物理人教版高中選修3-4《光的偏振》教學設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上光的偏振教學設計江西石城中學：溫樹平 教材內容：新課標人教版 選修3-4 第十三章第六節(jié) 光的偏振 高二年級 教學目標：一知識目標：1知道振動中的偏振現象，知道只有橫波才有偏振現象2知道偏振光和自然光的區(qū)別，知道光的偏振說明光是橫波二能力目標：1學習科學研究的思維方法，體會科學發(fā)展的嚴密性。2培養(yǎng)學生為問題設計實驗、通過實驗現象總結結論的能力。三情感目標： 1. 培養(yǎng)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2. 知道在學習物理的過程中，做好實驗的重要性教學重難點：重點： 1. 使學生了解偏振現象及運用光的偏振知識來解釋一些常見的光學現象2. 知道只有橫

2、波才有偏振現象，知道光有偏振現象所以光是一種橫波難點： 通過兩個演示實驗讓學生接受光有偏振現象，因為偏振是學生接觸的一個新概念，所以做好演示實驗并通過設疑如何引導學生思考、討論、類比、推理、判斷得到結論是本節(jié)教學的關鍵和突破口。教學方法：教學是教師教學生學的雙邊活動，教師在課前必須對學生有一定了解。高二學生已經具有一定的抽象思維能力，但光的偏振現象對他們來說是完全陌生而又抽象的，而機械波的偏振現象相對形象些。故要本著由淺入深，新舊聯(lián)系，全面系統(tǒng)的原則去講課，先做好機械波模擬實驗，使學生認識機械波的偏振，進而認識偏振是橫波特有的現象作為知識鋪墊后然后再做光的偏振實驗，在分析光的偏振實驗時，要引導

3、學生理解實驗的設計思路且與機械波實驗相類比。偏振現象的應用屬于了解性的，采用老師用幻燈片展示語言介紹，學生分析思考的方法，而不讓學生課前預習查找，減輕學生課外學習負擔，同時讓學生知道光偏振并不是陌生的，而是在生產生活中很常見，激發(fā)學習興趣。由于光的偏振現象的抽象性及學生的抽象思維能力有限，所以在教學中主要采用教師設疑，學生探討的問題探究教學模式，讓學生觀察、思考、討論，充分發(fā)表意見，這樣既有利于突出重點，化解難點，又充分發(fā)揮了學生的主體性。 教具：長繩、長輕彈簧、有狹縫的紙板、激光源、偏振片、powerpoint課件、flash課件、有攝像頭的電腦教學過程：一新課引入：一條竹竿橫著進教室進不了

4、，看看門，把扁擔豎起來進教室，給學生設下懸念 。（老師進教室上課時演示）師：通過前面幾節(jié)課的學習，我們對于光的本性的認識逐步加深，我們知道了光能夠產生干涉和衍射現象，而這正好說明了光應該是一種波。而波有橫波和縱波之分，由此，我們必然會想到光究竟是橫波還是縱波？我們又該如何去判斷和驗證？二、新課教學：首先我們來回憶一下橫波和縱波。問題一：請同學回答一下橫波和縱波有什么區(qū)別？生：質點的振動方向和傳播方向如果平行則為縱波；振動方向和傳播方向垂直的則是橫波。師：很好。我們從振動方向和傳播方向的關系上上可以區(qū)別它們。那如果有一列波，我們肉眼觀察不到它的振動情況，問題二：比如說光波，我們該如何來判斷它究竟

5、屬于橫波還是縱波？（讓學生思考，同桌討論，并視情況決定是否提問。）師：光我們是可以看見的，但是它屬于橫波還是縱波我們好象沒有辦法判斷。現在我提供一種判斷橫波和縱波的方法。1、師生共同演示實驗：繩波通過有狹縫的紙板，老師擺繩，學生調整紙板的方向。長輕彈簧通過挖有狹縫的紙板。（課件1的演示，縱波能夠通過，而橫波必須在特定情況下才能夠通過）2、現象：橫波只能通過與其振動方向相同的狹縫，稱為偏振現象。縱波能通過任何方向的狹縫。3、結論：只有橫波才有偏振現象 而縱波無偏振問題問題三：好，現在就請同學們看看能不能在這個基礎上幫我設計一個能夠判斷光是橫波還是縱波的實驗。（讓學生回答，篩選出合適的方案）師：這

