2022-2023年度 名师 《光的偏振》名师教案

PAGE8光的偏振宁夏育才中学物理组伏雅洁

【核心素养】通过《光的偏振》的实验探究过程，让学生应用科学知识解决实际问题，培养学生良好的学习习惯和科学的思维方法；培养学生的团队合作精神；通过学习光的偏振及其扩展应用，培养学生运用科学知识服务社会意识。【教学目标】1观察偏振现象，知道偏振现象是横波所特有的，知道光是横波2了解偏振光的概念，知道偏振现象在生活生产技术中的应用【教学重点】对光的偏振现象的理解【教学难点】探究光的偏振现象【教学方法】实验探究类比推理合作讨论实验演示【教学过程】课前：登陆优教平台，发送预习任务。根据优教平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。（优教提示：请登陆优教平台，发送本节预习任务）一、引入新课学生观察偏光测试卡，发现透过膜片，卡片上多了两辆小车；接着观察屏幕上的汽车，转动膜片发现汽车的亮度发生变化，时明时暗。引出答案就在本节要学习的内容：光的偏振中。演示实验一（什么是偏振现象）绳子一端固定，手持另一端上下振动，形成一列向前传播的横波。在波的传播路径上设置两个挡板，当挡板2和1的狭缝方向平行时，通过狭缝1的振动无阻碍的通过了狭缝2现在将狭缝2旋转90°，观察到通过狭缝1的振动被狭缝2挡住。狭缝2后无波通过。我们将这种现象叫做偏振现象。换一列纵波，当狭缝1和2平行时候，波无影响通过。将狭缝2旋转90°，通过狭缝1的振动亦无影响的通过狭缝2显然纵波没有刚才的现象。即偏振是横波所特有的现象。通过前面的学习我们知道，光既可以发生干涉，也可以发生衍射。说明光具有波动性。而波分为横波和纵波，那么光是横波还是纵波呢学生讨论活动一：光若为横波，应该具有偏振现象，若为纵波，无偏振现象。验证是否具有偏振性，需要像机械波中一样的狭缝。我们有类似这样的光学元件，叫做偏振片。（优教提示：请打开素材“动画演示：检查光波是不是横波”）它表面看起来和普通的膜片没有区别，可能略带一些暗褐色或者暗紫色，但它的特殊性在于，它有一个特殊的光轴，当光照到其表面时，振动与光轴平行的光几乎全部通过，振动与光轴垂直的光几乎全部通不过，我们把偏振片上能透过的方向称为它的透振方向。受上面的实验启发，我们可以利用类似的实验来判断光波是横波还是纵波。在光的传播路径上放着两个偏振片1、2，（偏振片对光波的作用就像上面实验中狭缝对于机械波的作用）

学生讨论活动二：1若光为横波，旋转偏振片2，观察的现象是2若光为纵波，旋转偏振片2，观察到的现象是（学生讨论并且分组发言）演示实验二：激光笔为光源，在光传播的方向上设置两个偏振片1、2缓慢旋转偏振片2，在大屏幕上观察光亮度变化。结论：光具有偏振现象，是横波。质疑：可否用一个偏振片来判定光是横波还是纵波学生讨论活动二：1若光是横波，通过一个偏振片，旋转偏振片观察的现象2若光为纵波，通过一个偏振片，旋转偏振片观察的现象学生可能得出两种答案。有的组认为可以用一个偏振片来判定，有的组认为可以。学生分别阐述自己组的观点，找到其他组的不足之处。教师联系前面实验，给出确定答案：用一个偏振片不能判定光为横波还是纵波。学生实验三：学生透过手里的一个偏振片观察LED灯，或者手电。缓慢旋转偏振片，发现观察到的亮度并不发生变化。学生讨论活动三：学生讨论之后，分组回答。基本上会有两种观点：一是认为光是纵波，所以旋转偏振片，光强度不发生变化；而另外一种观点认为光是横波，只是光中包含了沿着各个方向的振动，当旋转偏振片时，偏振片的透振方向发生变化，能透过的光的振动方向也发生变化。通过演示实验二可知，若光为纵波，则旋转第二个偏振片时，屏幕上的亮度不应该有所变化，而事实恰恰相反。这说明光是横波而并非纵波。而我们只用一个偏振片旋转观察灯光，发现亮度并不发生变化，说明随着旋转偏振片，透过的光的振动方向也发生变化，而每个方向的光强度相同，这说明由光源直接发出的光，包含着垂直于传播方向的一切振动方向。我们把这种由太阳，点灯等一般的光源直接发出的，包含有各个方向的振动的光，叫做自然光。自然光通过一个偏振片，只有振动方向与偏振片的透振方向相互平行的光才可以通过。则自然光通过这个偏振片之后，剩下的只是振动方向沿其透振方向的光波。我们把只包含单一振动方向的光，叫做偏振光。显然，这一个偏振片的作用是获得偏振光，我们将其叫做起偏器。在偏振片1后再加一个偏振片，旋转偏振片2，屏幕上的亮度就会发生变化。当屏幕最亮时，说明：两偏振片的透振方向平行，或者说偏振光的振动方向和偏振片2的透振方向平行，几乎全部通过；当屏幕上的亮度最暗，亮度几乎为零时，说明：两偏振片的透振方向垂直，或者偏振片的透振方向与偏振光的偏振方向垂直。显然，第二个偏振片起到检测偏振光偏振的方向，叫做检偏器。光的偏振并不少见，除了光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大多数都是偏振光（如绝大多数的反射光和折射光）用实验验证。演示实验四：利用玻璃砖，得到前表面的反射光和经两次折射射出后表面的折射光。在反射光和折射光的传播路径上加一个偏振片，旋转，观察屏幕上光的亮度。发现屏幕上的光亮度发生变化。说明：反射光和折射光是偏振光。而我们生活中见到最多的就是反射折射光，偏振光如此普遍，都有哪些应用。偏振现象的应用：1拍摄

在照相机镜头前装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使景像清晰．2汽车车灯及其挡风玻璃偏振应用：汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为了避免双方车灯的眩目，司机都关闭大灯，只开小灯，放慢车速，以免发生车祸，驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，而且规定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45度角，那么，司机从前窗只能看到自已的车灯发出的光，而看不到对面车灯的光，这样，汽车在夜间行驶时，即不要熄灯，也不要减速，可以保证安全行车。3立体电影

在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们同时分别拍下同一物体的两个画像，放映时把两个画像同时映在银幕上。如果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面，就可以使观众得到立体感。为此，在放映时，两个放放像机每个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振化方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同，这样，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察，在人的脑海中就形成立体化的影像了。课堂训练：（优教提示：打开优教配套习题，使用互动答题卡，更快更便捷地掌握学生的学习情况）【板书设计】一、偏振现象（横波所特有）二、光具有偏振现象（光是横波）自然光：包含垂直于传播方向的各个方向振动的光偏振光：包含有单一振动方向的光三、偏振现象的应用1拍摄2汽车挡风玻璃及其车灯的设置3立体电影4液晶显示【教学反思】光的偏振的知识点是在机械波的形成和传播、波的衍射和干涉、光的干涉和衍射的基础上安排的。本节课通过介绍