物理人教版高中選修34光的偏振教學(xué)設(shè)計(jì)

1、光的偏振教學(xué)設(shè)計(jì)江西石城中學(xué)：溫樹平 342700教材內(nèi)容：新課標(biāo)人教版 選修3-4 第十三章第六節(jié) 光的偏振 高二年級(jí) 教學(xué)目標(biāo)：一知識(shí)目標(biāo)：1知道振動(dòng)中的偏振現(xiàn)象，知道只有橫波才有偏振現(xiàn)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(biāo)：1學(xué)習(xí)科學(xué)研究的思維方法，體會(huì)科學(xué)發(fā)展的嚴(yán)密性。2培養(yǎng)學(xué)生為問題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)結(jié)論的能力。三情感目標(biāo)： 1. 培養(yǎng)良好的物理實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，學(xué)會(huì)用理論指導(dǎo)實(shí)踐，用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證理論2. 知道在學(xué)習(xí)物理的過程中，做好實(shí)驗(yàn)的重要性教學(xué)重難點(diǎn)：重點(diǎn)： 1. 使學(xué)生了解偏振現(xiàn)象及運(yùn)用光的偏振知識(shí)來解釋一些常見的光學(xué)現(xiàn)象2. 知道只有橫波才有偏振現(xiàn)象

2、，知道光有偏振現(xiàn)象所以光是一種橫波難點(diǎn)： 通過兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生接受光有偏振現(xiàn)象，因?yàn)槠袷菍W(xué)生接觸的一個(gè)新概念，所以做好演示實(shí)驗(yàn)并通過設(shè)疑如何引導(dǎo)學(xué)生思考、討論、類比、推理、判斷得到結(jié)論是本節(jié)教學(xué)的關(guān)鍵和突破口。教學(xué)方法：教學(xué)是教師教學(xué)生學(xué)的雙邊活動(dòng)，教師在課前必須對(duì)學(xué)生有一定了解。高二學(xué)生已經(jīng)具有一定的抽象思維能力，但光的偏振現(xiàn)象對(duì)他們來說是完全陌生而又抽象的，而機(jī)械波的偏振現(xiàn)象相對(duì)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(jī)械波模擬實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)機(jī)械波的偏振，進(jìn)而認(rèn)識(shí)偏振是橫波特有的現(xiàn)象作為知識(shí)鋪墊后然后再做光的偏振實(shí)驗(yàn)，在分析光的偏振實(shí)驗(yàn)時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)的

3、設(shè)計(jì)思路且與機(jī)械波實(shí)驗(yàn)相類比。偏振現(xiàn)象的應(yīng)用屬于了解性的，采用老師用幻燈片展示語言介紹，學(xué)生分析思考的方法，而不讓學(xué)生課前預(yù)習(xí)查找，減輕學(xué)生課外學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，同時(shí)讓學(xué)生知道光偏振并不是陌生的，而是在生產(chǎn)生活中很常見，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。由于光的偏振現(xiàn)象的抽象性及學(xué)生的抽象思維能力有限，所以在教學(xué)中主要采用教師設(shè)疑，學(xué)生探討的問題探究教學(xué)模式，讓學(xué)生觀察、思考、討論，充分發(fā)表意見，這樣既有利于突出重點(diǎn)，化解難點(diǎn)，又充分發(fā)揮了學(xué)生的主體性。 教具：長(zhǎng)繩、長(zhǎng)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(xué)過程：一新課引入：一條竹竿橫著進(jìn)教室進(jìn)不了，看看門，把扁

4、擔(dān)豎起來進(jìn)教室，給學(xué)生設(shè)下懸念 。（老師進(jìn)教室上課時(shí)演示）師：通過前面幾節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們對(duì)于光的本性的認(rèn)識(shí)逐步加深，我們知道了光能夠產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，而這正好說明了光應(yīng)該是一種波。而波有橫波和縱波之分，由此，我們必然會(huì)想到光究竟是橫波還是縱波？我們又該如何去判斷和驗(yàn)證？二、新課教學(xué)：首先我們來回憶一下橫波和縱波。問題一：請(qǐng)同學(xué)回答一下橫波和縱波有什么區(qū)別？生：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和傳播方向如果平行則為縱波；振動(dòng)方向和傳播方向垂直的則是橫波。師：很好。我們從振動(dòng)方向和傳播方向的關(guān)系上上可以區(qū)別它們。那如果有一列波，我們?nèi)庋塾^察不到它的振動(dòng)情況，問題二：比如說光波，我們?cè)撊绾蝸砼袛嗨烤箤儆跈M波還是縱

