高中物理选修3-4光的偏振

光的偏振

●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20—17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

［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20—20，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

图20—23

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：

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