光學(xué)教案第5章

/泰山學(xué)院物理與電子工程學(xué)院教案教研室電光原教研室任課班級(jí)２010物理學(xué)專業(yè)學(xué)生人數(shù)40教師閆專懷電光原教研室教師姓名：閆專懷年月日課程名稱授課專業(yè)和班級(jí)２010物理學(xué)授課章節(jié)與題目第五章?光的偏振課時(shí)10教學(xué)目的1、理解自然光和偏振光,理解線偏振光的產(chǎn)生方法和檢驗(yàn)方法。２、掌握馬呂斯定律、布儒斯特定律。3、了解雙折射現(xiàn)象及所產(chǎn)生的偏振光。４、理解偏振光的干涉原理。教學(xué)方法１、采用啟發(fā)式的教學(xué)法，由淺入深的進(jìn)行教學(xué)。2、采用多媒體教學(xué)手段：制作與教材配套的課件、運(yùn)用課件、網(wǎng)絡(luò)、錄像等手段進(jìn)行教學(xué).教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn):偏振光的定義，用馬呂斯定律和布儒斯特定律計(jì)算有關(guān)光的偏振問(wèn)題難點(diǎn)：雙折射現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理作業(yè)P267頁(yè)5.2；5。4；５．6；５.8;5．9；５.１０；５.11;5.12;5.13；5.15教學(xué)小結(jié)光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明了光的橫波性。本章著重討論偏振光的產(chǎn)生、檢定和干涉。電光原教研室教師姓名：閆專懷年月日課程名稱授課專業(yè)和班級(jí)2010物理學(xué)授課章節(jié)與題目５。1自然光與偏振光５。２線偏振光與部分偏振光課時(shí)2教學(xué)目的1、了解偏振光和自然光的表觀區(qū)別和內(nèi)在聯(lián)系2、理解光的偏振現(xiàn)象是光的橫波性最直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)教學(xué)方法1、采用啟發(fā)式的教學(xué)法，由淺入深的進(jìn)行教學(xué).2、采用多媒體教學(xué)手段：制作與教材配套的課件、運(yùn)用課件、網(wǎng)絡(luò)、錄像等手段進(jìn)行教學(xué).教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：偏振光的概念作業(yè)P266頁(yè)5。2教學(xué)小結(jié)偏振現(xiàn)象只有橫波才能產(chǎn)生，偏振光的概念學(xué)生接受需要一個(gè)過(guò)程.教學(xué)過(guò)程與內(nèi)容5．1?自然光與偏振光５.1．1光的偏振性1、偏振：振動(dòng)方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚?duì)稱性；只有橫波才有偏振現(xiàn)象.２、偏振態(tài)的種類：自然光、部分偏振光、平面偏振光(線偏振光）、圓偏振光和橢圓偏振光３、偏振面:偏振光的振動(dòng)方向與傳播方向組成的面5.1。2自然光與偏振光1、定義：光矢量在與光線垂直的平面內(nèi),各個(gè)方向機(jī)會(huì)均等，振幅相等。2、機(jī)理:原子自發(fā)輻射具有獨(dú)立性、間歇性和隨機(jī)性３、圖示

4、分量表示

=

5。2線偏振光與部分偏振光5。2.1由二向色性產(chǎn)生的線偏振光1、定義：光在傳播過(guò)程中電矢量的振動(dòng)只限于某一確定平面內(nèi)2、獲得方法：自然光通過(guò)起偏器３、圖是：4、晶體的二向色性、透振方向、偏振片、

起偏器、檢偏器馬呂斯定律：1、描述:平面偏振光通過(guò)檢振器后，透射光強(qiáng)度隨角(線偏振光電矢量的震動(dòng)方向和起偏器的透振方向的夾角）變化的這種規(guī)率２、表達(dá)式：

5.２。２部分偏振光1、定義：光矢量在與光線垂直的平面內(nèi),各個(gè)方向機(jī)會(huì)均等,振幅不相等2、獲得:自然光在介質(zhì)表面反射，當(dāng)入射角時(shí)反射光的偏振態(tài)為部分偏振光3、分量表示：

４、圖示:

