2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章光6光的偏振激光教案新人教版選擇性必修第一冊

PAGE1-光的偏振激光【教學(xué)目標】1．通過試驗，相識振動中的偏振現(xiàn)象，知道只有橫波有偏振現(xiàn)象。2．了解偏振光和自然光的區(qū)分，從光的偏振現(xiàn)象知道光是橫波。3．了解日常見到的光多數(shù)是偏振光，了解偏振光在生產(chǎn)生活中的一些應(yīng)用。4．了解激光的特點及激光的應(yīng)用。【教學(xué)重難點】1．通過試驗，相識振動中的偏振現(xiàn)象，知道只有橫波有偏振現(xiàn)象。2．知道光是橫波及偏振在生產(chǎn)生活中的一些應(yīng)用。3．了解激光的特點及激光的應(yīng)用?！窘虒W(xué)過程】一、復(fù)習(xí)提問、新課導(dǎo)入（復(fù)習(xí)橫波和縱波的概念）師：請同學(xué)們回憶一下機械波一節(jié)內(nèi)容，舉例說說什么是橫波？什么是縱波？生：振動方向和傳播方向垂直的波叫橫波，抖動水平軟繩時產(chǎn)生的波就是橫波，振動方向和傳播方向一樣的波叫縱波，像水平懸掛的彈簧一端振動時形成的沿彈簧傳播的波。師：通過前幾節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道光具有波動性，那么光波原委是橫波還是縱波呢？這節(jié)課我們要學(xué)習(xí)的偏振現(xiàn)象，可以說明光是橫波。二、新課教學(xué)（一）偏振師：我們先通過一個試驗來看看怎么推斷一種波是橫波還是縱波?！狙菔疽弧拷榻B課本上裝置，老師演示，引導(dǎo)學(xué)生細致視察波傳到狹縫時的狀況，看波能否通過狹縫傳到木板的另一側(cè)。師：請一位同學(xué)來表述一下看到的現(xiàn)象。生：對繩上形成的橫波，當狹縫與振動方向一樣時，波不受阻礙，能通過狹縫，而當狹縫與振動方向垂直時，波被狹縫攔住，不能通過狹縫傳到木板另一端，對彈簧上形成的縱波，無論狹縫怎樣放置，彈簧上疏密相間的波均能順當通過狹縫傳播到木板另一側(cè)。師：表達得不錯，還有同學(xué)要補充嗎？生：在繩上橫波傳播過程中，當狹縫既不與振動方向平行也不與振動方向垂直時，有部分振動能通過狹縫。師：很好。橫波的這種現(xiàn)象稱為偏振現(xiàn)象，大家看到，縱波不會發(fā)生偏振現(xiàn)象，依據(jù)是否能發(fā)生偏振，我們可以推斷一個機械波是橫波還是縱波。雖然這種方法對推斷機械波并非必要，但我們可以借助這種方法來推斷光波是橫波還是縱波。（二）光的偏振【演示二】（老師介紹裝置，強調(diào)起偏器P和檢偏器Q的作用，演示同時引導(dǎo)學(xué)生細致視察隨著檢偏器Q的轉(zhuǎn)動屏上光照強度的改變）師：請大家看這個薄片，它在我們這個演示試驗中的作用與前面的帶有狹縫的木板類似，它上面有一個特別的方向稱透振方向，只有振動方向與透振方向平行的光波才能透過偏振片，下面請大家細致視察?，F(xiàn)象1：用一個起偏器視察自然光，偏振片是透亮的，以光的傳播方向為軸旋轉(zhuǎn)P時，透射光強度不變。師：同學(xué)們能由此得到什么結(jié)論嗎？生：光是縱波。師：怎么得到這個結(jié)論的呢？生：與前面縱波試驗類比得到的。師：大家有沒有考慮過假如波是橫波而且沿各個方向都有振動的狀況呢？（學(xué)生默然，老師接著演示）現(xiàn)象2：加上檢偏器Q，當Q的透振方向與P的透振方向一樣時，透射光強度最大?，F(xiàn)象3：以光傳播方向為軸旋轉(zhuǎn)時，透射光強度減弱。當Q與P透振方向垂直時，屏上最暗，光強幾乎為零。師：現(xiàn)在大家能推斷光是橫波還是縱波了嗎？生：能，是橫波。師：那現(xiàn)象1是怎么回事呢？原來，我們這里用的太陽光源包含了垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且各個方向振動的光波強度都相同，這種光叫自然光。通過起偏器后，這種光就只能沿著一個特定方向振動，這種光叫做偏振光。橫波只沿著某一個特定方向振動，稱為波的偏振。只有橫波才有偏振現(xiàn)象。師：哪位同學(xué)能來說明剛才我們看到的三個現(xiàn)象呢？（學(xué)生基本上能依據(jù)與機械波類比說明試驗現(xiàn)象，并明確光是一種橫波。）師：其實，除了從太陽、電燈這樣一些從光源干脆發(fā)出的光外，通常看到的絕大部分光都是偏振光，反射光和折射光都是偏振光，且兩者偏振方向相互垂直。（三）偏振現(xiàn)象的應(yīng)用1．偏振濾光片2．車燈玻璃和擋風(fēng)玻璃3．偏光眼鏡4．拍攝水面景物5．液晶顯示（引導(dǎo)學(xué)生分析這些應(yīng)用的原理，激勵學(xué)生從生產(chǎn)生活中查找偏振應(yīng)用實例，條件許可還可教學(xué)生自制偏振片。）（四）激光的特點及其應(yīng)用1．物體發(fā)光的微觀機理物質(zhì)中的原子受到激發(fā)以后，原子能量增加，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，要向低能態(tài)躍遷。