5、波？（讓學(xué)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?，F(xiàn)在我提供一種判斷橫波和縱波的方法。1、師生共同演示實(shí)驗(yàn)：繩波通過有狹縫的紙板，老師擺繩，學(xué)生調(diào)整紙板的方向。長(zhǎng)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(xiàn)象：橫波只能通過與其振動(dòng)方向相同的狹縫，稱為偏振現(xiàn)象?？v波能通過任何方向的狹縫。3、結(jié)論：只有橫波才有偏振現(xiàn)象 而縱波無偏振問題問題三：好，現(xiàn)在就請(qǐng)同學(xué)們看看能不能在這個(gè)基礎(chǔ)上幫我設(shè)計(jì)一個(gè)能夠判斷光是橫波還是縱波的實(shí)驗(yàn)。（讓學(xué)生回答，篩選出合適的方案）師：這個(gè)方案不錯(cuò)，不

6、過我們還得再仔細(xì)考慮一個(gè)問題：那就是這個(gè)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(zhuǎn)動(dòng)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(dá)，這個(gè)問題科學(xué)家已經(jīng)問我們解決了。通光方向通不通取出偏振片給學(xué)生觀察，并且說明該偏振片可以看成由很多細(xì)小的狹縫組成。偏振片由特定的材料制成，它上面有一個(gè)特殊的方向（叫做透振方向），只有振動(dòng)方向與透振方向平行的光波才能通過偏振片偏振片對(duì)光波的作用就像上圖中的狹縫對(duì)于機(jī)械波的作用一樣演示1：讓學(xué)生觀察黑板上的“光”字：將攝像頭對(duì)準(zhǔn)“光”字，把相片通過電腦投影到屏幕上。把一個(gè)偏振片覆蓋在攝像頭上面，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片，看看字跡

7、是否會(huì)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(xué)生觀察當(dāng)偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)透過偏振片的光線是否會(huì)消失?，F(xiàn)象：“光”不會(huì)消失，電筒光束也不會(huì)消失。師：請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)剛才的現(xiàn)象作出判斷。生：經(jīng)過偏振片后的光線亮度不變，所以判斷出光應(yīng)該是縱波。師：不錯(cuò)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很明白的告訴了我們，光應(yīng)該是屬于縱波。很長(zhǎng)一段時(shí)間來，科學(xué)家們也認(rèn)為光應(yīng)該是縱波。問題四：但是無意中的一些實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了一些無法解釋的現(xiàn)象。下面我們就來看究竟是什么現(xiàn)象。我們來觀察這樣的現(xiàn)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(zhuǎn)動(dòng)，讓學(xué)生觀察黑板上的“光”字有沒有變化。演示3. 讓手電筒光束通過兩塊偏振

8、片，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片，看透過的光束亮度有否變化？師：如何解釋這樣的現(xiàn)象？光究竟是不是縱波？（設(shè)問）總結(jié)：光如果是縱波，那這樣的現(xiàn)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(jié)果？經(jīng)過科學(xué)家的不懈努力，終于解決了這個(gè)問題，并且確定了光應(yīng)該是橫波。也說明有些光有特定的振動(dòng)方向，有些光各個(gè)方向的振動(dòng)情況相同（向?qū)W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(gè)特定的方向振動(dòng)的光.在紙面內(nèi)振動(dòng)垂直紙面的振動(dòng)自然光：與傳播方向垂直的各個(gè)方向振動(dòng)的光波強(qiáng)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(gè)特定的方向振動(dòng)，稱為波

9、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(shù)反射光、折射光都屬于偏振光。下面就請(qǐng)同學(xué)們一起來看橫波對(duì)以上現(xiàn)象的解釋。（演示flash 課件2，）下面我們小結(jié)一下剛才的實(shí)驗(yàn)和結(jié)論問題五：產(chǎn)生上述現(xiàn)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(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同這種光叫做自然光 .（2）自然光通過第一個(gè)偏振片（叫做起偏器）之后，只有振動(dòng)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(gè)偏振片的光波，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)這種光叫做偏振光橫波只沿著某一個(gè)特定的方向振動(dòng)，

10、稱為波的偏振只有橫波才有偏振現(xiàn)象（3）通過第一個(gè)偏振片的偏振光再通過第二個(gè)偏振片（稱為檢偏器）時(shí)，如果兩個(gè)偏振片的透振方向平行，那么，通過第一個(gè)偏振光的振動(dòng)方向跟第二個(gè)偏振片的透振方向平行，透射光的強(qiáng)度最大問題六：偏振光的獲得生：偏振片法。師：光的偏振現(xiàn)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，我們通常看到的絕大部分光，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(zhì)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(shí)，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(gè)偏振片緊靠在一起將它們放在一盞燈的前面以致沒有光通過如果將其中