5、偏振度

布儒斯特定律：1、布儒斯特角

2、布儒斯特定律的表達(dá)式

3、自然光以布儒斯特角入射時(shí)反射光為線偏振光５。2.3透射光的偏振態(tài)教學(xué)后記電光原教研室教師姓名：閆專懷年月日課程名稱授課專業(yè)和班級(jí)２0１0物理學(xué)授課章節(jié)與題目光通過(guò)單軸晶體時(shí)的雙折射現(xiàn)象光在晶體中的波面課時(shí)2教學(xué)目的明確單軸晶體的光軸、主截面和振動(dòng)面的意義;尋常光和非常光的性質(zhì)掌握單軸晶體中的惠更斯作圖法確定光在單軸晶體內(nèi)的傳播方向教學(xué)方法1、采用啟發(fā)式的教學(xué)法，由淺入深的進(jìn)行教學(xué)。２、采用多媒體教學(xué)手段：制作與教材配套的課件、運(yùn)用課件、網(wǎng)絡(luò)、錄像等手段進(jìn)行教學(xué).教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：?jiǎn)屋S晶體的雙折射現(xiàn)象，尋常光和非常光.作業(yè)P２67頁(yè)5.4;5．6教學(xué)小結(jié)晶體中的光軸是一個(gè)十分重要的概念，主截面和主平面的概念學(xué)生容易混淆,理解尋常光和非常光的物理含義。教學(xué)過(guò)程與內(nèi)容5。3光通過(guò)單軸晶體時(shí)的雙折射現(xiàn)象5.3.１雙折射現(xiàn)象（光垂直方解石表面入射時(shí)折射光分成兩束出射）１、尋常光(ｏ光）：在雙折射中遵從折射定律的那束光

2、非常光（ｅ光）：雙折射中違背折射定律的那束光

３、光軸：晶體內(nèi)存在著一些特殊的方向,沿著這些方向傳播的光并不發(fā)生雙折射，晶體內(nèi)平行于這些特殊方向的任何直線叫做晶體的光軸5.3。2光軸主平面與主截面1、單軸晶體：只有一個(gè)光軸的晶體2、晶體的主平面：在單軸晶體中，包含晶體光軸和一條給定光線的平面叫做與這條光線相對(duì)應(yīng)的晶體的主平面３、晶體的主截面：包含晶體光軸和界面法線的平面叫主截面5。3.3ｏ光和e光的相對(duì)光強(qiáng)1、性質(zhì)：ｏ光和e光都是線偏振光,o光的振動(dòng)面垂直于自己的主截面，e光的振動(dòng)面平行自己的主截面,僅當(dāng)光軸位于入射面內(nèi)時(shí),這兩個(gè)主截面才嚴(yán)格地互相重合。2、ｏ光的強(qiáng)度

３、ｅ光的強(qiáng)度

４、總光強(qiáng)

三、例題強(qiáng)度為的自然光，垂直入射到方解石晶體上后又垂直入射到另一塊完全相同的晶體上。兩塊晶體主截面之間的夾角為，試求當(dāng)分別等于時(shí)，最后透射出來(lái)的光束的相對(duì)強(qiáng)度(不考慮反射、吸收的損失)

5.4光在晶體中的波面光在晶體中的波面:１、晶體的微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)成晶體的原于、離子或分子可以認(rèn)為是各向異性的振子。它們?cè)谌齻€(gè)完全一定的互相垂直的方向上具有三個(gè)一般說(shuō)來(lái)不同的固有頻率、和.對(duì)于單軸晶體，為平行于晶體的光軸方向的固有振動(dòng)頻率,、為垂直于光軸方向的固有頻率。2、o光的波面o光的振動(dòng)方向垂直于主截面，沿一切方向傳播的速度都相同,o光的波面是一個(gè)球面。３、光的波面

e光的振動(dòng)方向平行于主截面，沿光軸方向的速度為，垂直于光軸方向的速度為，在任何其它方向的傳播速度v’介于和之間;E光的波面是旋轉(zhuǎn)橢球面,它和一個(gè)主截面的交線是橢圓.

