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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 光的偏振 激光教学设计
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 光的偏振 激光教学设计，共5页。教案主要包含了偏振，光的偏振，偏振现象的应用等内容，欢迎下载使用。
教学目标
(1)通过观察光的偏振现象，知道光是横波。
(2)知道偏振光和自然光的区别，能运用偏振知识解释生活中的一些常见光学现象。
教学重难点
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，形成概念明确的规律，并在应用中深化对知识的理解。
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，偏振片两片，PPT课件。
教学过程
新课引入
(多媒体辅助)教师：展示课件提出问题：在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么？
讲授新课
(复习横波和纵波的概念)
教师：同学们回忆一下机械波的内容，举例说说什么是横波？什么是纵波？
学生：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在一条直线上的波叫纵波，像水平悬挂的弹簧一端振动时形成的沿弹簧传播的波。
教师：对学生的回答进行肯定，并展示课件。
一 偏振
(多媒体辅助)教师展示课件，介绍偏振现象与偏振方向的概念，同时要强调偏振现象是横波独有的现象。
偏振现象：不同的横波，传播方向相同，振动方向不同的现象。
例如一列横波沿水平方向传播，质点在竖直平面内可能沿着上下方向振动，也可能沿着左右方向振动，也可能沿着任何其他方向振动。
偏振方向：横波的振动方向。
演示实验一：
教师演示课本实验：取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，就在软绳上形成一列横波，让软绳穿过一块带有狭缝的木板；将软绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波。
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。
现象：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。
教师补充：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。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。
二 光的偏振
教师：通过前几节课的学习，我们知道光是一种波，那么光是横波还是纵波？我们如何验证？
(教师介绍偏振片，可以将偏振片分发给学生，也可多媒体辅助展示课件)
教师：请大家看这个薄片我们把它叫做偏振片，它上面有一个特殊的方向称为透振方向，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。
偏振片对光波的作用就像实验一中的狭缝对于机械波的作用，我们利用偏振片代替实验一中带有狭缝的木板就可以判断光波是横波还是纵波。
演示实验二：
(教师演示实验，并引导学生认真观察随着偏振片转动屏上光照强度的变化)
让阳光或灯光通过偏振片P，在P的另一侧观察透射光；以光的传播方向为轴旋转偏振片P，在P的另一侧观察透射光的强度变化吗？
现象1：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。
教师：同学们能由此得到什么结论吗？
学生：光是纵波。
教师：怎么得到这个结论的呢？
学生：与前面纵波实验类比得到的。
教师：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)
在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，观察通过两块偏振片的透射光的强度变化。
现象2：当Q的透振方向与P的透振方向一致时，透射光强度最大；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。
教师：现在大家能判断光是横波还是纵波了吗？
学生：能，是横波。
教师：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。通过偏振片后，这种光就只能沿着一个特定方向振动，这种光叫作偏振光。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，例如自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也有变化。
三 偏振现象的应用
(多媒体辅助)光的偏振现象的应用
(1)拍摄；由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常使景像不清楚。如果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)观看立体电影。在放映时，每个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振方向相互垂直。观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的偏振方向与左面放像机上的偏振方向相同；右眼偏振片的偏振方向与右面放像机上的偏振方向相同。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。
典题剖析
例1 (多选)如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则( )
A．图中a光为偏振光
B．图中b光为偏振光
C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮
D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮
答案：BD
解析：自然光沿各个方向发散是均匀分布的。通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光，选项A错误；它通过A偏振片后，即变为偏振光，选项B正确；设通过A的光沿竖直方向振动，若B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，则P点无光亮，将B转过180°后，P处仍无光亮，选项C错误；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过沿竖直方向振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮。选项D正确。
课堂小结
教学目标
(1)通过观察光的偏振现象，知道光是横波。
(2)知道偏振光和自然光的区别，能运用偏振知识解释生活中的一些常见光学现象。
教学重难点
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，形成概念明确的规律，并在应用中深化对知识的理解。
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，偏振片两片，PPT课件。
教学过程
新课引入
(多媒体辅助)教师：展示课件提出问题：在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么？
讲授新课
(复习横波和纵波的概念)
教师：同学们回忆一下机械波的内容，举例说说什么是横波？什么是纵波？
学生：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在一条直线上的波叫纵波，像水平悬挂的弹簧一端振动时形成的沿弹簧传播的波。
教师：对学生的回答进行肯定，并展示课件。
一 偏振
(多媒体辅助)教师展示课件，介绍偏振现象与偏振方向的概念，同时要强调偏振现象是横波独有的现象。
偏振现象：不同的横波，传播方向相同，振动方向不同的现象。
例如一列横波沿水平方向传播，质点在竖直平面内可能沿着上下方向振动，也可能沿着左右方向振动，也可能沿着任何其他方向振动。
偏振方向：横波的振动方向。
演示实验一：
教师演示课本实验：取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，就在软绳上形成一列横波，让软绳穿过一块带有狭缝的木板；将软绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波。
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。
现象：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。
教师补充：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。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。
二 光的偏振
教师：通过前几节课的学习，我们知道光是一种波，那么光是横波还是纵波？我们如何验证？
(教师介绍偏振片，可以将偏振片分发给学生，也可多媒体辅助展示课件)
教师：请大家看这个薄片我们把它叫做偏振片，它上面有一个特殊的方向称为透振方向，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。
偏振片对光波的作用就像实验一中的狭缝对于机械波的作用，我们利用偏振片代替实验一中带有狭缝的木板就可以判断光波是横波还是纵波。
演示实验二：
(教师演示实验，并引导学生认真观察随着偏振片转动屏上光照强度的变化)
让阳光或灯光通过偏振片P，在P的另一侧观察透射光；以光的传播方向为轴旋转偏振片P，在P的另一侧观察透射光的强度变化吗？
现象1：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。
教师：同学们能由此得到什么结论吗？
学生：光是纵波。
教师：怎么得到这个结论的呢？
学生：与前面纵波实验类比得到的。
教师：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)
在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，观察通过两块偏振片的透射光的强度变化。
现象2：当Q的透振方向与P的透振方向一致时，透射光强度最大；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。
教师：现在大家能判断光是横波还是纵波了吗？
学生：能，是横波。
教师：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。通过偏振片后，这种光就只能沿着一个特定方向振动，这种光叫作偏振光。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，例如自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也有变化。
三 偏振现象的应用
(多媒体辅助)光的偏振现象的应用
(1)拍摄；由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常使景像不清楚。如果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)观看立体电影。在放映时，每个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振方向相互垂直。观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的偏振方向与左面放像机上的偏振方向相同；右眼偏振片的偏振方向与右面放像机上的偏振方向相同。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。
典题剖析
例1 (多选)如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则( )
A．图中a光为偏振光
B．图中b光为偏振光
C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮
D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮
答案：BD
解析：自然光沿各个方向发散是均匀分布的。通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光，选项A错误；它通过A偏振片后，即变为偏振光，选项B正确；设通过A的光沿竖直方向振动，若B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，则P点无光亮，将B转过180°后，P处仍无光亮，选项C错误；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过沿竖直方向振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮。选项D正确。
课堂小结
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