11、的一片旋轉(zhuǎn)180度，在旋轉(zhuǎn)過程中，將會(huì)產(chǎn)生下述的哪一種現(xiàn)象（ ） A、透過偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，然后又減少到零B、透過偏振片的光強(qiáng)光增強(qiáng)，然后減少到非零的最小值C、透過偏振片的光強(qiáng)在整個(gè)過程中都增強(qiáng)D、透過偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，再減弱，然后又增強(qiáng)生：A正確問題七：光的偏振現(xiàn)象有很多應(yīng)用： 應(yīng)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(yuǎn)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(jī)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(yīng)用2：偏光鏡頭 立體電影師：立體電影的故事 兩個(gè)人去看一部新的立體電影，

12、電影一開始就是令人緊張的滑行軌道車場(chǎng)面。電影剛放映，其中的一個(gè)人的臉就變成了淺綠色?！皩?duì)不起，”他對(duì)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(gè)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(gè)陡坡，第一個(gè)人呻吟著說：“我想呼吸一些新鮮空氣?！薄白?，”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(gè)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？立體電影是用兩

13、個(gè)鏡頭如人眼那樣從兩個(gè)不同方向同時(shí)拍攝下景物的像，制成電影膠片。在放映時(shí)，通過兩個(gè)放映機(jī)，把用兩個(gè)攝影機(jī)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(shí)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(jī)前裝一塊偏振片，它的作用相當(dāng)于起偏器。從兩架放映機(jī)射出的光，通過偏振片后，就成了偏振光。左右兩架放映機(jī)前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而產(chǎn)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(yīng)的偏振光圖象，即左眼只能看到左機(jī)映出的畫面，右眼只能看到右機(jī)映出的畫面，這樣就

14、會(huì)像直接觀看那樣產(chǎn)生立體感覺。這就是立體電影的原理。當(dāng)然，實(shí)際放映立體電影是用一個(gè)鏡頭，兩套圖象交替地印在同一電影膠片上，還需要一套復(fù)雜的裝置，這里就不涉及了。應(yīng)用3：偏振光眼鏡釣具輔助具之一。指釣者在釣魚時(shí)用于觀察水面、浮漂時(shí)，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(dòng)的，即所謂出現(xiàn)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(shí)會(huì)出現(xiàn)倒影，加上水面波紋閃動(dòng)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(gè)方向順序均勻地排列，故通過偏振眼鏡后的光

15、線只能朝一個(gè)方向振動(dòng)、影象清晰。應(yīng)用4：液晶顯示我們用的計(jì)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(nèi)容如果深入下去其實(shí)還有很多值得研究的地方，但我們中學(xué)里不再要求深入，點(diǎn)到為止。如果有興趣的同學(xué)將來可以再去搞研究。應(yīng)用5、汽車車燈與前窗玻璃汽車夜間在公路上行駛與對(duì)面的車輛相遇時(shí)，為了避免雙方車燈的眩目，司機(jī)都關(guān)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(jī)從前窗只能看到自已的車燈發(fā)出的光，而看不到對(duì)面車燈的光，這樣，汽車在夜間行駛時(shí)，即不要熄燈，也不要減速，可以保證安全行

16、車。應(yīng)用6、生物的生理機(jī)能與偏振光人的眼睛對(duì)光的偏振狀態(tài)是不能分辨的，但某些昆蟲的眼睛對(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)太陽的偏光確定太陽的方位，然后以太陽為定向標(biāo)來判斷方向，所以蜜蜂可以準(zhǔn)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(huì)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(dǎo)航，因而不會(huì)迷路。三、歸納小結(jié)：1光是一種橫波。2偏振現(xiàn)象是橫波特有的現(xiàn)象四、布置作業(yè)：板書設(shè)計(jì)：一、光的偏振態(tài)：光是橫波 三、偏振光的應(yīng)用實(shí)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(xué)反思： 1本堂課教學(xué)設(shè)計(jì)很好的體現(xiàn)了的教學(xué)目標(biāo)： 觀察波動(dòng)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(yùn)用偏振知識(shí)來解釋生活中的一些常見光學(xué)現(xiàn)象。 2機(jī)械波的偏振現(xiàn)象和光的偏振現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)對(duì)比，符合中學(xué)生由具體到抽象、由表及里的思維特點(diǎn)，合理搭建了學(xué)生學(xué)習(xí)的平臺(tái)，有利于學(xué)生理解光波是橫波的本質(zhì)。同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力。