４、正晶體：光在正晶體中傳播時(shí)，e光的速度在除光軸外的任何方向上都比o光小

5、負(fù)晶體、光在負(fù)晶體中傳播時(shí),e光的速度在除光軸外的任何方向上都比ｏ光大教學(xué)后記電光原教研室教師姓名:閆專懷年月日課程名稱授課專業(yè)和班級(jí)20１0物理學(xué)授課章節(jié)與題目５．５光在晶體中的傳播方向５.6偏振器件課時(shí)2教學(xué)目的掌握單軸晶體中光的傳播方向理解偏振器件的制作原理教學(xué)方法1、采用啟發(fā)式的教學(xué)法,由淺入深的進(jìn)行教學(xué)。2、采用多媒體教學(xué)手段：制作與教材配套的課件、運(yùn)用課件、網(wǎng)絡(luò)、錄像等手段進(jìn)行教學(xué).教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：尼科耳棱鏡的工作原理作業(yè)P２6７頁(yè)5.8教學(xué)小結(jié)了解光在晶體中的傳播方向，為下一節(jié)波片打下基礎(chǔ)。尼科耳棱鏡是用來(lái)獲得線偏振光的主要儀器之一，其優(yōu)點(diǎn)是可以取得嚴(yán)格的線偏振光,且透明無(wú)色。教學(xué)過(guò)程與內(nèi)容5.５光在晶體中的傳播方向5.５.1光在晶體中的傳播方向（單軸晶體）１、由作圖法確定光光在晶體中的傳播方向2、ｏ光的傳播方向垂直于o光的波面3、e光的傳播方向不垂直于e光的波面（除光軸方向和垂直于光軸方向外）４、幾個(gè)特殊情況的傳播方向（如圖）5．５．２單軸晶體的主折射率1、o光的折射率2、ｅ光的主折射率(ｅ光沿垂直于光軸方向傳播時(shí)）

3、討論

對(duì)于負(fù)晶體,e光的主折射率小于ｏ光的折射率，對(duì)于正晶體,反之。四、例題１、書上例題５.6偏振器件元件的原理

利用晶體的雙折射特性：1、光都是平面偏振光；2、一般來(lái)說(shuō)，兩束光的傳播速度不一樣5．６。1尼科耳棱鏡a）

結(jié)構(gòu)b)

原理ｃ)

應(yīng)用作為起偏器、檢偏器d）

正交尼科耳e)

平行尼科耳5。6．2沃拉斯頓棱鏡a）

結(jié)構(gòu)b）

原理5．6。3波片

表面平行的單軸晶體，其光軸與晶體表面平行時(shí)，o光和e光沿同一方向傳播,我們把這祥的晶體叫做波片a)

理論計(jì)算出射時(shí)o光和e光的位相差

b）四分之一波片波片的厚度滿足

時(shí)光通過(guò)四分之一波片后，o光和ｅ光的位相差。c）半波片晶片的厚度使兩束光引入的光程差為引入的位相差為d）半波片的性質(zhì)入射的平面偏振光的振動(dòng)面和晶體主截面之間的夾角為時(shí),則透射出來(lái)的平面偏振光的振動(dòng)面從原來(lái)的方位轉(zhuǎn)過(guò)角。

教學(xué)后記電光原教研室教師姓名：閆專懷年月日課程名稱授課專業(yè)和班級(jí)２010物理學(xué)授課章節(jié)與題目５.7橢圓偏振光和園偏振光5.8偏振態(tài)的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)課時(shí)２教學(xué)目的掌握產(chǎn)生線偏振光、園偏振光和橢圓偏振光的條件學(xué)會(huì)利用波片和檢偏器來(lái)產(chǎn)生和檢定各種偏振光的原理和方法教學(xué)方法1、采用啟發(fā)式的教學(xué)法，由淺入深的進(jìn)行教學(xué).2、采用多媒體教學(xué)手段：制作與教材配套的課件、運(yùn)用課件、網(wǎng)絡(luò)、錄像等手段進(jìn)行教學(xué)。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：產(chǎn)生園偏振光和橢圓偏振光的條件難點(diǎn)：偏振態(tài)的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)作業(yè)Ｐ267頁(yè)５．9;5。1０;5.11；５.12教學(xué)小結(jié)橢圓偏振光和園偏振光的產(chǎn)生應(yīng)注意以下幾點(diǎn):１、入射光必須是嚴(yán)格的線偏振光。2、垂直入射到晶體表面。３、晶體光軸與晶體表面平行，4、對(duì)園偏振光還要求入射光的電矢量振動(dòng)與1／4波片成45°角。教學(xué)過(guò)程與內(nèi)容5.7橢圓偏振光和園偏振光５。7．11、右旋橢圓偏振光２、左旋橢圓偏振光3、圖示５.7.2圓偏振光和橢圓偏振光的獲得5。７。3

