【摘 要】以預(yù)習(xí)提綱引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)自學(xué)“光的偏振”，由學(xué)生形成觀點(diǎn)，提出問(wèn)題，在課堂討論的基礎(chǔ)上形成自愿參加的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)小組，最后寫(xiě)出課程論文。
　　【關(guān)鍵詞】立體式教學(xué);偏振光;設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn);自主式學(xué)習(xí)
　　0 前言
　　大學(xué)物理教學(xué)中兩種傳統(tǒng)方式是課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在課堂教學(xué)中一個(gè)教師給幾十甚至上百學(xué)生授課，師生之間、同學(xué)之間交流較少;實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生要用3～4小時(shí)完成教師安排的實(shí)驗(yàn)題目，時(shí)間緊迫。這兩種教學(xué)模式都是以學(xué)生接受、理解、記憶的被動(dòng)式學(xué)習(xí)為主，優(yōu)點(diǎn)是教師對(duì)教學(xué)進(jìn)程易于控制。
　　教育改革的形勢(shì)提倡改變傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式，注重以學(xué)生為主體、更多的激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索的熱情，注重良好的溝通技能和團(tuán)隊(duì)合作精神的訓(xùn)練，關(guān)注學(xué)生成長(zhǎng)和全面素質(zhì)的提高。在物理實(shí)驗(yàn)中引入了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室也逐步開(kāi)放，以鼓勵(lì)學(xué)生的自主式學(xué)習(xí)與探索。
　　1 立體式教學(xué)
　　我們?cè)诖髮W(xué)物理課程的偏振光的教學(xué)中嘗試了“立體式教學(xué)”，將理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及分析總結(jié)融合起來(lái)，并充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，通過(guò)4個(gè)階段來(lái)完成一個(gè)主題內(nèi)容的教學(xué)。（1）啟發(fā)式的課前預(yù)習(xí)提綱;（2）課堂討論;（3）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn);（4）提交課程論文。
　　通過(guò)課前預(yù)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生針對(duì)一類(lèi)問(wèn)題的調(diào)查研究能力和分析能力;課堂討論培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力;設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力;提交課程論文培養(yǎng)學(xué)生的分析總結(jié)能力。從預(yù)習(xí)、課堂討論、實(shí)驗(yàn)小組的建立、實(shí)驗(yàn)方案的形成與實(shí)施、提交課程論文，整個(gè)過(guò)程是完全開(kāi)放的，以學(xué)生為中心自主完成的，教師只是指導(dǎo)者。教學(xué)過(guò)程中提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣并取得了很好的教學(xué)效果。
　　2 偏振光的立體式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐
　　2.1 偏振光的理論預(yù)習(xí)提綱
　�。�1）常見(jiàn)光源的發(fā)光機(jī)理;
　�。�2）光的偏振性;
　�。�3）偏振片的起偏與檢偏，馬呂斯定律;
　　（4）反射、折射時(shí)光的起偏與檢偏，布儒斯特定律;
　�。�5）雙折射現(xiàn)象;
　�。�6）區(qū)分自然光、線偏振光、部分偏振光的常見(jiàn)方法;
　　（7）透射光強(qiáng)與入射光強(qiáng)的比值為任意值的控制方法;
　�。�8）偏振光的應(yīng)用（對(duì)應(yīng)用的原理和效果進(jìn)行調(diào)研和總結(jié)）;
　�。�9）完成教材上的常規(guī)作業(yè).
　　2.2 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的參考題目
　　在只有常規(guī)的偏振光實(shí)驗(yàn)儀器的情況下（如光具座、偏振片、玻璃堆、鈉光燈、1/4波片、1/2波片、He-Ne激光器、天平等），收到了較好的教學(xué)效果。
　�。�1）區(qū)分普通玻璃片、偏振片、1/4波片、1/2波片;
　�。�2）確定偏振片通光方向或波片的光軸;
　　（3）測(cè)量透明或不透明材質(zhì)的折射率（材質(zhì)自備）;
　�。�4）設(shè)計(jì)光路圖，使透射光強(qiáng)為入射自然光強(qiáng)的1/n;.
　�。�5）測(cè)量旋光物質(zhì)的旋光系數(shù)、溶液濃度;
　�。�6）應(yīng)力分布探測(cè).
