双折射现象教学文案
《光的折射》公开课教案
《光的折射》公开课教案一、教学目标1. 让学生了解光的折射现象，掌握折射定律。
2. 培养学生运用光学知识解决实际问题的能力。
3. 引导学生通过实验探究，提高动手能力和观察能力。
二、教学内容1. 光的折射现象2. 折射定律3. 折射在生活中的应用三、教学重点与难点1. 重点：光的折射现象，折射定律2. 难点：光的折射现象的原理及应用四、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生探究光的折射现象。
2. 利用实验演示，让学生直观地了解折射定律。
3. 结合实际生活中的例子，让学生感受折射的应用。
五、教学过程1. 导入：通过一个彩虹现象的视频，引发学生对光的折射现象的好奇心。
2. 新课：讲解光的折射现象，介绍折射定律。
3. 实验演示：让学生观察折射定律的实验过程，理解实验原理。
4. 案例分析：分析生活中的一些折射现象，如透镜、眼镜等。
5. 练习与讨论：布置一些有关光的折射的练习题，让学生巩固所学知识。
六、光的折射在各种领域的应用1. 教学目标让学生了解光的折射在日常生活和科技领域的应用。
培养学生运用光学知识理解和解释周围世界的习惯。
2. 教学内容光的折射在自然界中的应用，如彩虹、海市蜃楼。
光的折射在人类生活中的应用，如眼镜、照相机、望远镜。
光的折射在现代科技中的应用，如光纤通信、激光技术。
3. 教学方法采用案例分析法，通过具体实例讲解光的折射应用。
利用多媒体展示图片和视频，增强学生对光的折射现象的理解。
七、折射现象的探究实验1. 教学目标让学生通过实验亲身体验光的折射现象。
培养学生的实验操作能力和科学探究精神。
2. 教学内容设计实验步骤，让学生观察和记录折射现象。
分析实验结果，验证折射定律。
3. 教学方法采用实验教学法，引导学生动手操作，观察现象。
鼓励学生提出问题，并进行小组讨论。
八、折射定律的数学表达及其推导让学生掌握折射定律的数学表达式。
培养学生运用数学工具解决光学问题的能力。
2. 教学内容介绍斯涅尔定律及其数学表达式。
物理论文-双折射现象
双折射现象Double Refraction Phenomenon摘要：通过上述实验以及课本的讲解，我们知道，双折射现象是由于e光在各向异性的介质中各个方向折射率不相同导致的，由此引出两个问题：1．同一光源发出的光为什么有o光和e光的区别？2．为什么e光在各向异性的介质中各个方向折射率会有区别？Abstract：Through the experiment above and the exposition in the text book,we knew the reason of double refraction phenomenon is that the refractive index of especial light differed in each direction. Thereout we got two questions,1.Why there is ordinary light and especial light from the same lamp-house ?2.Why the refractive index of especial light differed in each direction in an anisotropicmedium?关键字：双折射单晶体O光E光Key Word:Double Refraction Single CrystalOrdinary Light Especial Light把一块普通玻璃片放在有字的纸上，通过玻璃片看到的是一个字成一个象。
这是通常的光的折射的结果。
