物理人教版高中选修3-4《光的偏振》教学设计讲课教案

物理人教版高中选修3-4《光的偏振》教

学设计

《光的偏振》教学设计

江西石城中学：温树平 342700

教材内容：新课标人教版选修3-4 第十三章第六节《光的偏振》高二年级

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。三．情感目标：

1. 培养良好的物理实验习惯，学会用理论指导实践，用实验来验证理论．

2. 知道在学习物理的过程中，做好实验的重要性．

教学重难点：

重点：

1. 使学生了解偏振现象及运用光的偏振知识来解释一些常见的光学现象

2. 知道只有横波才有偏振现象，知道光有偏振现象所以光是一种横波

难点：

通过两个演示实验让学生接受光有偏振现象，因为偏振是学生接触的一个新概念，所以做好演示实验并通过设疑如何引导学生思考、讨论、类比、推理、判断得到结论是本节教学的关键和突破口。

教学方法：

教学是教师教学生学的双边活动，教师在课前必须对学生有一定了解。高二学生已经具有一定的抽象思维能力，但光的偏振现象对他们来说是完全陌生而又抽象的，而机械波的偏振现象相对形象些。故要本着由浅入深，新旧联系，全面系统的原则去讲课，先做好机械波模拟实验，使学生认识机械波的偏振，进而认识偏振是横波特有的现象作为知识铺垫后然后再做光的偏振实验，在分析光的偏振实验时，要引导学生理解实验的设计思路且与机械波实验相类比。偏振现象的应用属于了解性的，采用老师用幻灯片展示语言介绍，学生分析思考的方法，而不让学生课前预习查找，减轻学生课外学习负担，同时让学生知道光偏振并不是陌生的，而是在生产生活中很常见，激发学习兴趣。由于光的偏振现象的抽象性及学生的抽象思维能力有限，所以在教学中主要采用教师设疑，学生探讨的问题探究教学模式，让学生观察、思考、讨论，充分发表意见，这样既有利于突出重点，化解难点，又充分发挥了学生的主体性。教具：长绳、长轻弹簧、有狭缝的纸板、激光源、偏振片、powerpoint课件、flash课件、有摄像头的电脑

教学过程：

一．新课引入：

一条竹竿横着进教室进不了，看看门，把扁担竖起来进教室，给学生设下悬念。（老师进教室上课时演示）

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验证？

二、新课教学：

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。我们从振动方向和传播方向的关系上上可以区别它们。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：光我们是可以看见的，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。

1、师生共同演示实验：绳波通过有狭缝的纸板，老师摆绳，学生调整纸板的方向。长轻弹簧通过挖有狭缝的纸板。

（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）

2、现象：

横波只能通过与其振动方向相同的狭缝，称为偏振现象。

纵波能通过任何方向的狭缝。

3、结论：

只有横波才有偏振现象 而纵波无偏振问题 问题三：好，现在就请同学们看看能不能在这个基础上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。偏振

片由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片．偏振片对光波的作用就像上图中的狭缝对于机械波的作用一样．

通光方向 P 通 不通

演示1：让学生观察黑板上的“光”字：将摄像头对准“光”字，把相片通过电脑投影到屏幕上。把一个偏振片覆盖在摄像头上面，转动偏振片，看看字迹是否会消失。

演示2：让一束电筒光束通过偏振片照射到屏幕上，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。

现象：“光”不会消失，电筒光束也不会消失。

师：请同学们根据刚才的现象作出判断。

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。

问题四：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：

演示1．让激光通过偏振片，看激光束亮度的变化。

演示2．让两块偏振片相交转动，让学生观察黑板上的“光”字有没有变化。

演示3. 让手电筒光束通过两块偏振片，转动偏振片，看透过的光束亮度有否变化？

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，并且确定了光应该是横波。

也说明有些光有特定的振动方向，有些光各个方向的振动情况相同 （向学生说明自然光、偏振光）

定义：

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.

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：横波只沿着某一个特定的方向振动，称为波的偏振。

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。

下面就请同学们一起来看横波对以上现象的解释。

（演示flash 课件2，）

在纸面内振动 垂直纸面的振动

?当只有一块偏振片

时，以光的传播方向

为轴旋转偏振片，透

射光的强度不变．

当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振片时要弱．

当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零.

下面我们小结一下刚才的实验和结论问题五：产生上述现象的原因