概念）

教师：请同学们回忆一下机械波一节内容，举例说说什么是横波？什么是纵波？

学生：振动方向和传播方向垂直的波叫横波，抖动水平软绳时产生的波就是横波。振动方向和传播方向在一条直线上的波叫纵波，像水平悬挂的弹簧一端振动时形成的沿弹簧传播的波。

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教师：通过前几节课的学习，我们知道光具有波动性，那么光波究竟是横波还是纵波呢？

这节课我们要学习的偏振现象，可以说明光是横波。

（二）新课教学

1、偏振现象

演示实验一：

介绍课本图13.6－1装置，教师演示，引导学生仔细观察波传到狭缝时的情况，看波能否通过狭缝传到木板的另一侧。

现象：对绳上形成的横波，当狭缝与振动方向一致时，波不受阻碍，能通过狭缝，而当狭缝与振动方向垂直时，波被狭缝挡住，不能通过狭缝传到木板另一端，对弹簧上形成的纵波，无论狭缝怎样放置，弹簧上疏密相间的波均能顺利通过狭缝传播到木板另一侧。

教师补充：在绳上横波传播过程中，当狭缝既不与振动方向平行也不与振动方向垂直时，有部分振动能通过狭缝。横波的这种现象称为偏振现象，大家看到，纵波不会发生偏振现象，根据是否能发生偏振，我们可以判断一个机械波是横波还是纵波。虽然这种方法对判断机械波并非必要，但我们可以借助这种方法来判断光波是横波还是纵波。

演示实验二：

（教师介绍装置，强调起偏器P和检偏器Q的作用，演示同时引导学生认真观察随着检偏器Q的转动屏上光照强度的变化）

教师：请大家看这个薄片，它在我们这个演示实验中的作用与前面的带有狭缝的木板类似，它上面有一个特殊的方向称透振方向，只有振动方向与透振方向平行的光波才能透过偏振片，下面请大家认真观察。

现象1：用一个起偏器观察自然光，偏振片是透明的，以光的传播方向为轴旋转P时，透射光强度不变。［投影］

提问：同学们能由此得到什么结论吗？

学生：光是纵波。

教师：怎么得到这个结论的呢？

学生：与前面纵波实验类比得到的。

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教师：大家有没有考虑过假如波是横波而且沿各个方向都有振动的情况呢？

（学生默然，教师继续演示）

现象2：加上检偏器Q，当Q的透振方向与P的透振方向一致时，透射光强度最大。［投影］

现象3：以光传播方向为轴旋转时，透射光强度减弱。当Q与P透振方向垂直时，屏上最暗，光强几乎为零。［投影］

教师：现在大家能判断光是横波还是纵波了吗？

学生：能，是横波。

教师：那现象1是怎么回事呢？原来，我们这里用的太阳光源包含了垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且各个方向振动的光波强度都相同，这种光叫自然光。通过起偏器后，这种光就只能沿着一个特定方向振动，这种光叫做偏振光。横波只沿着某一个特定方向振动，称为波的偏振。只有横波才有偏振现象。

其实，除了从太阳、电灯这样一些从光源直接发出的光外，通常看到的绝大部分光都是偏振光，请大家看课本图13.6－4，在这里反射光和折射光都是偏振光，且两者偏振方向相互垂直。

引导学生阅读教材相关内容，了解光的偏振现象是一种常见现象，只是我们不能用肉眼直接察觉罢了。

2、偏振现象的应用

［投影］光的偏振现象的应用

（1）偏振滤光片

（2）车灯玻璃和挡风玻璃

（3）偏光眼镜（观看立体电影）

（4）拍摄水面景物

（5）液晶显示

（引导学生分析这些应用的原理，鼓励学生从生产生活中查找偏振应用实例，条件许可还可教学生自制偏振片）。

（三）课堂小结

本节课我们通过实验演示，学习了波的偏振现象。了解了自然光、偏振光的概念，并知道只有横波才有偏振现象。还了解了偏振现象的一些应用。

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（四）布置作业

1、完成“问题与练习”中的题目。

2、课后阅读“科学漫步”――立体电影和偏振光。

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