如果改用透明的方解石（化学成分是CaCO3）晶片放到纸上，看到的却是一个字呈现双象（如图1）。
这说明光进入方解石后分成了两束。
这种一束光射入各向异性介质时，折射光分成两束的现象称为双折射现象。
图1 图2同一光源发出的光经过同一介质却分成了两条光路，这显然违背了光的折射定律，为了研究这一现象，我们做以下实验（图2）。
12.4 光的双折射现象
由于晶体的各向异性的性质， 光和 光和e光在晶体中的传播速度 由于晶体的各向异性的性质，o光和 光在晶体中的传播速度 是不同的，o光沿各个方向的速率相同，所以在晶体中任意一 是不同的， 光沿各个方向的速率相同， 光沿各个方向的速率相同 点所引起的子波波面是一球面； 光沿各个方向的速率不同 光沿各个方向的速率不同， 点所引起的子波波面是一球面；e光沿各个方向的速率不同， 所以在晶体中任意一点所引起的子波波面是一旋转椭球面。 所以在晶体中任意一点所引起的子波波面是一旋转椭球面。 两束光只有在沿光轴方向传播时，它们的速率才相等， 两束光只有在沿光轴方向传播时，它们的速率才相等，因此 上述两子波波面在光轴上相切，在垂直于光轴的方向，两束 上述两子波波面在光轴上相切，在垂直于光轴的方向， 光的速率相差最大。 光的速率相差最大。 光轴 光轴 e光 光 o光 光
(1) 寻常光 ---- o光 光
服从折射定律，沿各方向的光的传播速度相同， 服从折射定律，沿各方向的光的传播速度相同，各向折 相同，为偏振光。 射率 no 相同，为偏振光。
(2)非常光 ---- e光 非常光 光
不服从折射定律，沿各方向的光的传播速度不相同， 不服从折射定律，沿各方向的光的传播速度不相同，各 不相同，为偏振光。 向折射率 ne 不相同，为偏振光。
78 102
n+
注意： 注意：
O光与 光都有各自的主平 光与e光都有各自的主平 光与 入射面在主截面内时， 面，入射面在主截面内时，O 光e光的主平面重合并同在主 光的主平面重合并同在主 截面内。 截面内。 入射面在主截面内时， 光 光的 入射面在主截面内时，o光e光的 振动面互相垂直且 光为振动面垂 振动面互相垂直且o光为振动面垂 直于主截面的偏振光； 光为振 直于主截面的偏振光； e光为振 动面平行于主截面的偏振光. 动面平行于主截面的偏振光
双折射_实验报告
一、实验目的1. 理解双折射现象，掌握双折射实验的基本原理和操作方法。
2. 学习利用尼科尔棱镜观察双折射现象，观察和分析不同物质的折射率。
3. 理解光的偏振现象，掌握布儒斯特定律。
二、实验原理1. 双折射现象：当一束光线入射到各向异性介质（如晶体）时，光线在介质中传播方向会发生改变，形成两束折射光线，这种现象称为双折射现象。
2. 尼科尔棱镜：尼科尔棱镜是一种特殊的偏振片，其作用是使一束非偏振光分解为两束相互垂直的偏振光。
3. 布儒斯特定律：当一束光线入射到介质表面时，若入射角等于布儒斯特角，则反射光为完全偏振光。
三、实验器材1. 尼科尔棱镜2. 双折射晶体（如方解石）3. 平行光管4. 光具座5. 量角器6. 毛玻璃7. 铅笔8. 记录纸四、实验步骤1. 将平行光管置于光具座上，调整光源，使光束平行。
2. 将双折射晶体放置在平行光管的光路上，调整晶体位置，使光束穿过晶体。
3. 在晶体后面放置尼科尔棱镜，调整尼科尔棱镜，使晶体出射的光束通过棱镜。
4. 观察光束在尼科尔棱镜后面的现象，记录观察结果。
5. 改变入射角，重复步骤4，观察不同入射角下的现象。
6. 记录观察结果，包括光束在尼科尔棱镜后面的现象、入射角、反射光和折射光的情况。
7. 利用布儒斯特定律，计算晶体的折射率。