在向低能態(tài)躍遷的過程中，會發(fā)出光。一般光源（白熾燈、日光燈、高壓水銀燈）的發(fā)光過程為自發(fā)輻射。各原子自發(fā)輻射發(fā)出的光彼此獨立，頻率、振動方向、相位不肯定相同——為非相干光。2．激光及其產(chǎn)生（1）概念：激光精確內(nèi)涵是“輻射的受激放射的光放大”。（2）產(chǎn)朝氣理：原子受激輻射后發(fā)生躍遷。某些物質(zhì)的原子中的粒子受光或電刺激，使低能級的原子變成高能級原子，在向低能態(tài)躍遷時輻射出相位、頻率、方向等完全相同的光，這種光叫做激光。3．激光的發(fā)展史1958年，貝爾試驗室的湯斯和肖洛發(fā)表了關(guān)于激光器的經(jīng)典論文，奠定了激光發(fā)展的基礎(chǔ)。1960年，美國加利福尼亞州休斯航空公司試驗室的探討員梅曼獨創(chuàng)了世界上第一臺紅寶石激光器。1965年，第一臺可產(chǎn)生大功率激光的器件——二氧化碳激光器誕生。1967年，第一臺Ｘ射線激光器研制勝利。4．激光的特點相干性、平行度好、亮度高（能量高）5．激光的應(yīng)用（1）相干性應(yīng)用：光纖通訊、激光全息技術(shù)。（2）平行度好：測距、測速（激光雷達測速）、信息存儲和閱讀（DVD、CD唱機、計算機光盤。（3）亮度高（能量高）：工業(yè)切割、焊接；醫(yī)學(xué)“光刀”、焊接；利用強激光產(chǎn)生的高壓引發(fā)核聚變?！菊n堂練習(xí)】1．下列說法正確的是（）A．機械波都能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象B．光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波C．自然光不能產(chǎn)生偏振，說明自然光是縱波D．光波的感光作用和生理作用等主要是由磁感應(yīng)強度B的振動引起的答案：B2．縱波不行能產(chǎn)生的現(xiàn)象是（）A．偏振現(xiàn)象B．反射現(xiàn)象C．折射現(xiàn)象D．衍射現(xiàn)象答案：A3．如圖所示，太陽光照耀到兩種介質(zhì)的界面上。關(guān)于反射光和折射光，下列說法正確的是（）A．入射光、反射光、折射光都是偏振光B．入射光是自然光，折射光、反射光是偏振光C．反射光垂直于紙面振動，折射光在紙面內(nèi)振動D．反射光在紙面內(nèi)振動，折射光垂直于紙面振動答案：BC4．對激光的相識，以下說法正確的是（）A．一般光源發(fā)出的光都是激光 B．激光是自然界普遍存在的一種光C．激光是一種人工產(chǎn)生的相干光D．激光已經(jīng)深化到我們生活的各個方面答案：CD5．兩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通過。假如將其中的一片旋轉(zhuǎn)180°，在旋轉(zhuǎn)過程中，將會產(chǎn)生下述的哪一種現(xiàn)象（）A．透過偏振片的光強先增加，然后又減弱到零B．透過的光強先增加，然后減弱到非零的最小值C．透過的光強在整個過程中都增加D．透過的光強先增加，再減弱，然后又增加答案：A6．夜間行車時，對面來車的車燈的強光刺眼會使司機看不清路況，因此兩車交會前要交替滅燈，同時減速，這樣很不便利?？茖W(xué)家設(shè)想，把每輛車前大燈罩玻璃換成偏振片，把車前擋風(fēng)玻璃也設(shè)計一塊偏振片，偏振片的透振方向一樣，且都與水平面成45°角，如圖所示，當夜晚行車時，就能避開對方燈光刺眼，且司機對自己車燈發(fā)出的光感覺和不加偏振片相同。試述其原理。答案：相向運動的車偏振片透振方向相互垂直，彼此的擋風(fēng)玻璃上的偏振片使對方車燈的偏振光不能通過，但能通過自己車燈的偏振光。7．如圖所示，將上一偏振片漸漸順時針旋轉(zhuǎn)，屏上的光的亮度起先漸漸________，當它轉(zhuǎn)到90°時，屏上光亮度將最________（填“暗”“亮”），接著轉(zhuǎn)到180°時間由最________變?yōu)樽頮_______。如此每轉(zhuǎn)90°，交替改變一次（設(shè)起先時上、下兩偏振片平行且透振方向完全一樣）答案：變暗，暗，暗，亮8．關(guān)于激光所具有的特點，下列說法中正確的是（）A．激光相干性好B．激光平行度好C．激光亮度高D．激光易色散答案：ABC9．以下說法正確的是（）A．光纖通信利用了激光相干性好的特點B．激光武器利用了激光亮度高的特點C．激光寫、讀利用了激光亮度高的特點D．激光加工、激光手術(shù)和激光武器都利用了激光亮度高的特點答案：ABD10．利用激光束來切割各種物質(zhì)，是利用激光的（）A．相干性好的特點B．方向性好，平行度高的特點C．亮度高的特點D．單色性好的特點答案：C11．2001年國家最高科學(xué)技術(shù)獎授予中科院院士王選，表彰他在激光排版上的重大科技貢獻，激光是一種電磁波，某種排版系統(tǒng)中激光頻率為4×1014Hz，則該激光的波長為（）A．0.25μm