自然光改造成橢圓偏振光或園偏振光１、橢圓偏振器：一個(gè)恰當(dāng)取向的起偏器(透振方向不平行也不相互垂直）和一塊波晶片的串接組合2、圓偏振器：透振方向與光軸成４5度的一個(gè)起偏器和一塊四分之一波晶片的串接組合橢圓偏振光的3、橢圓偏振光的獲得

自然光線偏振光橢圓偏振光

即自然光橢圓偏振光4、圓偏振光的獲得

自然光（振動(dòng)方向與波片光軸成角)線偏振光圓偏振光即自然光圓偏振光5。８偏振態(tài)的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)５.8.1線偏振光的檢驗(yàn)1、線偏振光通過(guò)偏振片時(shí)透射光的強(qiáng)度

是當(dāng)線偏振光的振動(dòng)方向和偏振片的透振方之間的夾角

2、消光：上試中時(shí)，透射光的強(qiáng)度為零。5。8.2園偏振光和橢圓偏振光的檢驗(yàn)入射光四、例題1、如果一個(gè)二分之一波片或四分之一波片的光軸與起偏振器的偏振方向成30度角，試問(wèn)從二分之一波片還是從四分之一波片透射出來(lái)的光將是：（1)線偏振光；（２)圓偏振光;(3)橢圓偏振光?為何？

2、在兩個(gè)正交尼克耳棱鏡N1和N2之間垂直插入一塊波晶片，發(fā)現(xiàn)N２后面有光出射.但當(dāng)N2繞入射光向順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)后,N2的視場(chǎng)全暗，此時(shí),把波晶片也繞入射光向順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)，N２的視場(chǎng)又亮了，（1）這是什么性質(zhì)的波晶片;（2)N2要轉(zhuǎn)過(guò)多大的角度才能使N2的視場(chǎng)又變?yōu)槿担?.8。3補(bǔ)償器教學(xué)后記?電光原教研室教師姓名：閆專懷年月日課程名稱授課專業(yè)和班級(jí)２０1０物理學(xué)授課章節(jié)與題目5。9偏振光的干涉課時(shí)2教學(xué)目的理解偏振光的干涉原理教學(xué)方法1、采用啟發(fā)式的教學(xué)法，由淺入深的進(jìn)行教學(xué)。2、采用多媒體教學(xué)手段：制作與教材配套的課件、運(yùn)用課件、網(wǎng)絡(luò)、錄像等手段進(jìn)行教學(xué)。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn):偏振光的干涉原理作業(yè)P2６7頁(yè)５．1３;5。１５教學(xué)小結(jié)偏振光的干涉必須滿足頻率相同、振動(dòng)方向基本相同、有恒定的相位差。教學(xué)過(guò)程與內(nèi)容５.9偏振光的干涉5.9．１單色自然光通過(guò)一個(gè)偏振片以后,垂直射在光軸平行于表面的晶片，從晶片出來(lái)的是兩束傳播方向相同、振動(dòng)方向相互垂直、頻率相等、有恒定相位差的線偏振光。5。9.2線P1∥Ｐ２時(shí)幾種情況：⑴當(dāng)晶片厚度均勻時(shí)，光屏上強(qiáng)度相同。旋轉(zhuǎn)晶片（即改變?chǔ)龋瑥?qiáng)度發(fā)生變化;旋轉(zhuǎn)偏振片時(shí)，強(qiáng)度也發(fā)生變化。⑵晶片一定時(shí),?φ與入射光波長(zhǎng)有關(guān)。當(dāng)白光入射時(shí),某些波長(zhǎng)的光滿足相長(zhǎng)干涉條件、某些波長(zhǎng)的光滿足相消干涉條件