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2019-2020年高三物理 第二十章 光的波動(dòng)性 四、光的偏振(第一課時(shí)) ●本節(jié)教材分析 光的偏振現(xiàn)象是比較常見(jiàn)的現(xiàn)象，由此可以充分說(shuō)明光是橫波.雖然大綱中沒(méi)有列入這一部分內(nèi)容，但這部分內(nèi)容對(duì)于學(xué)生完整地認(rèn)識(shí)光的波動(dòng)性，加深對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)很有必要.同時(shí)這部分知識(shí)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用日益增加，將這部分內(nèi)容作為必學(xué)內(nèi)容，有利于開(kāi)闊學(xué)生視野，也不會(huì)過(guò)多增加學(xué)生負(fù)擔(dān). 本節(jié)從機(jī)械波的偏振現(xiàn)象入手，用演示實(shí)驗(yàn)形象地說(shuō)明只有橫波才有偏振現(xiàn)象.通過(guò)類比和演示實(shí)驗(yàn)介紹光的偏振，使學(xué)生體會(huì)偏振的概念，說(shuō)明光是一種橫波.做好兩個(gè)實(shí)驗(yàn)是本節(jié)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，教學(xué)中在做好實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上應(yīng)盡可能鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手創(chuàng)造條件觀察光的偏振現(xiàn)象，增加感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣.這也有利于培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際學(xué)習(xí)物理的觀念和習(xí)慣. ●教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)目標(biāo) 1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)振動(dòng)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)別，從光的偏振現(xiàn)象知道光是橫波. 3.了解日常見(jiàn)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. 二、能力目標(biāo) 1.通過(guò)機(jī)械波的偏振實(shí)驗(yàn)和光的偏振實(shí)驗(yàn)掌握類比研究物理問(wèn)題的方法. 2.通過(guò)對(duì)光的偏振應(yīng)用的學(xué)習(xí)，提高應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力. 三、德育目標(biāo) 通過(guò)課外活動(dòng)觀察光的偏振現(xiàn)象培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際學(xué)習(xí)物理的觀念和習(xí)慣. ●教學(xué)重點(diǎn) 光的偏振實(shí)驗(yàn)的觀察和分析. ●教學(xué)難點(diǎn) 光振動(dòng)與自然光和偏振光的聯(lián)系. ●教學(xué)方法 通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象使學(xué)生認(rèn)清機(jī)械波中橫波的偏振現(xiàn)象，再通過(guò)機(jī)械波與光波的類比，實(shí)現(xiàn)輕松過(guò)渡，形成概念明確規(guī)律，并在應(yīng)用中深化知識(shí)的理解. ●教學(xué)用具 柔軟的長(zhǎng)繩一根，帶有狹縫的木板兩塊，細(xì)軟的彈簧一根，電氣石晶體薄片或人造偏振片兩片，投影儀. ●課時(shí)安排 1課時(shí) ●教學(xué)過(guò)程 一、引入新課 （一）復(fù)習(xí)橫波和縱波的概念 ［師］請(qǐng)同學(xué)們回憶一下機(jī)械波一節(jié)內(nèi)容，舉例說(shuō)說(shuō)什么是橫波？什么是縱波？ ［生］振動(dòng)方向和傳播方向垂直的波叫橫波，抖動(dòng)水平軟繩時(shí)產(chǎn)生的波就是橫波，振動(dòng)方向和傳播方向一致的波叫縱波，像水平懸掛的彈簧一端振動(dòng)時(shí)形成的沿彈簧傳播的波. ［師］通過(guò)前幾節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道光具有波動(dòng)性，那么光波究竟是橫波還是縱波呢？我們先通過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)看看怎么判斷一種波是橫波還是縱波. （二）偏振現(xiàn)象［演示一］ 介紹課本圖20—17裝置，教師演示，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察波傳到狹縫時(shí)的情況，看波能否通過(guò)狹縫傳到木板的另一側(cè). ［師］請(qǐng)一位同學(xué)來(lái)表述一下看到的現(xiàn)象. ［生］對(duì)繩上形成的橫波，當(dāng)狹縫與振動(dòng)方向一致時(shí)，波不受阻礙，能通過(guò)狹縫，而當(dāng)狹縫與振動(dòng)方向垂直時(shí)，波被狹縫擋住，不能通過(guò)狹縫傳到木板另一端，對(duì)彈簧上形成的縱波，無(wú)論狹縫怎樣放置，彈簧上疏密相間的波均能順利通過(guò)狹縫傳播到木板另一側(cè). ［師］表達(dá)得不錯(cuò)，還有同學(xué)要補(bǔ)充嗎？ ［生］在繩上橫波傳播過(guò)程中，當(dāng)狹縫既不與振動(dòng)方向平行也不與振動(dòng)方向垂直時(shí)，有部分振動(dòng)能通過(guò)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(huì)發(fā)生偏振現(xiàn)象，根據(jù)是否能發(fā)生偏振，我們可以判斷一個(gè)機(jī)械波是橫波還是縱波.雖然這種方法對(duì)判斷機(jī)械波并非必要，但我們可以借助這種方法來(lái)判斷光波是橫波還是縱波. 