2019-2020年高三物理 第二十章 光的波动性 四、光的偏振(第一课时).doc

2019-2020年高三物理 第二十章 光的波动性 四、光的偏振(第一课时)本节教材分析光的偏振现象是比较常见的现象，由此可以充分说明光是横波.虽然大纲中没有列入这一部分内容，但这部分内容对于学生完整地认识光的波动性，加深对光的本性的认识很有必要.同时这部分知识在生产生活中的应用日益增加，将这部分内容作为必学内容，有利于开阔学生视野，也不会过多增加学生负担.本节从机械波的偏振现象入手，用演示实验形象地说明只有横波才有偏振现象.通过类比和演示实验介绍光的偏振，使学生体会偏振的概念，说明光是一种横波.做好两个实验是本节教学的重要环节，教学中在做好实验的基础上应尽可能鼓励学生自己动手创造条件观察光的偏振现象，增加感性认识，激发学习兴趣.这也有利于培养学生联系实际学习物理的观念和习惯.教学目标一、知识目标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、能力目标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、德育目标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.课时安排1课时教学过程一、引入新课（一）复习横波和纵波的概念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？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一致的波叫纵波，像水平悬挂的弹簧一端振动时形成的沿弹簧传播的波.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？我们先通过一个实验来看看怎么判断一种波是横波还是纵波.（二）偏振现象演示一介绍课本图2017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.师请一位同学来表述一下看到的现象.生对绳上形成的横波，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.师表达得不错，还有同学要补充吗？生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.师很好.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.二、新课教学（一）光的偏振演示二（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）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.投影师同学们能由此得到什么结论吗？生光是纵波.师怎么得到这个结论的呢？生与前面纵波实验类比得到的.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. 投影师现在大家能判断光是横波还是纵波了吗？生能，是横波.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，这种光就成了偏振光，它只能沿某一特定方向振动.师哪位同学能来解释刚才我们看到的三个现象呢？（学生基本上能根据与机械波类比解释实验现象，并明确光是一种横波.)（二）光振动图2023师（投影右图）光是电磁波，从上图我们看到电场强度E和磁感应强度B的振动方向都与电磁波的传播方向垂直.而E的感光振动和生理作用是主要的，E的振动称为光振动，上面提到的阳光等自然光，光振动沿各个方向是均匀分布的，经过起偏器后光振动就只能沿透振方向振动成为偏振光.（三）光的偏振现象的应用师其实，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2020，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.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（观看立体电影或立体电视）（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、小结（投影）本节课我们通过演示实验，认识了机械波中横波的偏振现象类比实验，认识了光的偏振现象以及自然光与偏振光分析，理解了光是横波实例研究，了解了光的偏振现象的应用四、布置作业1.什么是自然光？什么是偏振光？为什么说光是横波？2.阅读课后“阅读材料”立体电影与偏振五、板书设计光的偏振一、偏振现象实验1：现象甲：波通过狭缝乙：波不能通过狭缝甲乙转动中有部分波能通过狭缝丙：波能通过狭缝结果横波能发生偏振现象纵波不能 二、波的偏振实验2：甲：光能通过P，转动P屏上光强不变乙：光能通过透振方向彼此平行的P、Q丁：光不能通过透振方向彼此垂直的PQ乙丁Q转动过程中屏上光强变暗结果： 太阳光是自然光通过起偏器后能产生偏振现象结论：光是横波三、光振动E矢量方向的振动四、光的偏振现象的应用（见投影）六、本节优化训练设计1.下列说法正确的是A.机械波都能产生偏振现象B.光的偏振现象说明光是横波C.自然光不能产生偏振，说明自然光是纵波D.光波的感光作用和生理作用等主要是由磁感应强度B的振动引起的2.如图2024所示，将上一偏振片慢慢顺时针旋转，屏上的光的亮度开始逐渐_，当它转到90时，屏上光亮度将最_（填“暗”“亮”），继续转到180时光由最_变为最_.如此每转90，交替变化一次（设开始时上、下两偏振片平行且透振方向完全一致）图2024参考答案：1.B 2.变暗，暗，暗，亮