五、实验数据及结果1. 观察结果：入射角/度尼科尔棱镜后面的现象0 光束穿过晶体后无变化30 光束穿过晶体后变为两束光线45 光束穿过晶体后变为两束相互垂直的光线60 光束穿过晶体后变为两束光线，其中一束光线在晶体内部发生偏振90 光束穿过晶体后变为两束光线，其中一束光线在晶体内部发生偏振2. 计算折射率：根据布儒斯特定律，入射角等于布儒斯特角时，反射光为完全偏振光。
设入射角为θB，折射率为n，则有tanθB = n。
由观察结果可知，当入射角为45度时，光束穿过晶体后变为两束相互垂直的光线，此时入射角等于布儒斯特角。
因此，n = tan45° = 1。
八年级《光的折射现象》教案、教学设计
-对学生进行个别辅导，关注学生的个体差异，确保每个学生都能掌握本章节的知识。
3.教学评价：
-采用多元化的评价方式，包括课堂表现、实验报告、小组讨论等，全面评估学生的学习效果。
-设计具有挑战性的课后作业，鼓励学生独立思考，巩固所学知识。
1.请学生结合本节课所学内容，选取生活中的一个光的折射现象，如水中物体看起来比实际位置浅、插入水中的物体看起来弯曲等，写一篇小论文。要求分析现象产生的原因，并运用折射定律进行解释。
2.设计一道关于光的折射现象的实验题目，要求学生根据实验目的，自行设计实验步骤、实验器材，并预测实验结果。实验完成后，撰写实验报告，分析实验结果与预期是否一致，如有差异，探讨可能的原因。
八年级《光的折射现象》教案、教学设计
一、教学目标
（一）知识与技能
1.理解并掌握光的折射现象的定义，了解光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的原因。
2.学习并掌握折射定律，能够运用折射定律解释日常生活中与光的折射相关的现象。
3.能够运用光的折射知识，分析、解决实际问题，例如：水池变浅、水中筷子变弯等现象。
4.最后，结合实例分析，让学生了解光的折射在生活中的应用，如眼镜、放大镜等。
（三）学生小组讨论
在学生小组讨论环节，我将组织学生进行以下活动：
1.将学生分成若干小组，每组讨论一个生活中的光的折射现象，如为什么池水看起来比实际的浅等。
2.各小组通过实验、查阅资料等方式，探讨光的折射规律及其应用。
3.每个小组汇报讨论成果，分享对本章节知识的理解和心得。
4.通过实验操作，培养学生的观察、分析、总结能力，提高学生的科学素养。
北师大版八年级全一册《探究光的折射现象》教案及教学反思
北师大版八年级全一册《探究光的折射现象》教案及教学反思一、教学目标1.知道什么是光的折射现象；2.掌握光线从空气到水和从水到空气的折射定律；3.培养学生的观察力、实验能力、合作能力和口头表达能力。
二、教学内容和重点教学内容：光的折射现象及折射定律教学重点：掌握光线从空气到水和从水到空气的折射定律三、教学方法和手段教学方法：导入法、实验法、小组合作学习法、口头表达法。
教学手段：黑板、橡皮球、明炉、三棱镜、水、尺子四、教学过程1. 导入（5分钟）介绍光的折射现象，引导学生观察周围的物体，并引导学生思考为什么我们能看到物体。
2. 实验操作（30分钟）实验一：空气到水的折射定律1.将明炉放在桌子上，点燃明炉。
2.从明炉上方取出橡皮球，正对着实验桌上的水，观察橡皮球在水中的位置。
3.用三棱镜掰开空气和水的交界处，观察橡皮球从空气到水的位置变化情况。
4.用尺子测量入射角和折射角，计算出折射角的正切值。
实验二：水到空气的折射定律1.将明炉放在桌子上，点燃明炉。
2.将橡皮球放在水面上，观察橡皮球在水中的位置。
3.用三棱镜掰开水和空气的交界处，观察橡皮球从水到空气的位置变化情况。
4.用尺子测量入射角和折射角，计算出折射角的正切值。
3. 小组讨论与总结（15分钟）将学生分为小组，讨论实验结果和折射定律。
梳理实验过程，提取经验和总结结论。