　　2.3 預(yù)習(xí)報(bào)告
　�。�1）常見(jiàn)光源是自然光，是大量原子的自發(fā)輻射躍遷形成的;激光為受激輻射形成的。
　�。�2）光是電磁波，是橫波，具有偏振性質(zhì)，其偏振方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的振動(dòng)方向，光束按偏振性質(zhì)可分為自然光、線偏振光和部分偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光。
　�。�3）偏振片的起偏機(jī)理為透明基片上的導(dǎo)電分子鏈將其平行方向上的光振動(dòng)分量吸收，只剩與其垂直方向的光振動(dòng)透射而起偏的[1]，對(duì)于自然光，理想的偏振片的透射光強(qiáng)為入射光強(qiáng)的1/2。
　　如果光振動(dòng)方向與偏振片透光方向的夾角為α，入射光強(qiáng)為I0，透射光強(qiáng)為I，則偏振片上的入射光強(qiáng)與投射光強(qiáng)服從馬呂斯定律：I=I0cos2α
　　根據(jù)馬呂斯定律，可以定量計(jì)算偏振片透射光與入射光的相對(duì)光強(qiáng)，利用偏振片的起偏原理也可以對(duì)一束光進(jìn)行檢偏。
　�。�4）自然光遇介質(zhì)界面時(shí)，反射光和折射光都成為部分偏振光，當(dāng)反射光和折射光垂直時(shí)，只有垂直入射面的光振動(dòng)能夠被反射，折射光為平行于入射面的光振動(dòng)為主的部分偏振光。
　　布儒斯特定律：當(dāng)反射光和折射光垂直時(shí)，反射光為垂直入射面的線偏振光.入射角稱(chēng)i0為布儒斯特角，滿(mǎn)足：
　　tani0=■
　　n■為入射媒質(zhì)折射率，n■為折射媒質(zhì)折射率。
　　根據(jù)布儒斯特定律，可以測(cè)量折射物質(zhì)的折射率;玻璃堆也可以像偏振片一樣對(duì)一束光進(jìn)行起偏或檢偏，或者對(duì)透射光強(qiáng)進(jìn)行控制。
　�。�5）雙折射現(xiàn)象
　　自然光遇晶體時(shí)分成兩束線偏振光的現(xiàn)象叫做雙折射現(xiàn)象。利用雙折射晶體做成尼科爾棱鏡，也可以對(duì)一束光進(jìn)行起偏和檢偏。利用雙折射晶體做成的1/4波片可以獲得橢圓偏振光或者圓偏振光;1/2波片可以方便地使偏振光的振動(dòng)面偏轉(zhuǎn)任意角度。
　�。�6）區(qū)分自然光、線偏振光、部分偏振光的常見(jiàn)方法可以利用偏振片、玻璃堆或者尼科爾棱鏡的任何一個(gè)置于光路中并以光路為軸旋轉(zhuǎn)360°觀察透射光強(qiáng)的變化來(lái)判斷。
　�。�7）可以通過(guò)控制兩塊偏振片或者兩個(gè)玻璃堆或者兩個(gè)尼科爾棱鏡的夾角來(lái)實(shí)現(xiàn)透射光強(qiáng)與入射光強(qiáng)的比值大小，也可以利用旋光物質(zhì)的濃度或者厚度控制偏振光的振動(dòng)方向再通過(guò)檢偏器控制透射光強(qiáng)。
　�。�8）偏振光的應(yīng)用有立體電影、太陽(yáng)鏡、照相機(jī)鏡頭反射光的過(guò)濾，利用克爾效應(yīng)做成光斷續(xù)器等。
　　2.4 課堂教學(xué)
　　以學(xué)生在自學(xué)預(yù)習(xí)中形成的觀點(diǎn)和遇到的問(wèn)題為主進(jìn)行討論，教師適當(dāng)講解，鍛煉學(xué)生的思維表達(dá)能力、傾聽(tīng)并尋找設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的合作伙伴。
　　2.5 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的觀察點(diǎn)
　�。�1）區(qū)分普通玻璃片、偏振片、1/4波片、1/2波片.首先確定與波片對(duì)應(yīng)的光源，考察點(diǎn)為普通玻璃片對(duì)垂直入射光的偏振性無(wú)明顯影響;偏振片在自然光中呈灰色;其次偏振片改變?nèi)肷渚�偏振光的透射光強(qiáng)和偏振方向;1/4波片對(duì)入射線偏振光的透射光強(qiáng)無(wú)影響，透射光可以仍是線偏振光（入射線偏振光振動(dòng)方向平行或垂直波片光軸）或者橢圓偏振光、園偏振光;1/2波片只是使入射線偏振光振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)2倍的入射光振動(dòng)面、波片光軸夾角。

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