二、新課教學(xué) （一）光的偏振 ［演示二］ （教師介紹裝置，強(qiáng)調(diào)起偏器P和檢偏器Q的作用，演示同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察隨著檢偏器Q的轉(zhuǎn)動(dòng)屏上光照強(qiáng)度的變化） ［師］請(qǐng)大家看這個(gè)薄片，它在我們這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)中的作用與前面的帶有狹縫的木板類似，它上面有一個(gè)特殊的方向稱透振方向，只有振動(dòng)方向與透振方向平行的光波才能透過(guò)偏振片，下面請(qǐng)大家認(rèn)真觀察. ［現(xiàn)象1］用一個(gè)起偏器觀察自然光，偏振片是透明的，以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)P時(shí)，透射光強(qiáng)度不變.［投影］ ［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(gè)結(jié)論的呢？ ［生］與前面縱波實(shí)驗(yàn)類比得到的. ［師］大家有沒(méi)有考慮過(guò)假如波是橫波而且沿各個(gè)方向都有振動(dòng)的情況呢？ （學(xué)生默然，教師繼續(xù)演示） ［現(xiàn)象2］加上檢偏器Q，當(dāng)Q的透振方向與P的透振方向一致時(shí)，透射光強(qiáng)度最大.［投影］ ［現(xiàn)象3］以光傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)時(shí)，透射光強(qiáng)度減弱.當(dāng)Q與P透振方向垂直時(shí)，屏上最暗，光強(qiáng)幾乎為零. ［投影］ ［師］現(xiàn)在大家能判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(lái)，我們這里用的太陽(yáng)光源包含了垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且各個(gè)方向振動(dòng)的光波強(qiáng)度都相同，這種光叫自然光.通過(guò)起偏器后，這種光就成了偏振光，它只能沿某一特定方向振動(dòng). ［師］哪位同學(xué)能來(lái)解釋剛才我們看到的三個(gè)現(xiàn)象呢？ （學(xué)生基本上能根據(jù)與機(jī)械波類比解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并明確光是一種橫波.) （二）光振動(dòng) 圖20—23 ［師］（投影右圖）光是電磁波，從上圖我們看到電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的振動(dòng)方向都與電磁波的傳播方向垂直.而E的感光振動(dòng)和生理作用是主要的，E的振動(dòng)稱為光振動(dòng)，上面提到的陽(yáng)光等自然光，光振動(dòng)沿各個(gè)方向是均勻分布的，經(jīng)過(guò)起偏器后光振動(dòng)就只能沿透振方向振動(dòng)成為偏振光. （三）光的偏振現(xiàn)象的應(yīng)用 ［師］其實(shí)，除了從太陽(yáng)、電燈這樣一些從光源直接發(fā)出的光外，通?？吹降慕^大部分光都是偏振光，請(qǐng)大家看課本圖20—20，在這里反射光和折射光都是偏振光，且兩者偏振方向相互垂直. ［投影］光的偏振現(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（觀看立體電影或立體電視） （引導(dǎo)學(xué)生分析這些應(yīng)用的原理，鼓勵(lì)學(xué)生從生產(chǎn)生活中查找偏振應(yīng)用實(shí)例，條件許可還可教學(xué)生自制偏振片） 三、小結(jié)（投影） 本節(jié)課我們通過(guò) 演示實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)了機(jī)械波中橫波的偏振現(xiàn)象 類比實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)了光的偏振現(xiàn)象以及自然光與偏振光 分析，理解了光是橫波 實(shí)例研究，了解了光的偏振現(xiàn)象的應(yīng)用 四、布置作業(yè) 1.什么是自然光？什么是偏振光？為什么說(shuō)光是橫波？ 2.閱讀課后“閱讀材料”《立體電影與偏振》 五、板書(shū)設(shè)計(jì) 光的偏振 一、偏振現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)1： 現(xiàn)象 甲：波通過(guò)狹縫 乙：波不能通過(guò)狹縫 甲→乙轉(zhuǎn)動(dòng)中有部分波能通過(guò)狹縫 丙：波能通過(guò)狹縫 結(jié)果 橫波能發(fā)生偏振現(xiàn)象 縱波不能 二、波的偏振 實(shí)驗(yàn)2：甲：光能通過(guò)P，轉(zhuǎn)動(dòng)P屏上光強(qiáng)不變 乙：光能通過(guò)透振方向彼此平行的P、Q 丁：光不能通過(guò)透振方向彼此垂直的PQ 乙→丁Q轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中屏上光強(qiáng)變暗 結(jié)果： 太陽(yáng)光是自然光 通過(guò)起偏器后能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象 結(jié)論：光是橫波 三、光振動(dòng)E矢量方向的振動(dòng) 四、光的偏振現(xiàn)象的應(yīng)用（見(jiàn)投影） 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì) 1.下列說(shuō)法正確的是 A.機(jī)械波都能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象 B.光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是橫波 C.自然光不能產(chǎn)生偏振，說(shuō)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(qiáng)度B的振動(dòng)引起的 2.如圖20—24所示，將上一偏振片慢慢順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，屏上的光的亮度開(kāi)始逐漸________，當(dāng)它轉(zhuǎn)到90時(shí)，屏上光亮度將最________（填“暗”“亮”），繼續(xù)轉(zhuǎn)到180時(shí)光由最________變?yōu)樽頮_______.如此每轉(zhuǎn)90，交替變化一次（設(shè)開(kāi)始時(shí)上、下兩偏振片平行且透振方向完全一致） 圖20—24 參考答案：1.B 2.變暗，暗，暗，亮