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1、“光的偏振”教学设计方案教学目标：一 知识目标：1 知道振动中的偏振现象，知道只有横波才有偏振现象2 知道偏振光和自然光的区别，知道光的偏振说明光是横波二 能力目标：1 学习科学研究的思维方法，体会科学发展的严密性。2 培养学生为问题设计实验、通过实验现象总结结论的能力。课型：新授课 教具：激光源、偏振片、三棱镜、powerpoint课件、flash课件教学过程：一 新课引入：师：通过前面几节课的学习，我们对于光的本性的认识逐步加深，我们知道了光能够产生干涉和衍射现象，而这正好说明了光应该是一种波。而据我们所知，波有横波和纵波之分，由此，我们必然会想到光究竟是横波还是纵波？我们又该如何去判断和
2、验证？首先我们来回忆一下横波和纵波。问题一：请同学回答一下横波和纵波有什么区别？生：质点的振动方向和传播方向如果平行则为纵波；振动方向和传播方向垂直的则是横波。师：很好。我们从传播方向上可以区别它们。那如果有一列波，我们肉眼观察不到它的振动情况，问题二：比如说光波，我们该如何来判断它究竟属于横波还是纵波？（让学生思考，同桌讨论，并视情况决定是否提问。）师：光我们是可以常见的，但是它属于横波还是纵波我们好象没有办法判断。现在我提供一种判断横波和纵波的方法，请同学们看看能不能在这个基础上也设计一个判断光是横波还是纵波的方法。（课件1的演示，纵波能够通过，而横波必须在特定情况下才能够通过）问题三：好
3、，现在就请同学们帮我设计一个能够判断光是横波还是纵波的实验。（让学生回答，筛选出合适的方案）师：这个方案不错，不过我们还得再仔细考虑一个问题：那就是这个狭缝的宽度大概有多少？我们不难想象，如果缝很宽，那不管怎么转动光还是可以穿过来的，因此，缝的宽度要小于光波的振幅。好象很不容易做到。幸好科技发达，这个问题科学家已经问我们解决了。取出偏振片给学生观察，并且说明该偏振片可以看成由很多细小的狭缝组成。演示1：让学生观察黑板上的字：将一个偏振片覆盖在上面，转动，看看字迹是否会消失。 演示2：让一束激光通过偏振片，让学生观察当偏振片转动时透过偏振片的光线是否会消失。问题四：请同学们根据刚才的现象作出判断
4、。生：经过偏振片后的光线亮度不变，所以判断出光应该是纵波。师：不错，这个实验现象很明白的告诉了我们，光应该是属于纵波。很长一段时间来，科学家们也认为光应该是纵波。但是无意中的一些实验发现了一些无法解释的现象。下面我们就来看究竟是什么现象。我们来观察这样的现象：1 让两块偏振片相交转动，让学生观察黑板上的字有没有变化，让激光束通过两块偏振片，转动偏振片，看透过的激光亮度有否变化？师：如何解释这样的现象？光究竟是不是纵波？（设问）总结：光如果是纵波，那这样的现象是无法解释的；那如果是横波，是怎样的横波呢？如何来解释看起来似乎前后矛盾的结果？经过科学家的不懈努力，终于解决了这个问题，并且确定了光应该
5、是横波。下面就请同学们一起来看横波的解释。（演示flash课件2，向学生说明自然光、偏振光）定义：自然光：与传播方向垂直的各个方向振动的光波强度都相同，这样的光称之为自然光。（太阳、电灯等直接发出的光）偏振光：在垂直于传播方向的平面上只沿着一个特定的方向振动的光。偏 振：横波只沿着某一个特定的方向振动，称为波的偏振。师： 其实我们通过上节课的学习，已经知道了光属于电磁波，而电磁波是横波，是由交替变化的磁场和电场组成。实验指出，光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强度E引起，因此常将E的振动称为光振动。在与光波传播方向垂直的平面内，光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光。光振动沿着特定方向的光
6、就是偏振光。师：我们常见的光，除了太阳、灯泡等直接发出的光为自然光外，其他大多数反射光、折射光都属于偏振光。师：光的偏振现象有很多应用：1 据科学家研究，蜜蜂通过观察光的偏振来确定方向。2 如果要拍摄玻璃橱窗里的陈列物或者水面之下的物体，或者远处的建筑物天空等物体，由于光的反射或者空气的散射，不容易拍摄清楚；而如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，那就可以减弱反射而使拍摄的景物清晰。3 立体电影就是应用偏振的原理来观察的。立体电影的故事 两个人去看一部新的立体电影，电影一开始就是令人紧张的滑行轨道车场面。电影刚放映，其中的一个人的脸就变成了浅绿色。“对不起，”他对他的同伴说，“我得离开这儿。我觉
7、得恶心。”“你能不能坐下，别像一个小孩子！”同伴要求说，“这只是一部电影。”一分钟后轨道车呼啸着滑下一个陡坡，第一个人呻吟着说：“我想呼吸一些新鲜空气。”“坐下，”他的朋友小声说，“你太使我难堪了，这是一部电影。”几秒钟后那人脸色灰白站了起来。“我的上帝，”他说，“我不能呆在这儿了，我一定得离开。”“听着，”他的同伴吼叫着，“你能不能坐下，要不我们都得从这玩意儿里摔出去，去见上帝！”这个故事无非就是告诉我们立体电影非常逼真，那它究竟是用的什么原理呢？立体电影是用两个镜头如人眼那样从两个不同方向同时拍摄下景物的像，制成电影胶片。在放映时，通过两个放映机，把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映，使这
8、略有差别的两幅图像重叠在银幕上。这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的，要看到立体电影，就要在每架电影机前装一块偏振片，它的作用相当于起偏器。从两架放映机射出的光，通过偏振片后，就成了偏振光。左右两架放映机前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众处，偏振光方向不改变。观众用上述的偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这样就会像直接观看那样产生立体感觉。这就是立体电影的原理。当然，实际放映立体电影是用一个镜头，两套图象交替地印在同一电影胶片上，还需要一套复杂的装置，这里就不涉及了。光的偏振其实是一个非常有趣的现象，我们用的计算器上的液晶显示屏也用到了光的偏振原理。光的偏振这部分内容如果深入下去其实还有很多值得研究的地方，但我们中学里不再要求深入，点到为止。如果有兴趣的同学将来可以再去搞研究。本节课就上到这里。教学札记