6、個方案不錯，不過我們還得再仔細考慮一個問題：那就是這個狹縫的寬度大概有多少？我們不難想象，如果縫很寬，那不管怎么轉動光還是可以穿過來的，因此，縫的寬度要小于光波的振幅。好象很不容易做到。幸好科技發(fā)達，這個問題科學家已經問我們解決了。通光方向通不通取出偏振片給學生觀察，并且說明該偏振片可以看成由很多細小的狹縫組成。偏振片由特定的材料制成，它上面有一個特殊的方向（叫做透振方向），只有振動方向與透振方向平行的光波才能通過偏振片偏振片對光波的作用就像上圖中的狹縫對于機械波的作用一樣演示1：讓學生觀察黑板上的“光”字：將攝像頭對準“光”字，把相片通過電腦投影到屏幕上。把一個偏振片覆蓋在攝像頭上面，轉動偏

7、振片，看看字跡是否會消失。演示2：讓一束電筒光束通過偏振片照射到屏幕上，讓學生觀察當偏振片轉動時透過偏振片的光線是否會消失。現象：“光”不會消失，電筒光束也不會消失。師：請同學們根據剛才的現象作出判斷。生：經過偏振片后的光線亮度不變，所以判斷出光應該是縱波。師：不錯，這個實驗現象很明白的告訴了我們，光應該是屬于縱波。很長一段時間來，科學家們也認為光應該是縱波。問題四：但是無意中的一些實驗發(fā)現了一些無法解釋的現象。下面我們就來看究竟是什么現象。我們來觀察這樣的現象：演示1讓激光通過偏振片，看激光束亮度的變化。演示2 讓兩塊偏振片相交轉動，讓學生觀察黑板上的“光”字有沒有變化。演示3. 讓手電筒光

8、束通過兩塊偏振片，轉動偏振片，看透過的光束亮度有否變化？師：如何解釋這樣的現象？光究竟是不是縱波？（設問）總結：光如果是縱波，那這樣的現象是無法解釋的；那如果是橫波，是怎樣的橫波呢？如何來解釋看起來似乎前后矛盾的結果？經過科學家的不懈努力，終于解決了這個問題，并且確定了光應該是橫波。也說明有些光有特定的振動方向，有些光各個方向的振動情況相同（向學生說明自然光、偏振光）定義：偏振光：在垂直于傳播方向的平面上只沿著一個特定的方向振動的光.在紙面內振動垂直紙面的振動自然光：與傳播方向垂直的各個方向振動的光波強度都相同，這樣的光稱之為自然光。（太陽、電燈等直接發(fā)出的光）偏 振：橫波只沿著某一個特定的方

9、向振動，稱為波的偏振。師：我們常見的光，除了太陽、燈泡等直接發(fā)出的光為自然光外，其他大多數反射光、折射光都屬于偏振光。下面就請同學們一起來看橫波對以上現象的解釋。（演示flash 課件2，）下面我們小結一下剛才的實驗和結論問題五：產生上述現象的原因（1）太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同這種光叫做自然光 .（2）自然光通過第一個偏振片（叫做起偏器）之后，只有振動方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通過也就是說，通過第一個偏振片的光波，在垂直于傳播方向的平面上，只沿著一個特定的方向振動這種光叫做偏振光橫波只沿著某一個特

10、定的方向振動，稱為波的偏振只有橫波才有偏振現象（3）通過第一個偏振片的偏振光再通過第二個偏振片（稱為檢偏器）時，如果兩個偏振片的透振方向平行，那么，通過第一個偏振光的振動方向跟第二個偏振片的透振方向平行，透射光的強度最大問題六：偏振光的獲得生：偏振片法。師：光的偏振現象并不罕見除了從光源（如太陽、電燈等）直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光，都是偏振光反射和折射法也可以獲得偏振光。自然光射到兩種介質的界面上，如果光入射的方向合適，使反射光與折射光之間的夾角恰好是90°，這時，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直例：兩個偏振片緊靠在一起將它們放在一盞燈的前面以致沒有光

11、通過如果將其中的一片旋轉180度，在旋轉過程中，將會產生下述的哪一種現象（ ） A、透過偏振片的光強先增強，然后又減少到零B、透過偏振片的光強光增強，然后減少到非零的最小值C、透過偏振片的光強在整個過程中都增強D、透過偏振片的光強先增強，再減弱，然后又增強生：A正確問題七：光的偏振現象有很多應用： 應用1：如果要拍攝玻璃櫥窗里的陳列物或者水面之下的物體，或者遠處的建筑物天空等物體，由于光的反射或者空氣的散射，不容易拍攝清楚；而如果在照相機鏡頭前裝一片偏振濾光片，讓它的透振方向與反射光的偏振方向垂直，那就可以減弱反射而使拍攝的景物清晰。應用2：偏光鏡頭 立體電影師：立體電影的故事 兩個人去看一部