4. 课堂表现评估（10分钟）要求学生在全班面前口头表达自己小组的实验结果和经验，以及对光的折射现象和折射定律的理解。
同时课堂笔记也要求同步记录。
五、教学反思通过这次教学，我深刻体会到折射是一个比较严谨的物理概念，教学中要注意直观和抽象的融合。
通过实验，学生可以锻炼自己的观察力和操作能力，使折射定律的概念更加具体化。
在课堂讨论中，学生相互合作，互相帮助，共同探讨折射定律，师生互动性强，参与性也很高，教学效果很好。
同时，对于课程深度的控制，也是需要注意的一点。
折射定律需要用到比较高级的数学知识，但是我们可以通过简便的计算方式，让学生更好地体会物理定律。
《双折射现象》课件
通过利用晶体或塑料等材料制造的特殊透镜，可以实现对不同偏振状态
光的分离和操控。
02
光学通信
在光纤通信中，双折射现象可用于实现光的偏振复用，从而提高通信容
量和传输速率。通过在光纤中引入双折射效应，可以实现信号的并行传
输和信号的解调。
03
光学传感
双折射现象还可以应用于光学传感领域，如压力、温度、磁场等物理量
的测量。通过利用双折射现象对光的偏振状态的影响，可以实现对物理
量的敏感测量。
02
双折射现象的物理原理
光的波动性
光的波动性是指光在传播过程中表现出的振动特性。光波是一种横波，具有振动 方向与传播方向垂直的特性。
当光波通过某些介质时，由于介质中分子或原子对光的振动方向产生影响，导致 光波的振动方向发生变化，从而影响光的传播方向。
光的偏振
光的偏振是指光波的振动方向在某一特定平面内。自然光中 ，光波的振动方向是随机的，但在特定条件下，光波的振动 方向可以被限制在某一特定平面内。
偏振光在某些介质中传播时，其传播方向会受到介质中分子 或原子的影响，从而表现出不同的光学性质。
双折射的物理机制
双折射是指当光线通过某些晶体或其它双折射介质时，光波会分裂成两 个偏振方向相互垂直、传播速度不同的光线，这种现象称为双折射。
双折射现象在光学通信和信息处理中有重要的应用，如光子晶体光纤、量子通信等，利用双折射现象可 以实现高速、大容量的信息传输和处理。
双折射现象的研究趋势与展望
探索新型双折射材料
随着科技的发展，新型材料的不断涌现，探索具有更高双折射 系数、更稳定的新型双折射材料是未来的研究趋势之一。
深入研究双折射机制
目前对双折射机制的理解还不够深入，未来需要进一步深 入研究光与物质相互作用机制，揭示双折射现象的本质。
第3讲 双折射现象
双折射现象
将天然的方解石晶体按一定的要求加工成两块直角棱 镜,然后再用特种树胶(n=1.53)把它们粘合起来制成一块 斜长方形的光学棱镜.
no 1.65 ne 1.48
ne n no
双折射现象
例. 用方解石割成一个60的正三角形棱镜,光轴垂直于 棱镜的正三角形截面.设非偏振光的入射角为i,而e光在棱 镜内的折射线与镜底边平行,求入射角i,并在图中画出 o 光的光路.(已知no=1.49,ne=1.66)
解: 设 e 光的折射角为e,由图得
60
e 90 60 30 由折射定律得
i o e
e
o
sin i ne sin e 1.49 sin 30 0.745
i 4810
sin
i
no
sin
o
sin
o
sin i no
sin 4810
0.449
1.66
o 2640
恒量
在不同方向传播速率ue不相同
ne
c ue
恒量
二、几个重要概念
1. 晶体的光轴
晶体内uo=ue的特殊方向 2. 正晶体和负晶体
单轴晶体 双轴晶体
o光波面: 球面 e光波面: 椭球面
双折射现象
光轴
光轴
ue
uo
uo
ue
正晶体 u0 > ue no< ne
负晶体 u0 < ue no> ne
3. 晶体的主截面 光轴与晶面法线组成 的平面. 入射线在主截 面内时,两条折射线均 在主截面内.