12、新的立體電影，電影一開始就是令人緊張的滑行軌道車場面。電影剛放映，其中的一個人的臉就變成了淺綠色。“對不起，”他對他的同伴說，“我得離開這兒。我覺得惡心?！薄澳隳懿荒茏拢瑒e像一個小孩子！”同伴要求說，“這只是一部電影?！币环昼姾筌壍儡嚭魢[著滑下一個陡坡，第一個人呻吟著說：“我想呼吸一些新鮮空氣。”“坐下，”他的朋友小聲說，“你太使我難堪了，這是一部電影?！睅酌腌姾竽侨四樕野渍玖似饋??！拔业纳系?，”他說，“我不能呆在這兒了，我一定得離開。”“聽著，”他的同伴吼叫著，“你能不能坐下，要不我們都得從這玩意兒里摔出去，去見上帝！”這個故事無非就是告訴我們立體電影非常逼真，那它究竟是用的什么原理呢？

13、立體電影是用兩個鏡頭如人眼那樣從兩個不同方向同時拍攝下景物的像，制成電影膠片。在放映時，通過兩個放映機，把用兩個攝影機拍下的兩組膠片同步放映，使這略有差別的兩幅圖像重疊在銀幕上。這時如果用眼睛直接觀看，看到的畫面是模糊不清的，要看到立體電影，就要在每架電影機前裝一塊偏振片，它的作用相當于起偏器。從兩架放映機射出的光，通過偏振片后，就成了偏振光。左右兩架放映機前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而產生的兩束偏振光的偏振方向也互相垂直。這兩束偏振光投射到銀幕上再反射到觀眾處，偏振光方向不改變。觀眾用上述的偏振眼鏡觀看，每只眼睛只看到相應的偏振光圖象，即左眼只能看到左機映出的畫面，右眼只能看到右機映出

14、的畫面，這樣就會像直接觀看那樣產生立體感覺。這就是立體電影的原理。當然，實際放映立體電影是用一個鏡頭，兩套圖象交替地印在同一電影膠片上，還需要一套復雜的裝置，這里就不涉及了。應用3：偏振光眼鏡釣具輔助具之一。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，即所謂出現光線的漫反射。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含有無數細小的桿狀晶體，均朝一個方向順序均勻地排列，故通過

15、偏振眼鏡后的光線只能朝一個方向振動、影象清晰。應用4：液晶顯示我們用的計算器上的液晶顯示屏也用到了光的偏振原理。光的偏振這部分內容如果深入下去其實還有很多值得研究的地方，但我們中學里不再要求深入，點到為止。如果有興趣的同學將來可以再去搞研究。應用5、汽車車燈與前窗玻璃汽車夜間在公路上行駛與對面的車輛相遇時，為了避免雙方車燈的眩目，司機都關閉大燈，只開小燈，放慢車速，以免發(fā)生車禍。如駕駛室的前窗玻璃和車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，司機從前窗只能看到自已的車燈發(fā)出的光，而看不到對面車燈的光，這樣，汽車在夜間行駛時，即不要熄燈，也不要減速，

16、可以保證安全行車。應用6、生物的生理機能與偏振光人的眼睛對光的偏振狀態(tài)是不能分辨的，但某些昆蟲的眼睛對偏振卻很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支復眼、兩支復眼，每個復眼包含有6300個小眼，這些小眼能根據太陽的偏光確定太陽的方位，然后以太陽為定向標來判斷方向，所以蜜蜂可以準確無誤地把它的同類引到它所找到的花叢。 再如在沙漠中，如果不帶羅盤，人是會迷路的，但是沙漠中有一種螞蟻，它能利用天空中的紫外偏光導航，因而不會迷路。三、歸納小結：1光是一種橫波。2偏振現象是橫波特有的現象四、布置作業(yè)：板書設計：一、光的偏振態(tài)：光是橫波 三、偏振光的應用實例 自然光 照相、立體電影、偏振光眼鏡、 偏振光 液晶顯示、汽車車燈、生物視覺等等二、偏振光的獲得 偏振片法、反射和折射法教學反思： 1本堂課教學設計很好的體現了的教學目標： 觀察波動中的偏振現象，知道只有橫波才有偏振現象。 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現象。 2機械波的偏振現象和光的偏振現象的實驗對比，符合中學生由具體到抽象、由表及里的思維特點，合理搭建了學生學習的平臺，有利于學生理解光波是橫波的本質。同時通過實驗對比，培養(yǎng)學生的知識遷移能力。 3演示實驗