光线的主平面折射光与光轴构成的平面它的主平面光振动它的主平面光振动一般二者主平面不重合oe光振动不垂直入射面主截面e光的主平面o光的主平面双折射现象入射面主截面oe光主平面重合光轴入射线在同一平面主截面二者互相垂直特例
光学 双折射 教案
《光学》电子教案§5-3 光通过单轴晶体时的双折射现象一、双折射现象 1、什么叫双折射现象1669年，巴托里奴斯发现，一束光进入方解石（晶体）后产生两束折射光，我们将一束光进入晶体后产生两束折射光的现象，叫双折射现象。
2、寻常光和非常光一束光垂直晶面入射，折射光中一束遵守折射定律，另一束不遵守折射定律。
遵从折射定律的光线称为寻常光线，简称o 光， 不遵从折射定律的光线称为非常光线，简称e 光，不遵从折射定律的含义：1°，常数 21i i sin /sin ，2°折射面与入射面不一定重合。
寻常光和非常光都是平面偏振光。
二、光轴与主截面1、光轴：在晶体内常有一个或两个固定的方向，光在晶体内沿着这一方向传播时，不发生双折射，这一方向称为晶体的光轴。
注意：光轴仅标志一定的方向，并不限于某一条特殊的直线。
单轴晶体、双轴晶体 2、主截面包含光轴和一条给定光线的平面，叫作与这条光线相对应的晶体的主截面。
通过o 光和光轴所作的平面称为o 光的主截面。
通过e 光和光轴所作的平面称为e 光的主截面。
O 光垂直于自己的主截面；e 光平行于自己的主截面。
光轴位于入射面内，o 光和e 光的主截面重合，一般情况下不重合，但夹角很小，看作重合。
三、o 光和e 光的相对强度1、用自然光照射，o 光和e 光强度相等。
2、用平面光（偏振光）照射，情况又如何？入射偏振光的振幅为A ， 其振动面与主截面夹角为θ⎩⎨⎧θ=θ=sin A A cos A A 0e θ=2e 0tg I /I 晶体转动，改变θ角光束若粗些，有重迭部分，晶体旋转时，重迭部分光强不变。
θ=220sin A I θ=22e cos A I I A )cos (sin A I I 2222e 0==θ+θ=+例：强度为I 的自然光，垂直入射到方解石晶体上后又垂直入射到另一块完全相同的晶体上。
两块晶体的主截面之间的夹角为α，试求当α分别等于30°时，最后透射出来的光束的相对强度（不考虑反射、吸收等损失）。
17.11光的双折射现象
17.11 光的双折射现象
3 主截面： 光轴与晶面法线组成的平面 入射线在主截面内时,两条折射线均在主截 面内
光轴
109
71
71
光轴
109
e光
o光
17.11 光的双折射现象
四 正晶体与负晶体 o光波面:球面 e光波面:旋转椭 球面 光轴方向相切 ( vo ve )
光轴 光轴
*
17.11 光的双折射现象
一 晶体的双折射现象 双折射现象:光进入各向异性介质(双折射 晶体)时,介质中出现o光和e光两条折射光线.
17.11 光的双折射现象
折射定律
双折射现象
方解石晶体
i
n
玻璃
动 光 学 波动光学
sin i n 恒量 sin
17.11 光的双折射现象
o
e
o
e
o、e光均为
2 寻常光线: 在晶体中各方向上传播速度相 同. c no 常量 vo 1 非常光线: 晶体中各方向上传播速度不 同,随方向改变而改变.
c ne ve
no 、ne
：称为主折射率
17.11 光的双折射现象
三 光轴及主平面
1光轴:晶体内的特 定方向,在该方向,o 光和e 光的传播速 度相等 任何平行于光轴 的直线都是光轴
线偏振光：
1寻常光o (ordinary ray): 遵守折射定律,在入射面内
sin i n0 恒量 sin
17.11 光的双折射现象
2 非常光e (exotic ray): 不遵守折射定律,一般不在入射面内
sin i ne 恒量 sin
17.11 光的双折射现象
二 理论解释
大学物理03双折射现象
e 光在晶体内任意点所引起的波阵面是旋转椭 球面。沿光轴方向与O光具有相同的速率。
O光波面 A 光轴方向
e光波面
O光波面
A
e光波面
光轴方向
负晶如方解石CaCO3
正晶如石英SiO2
7
1）平行光倾斜入射，光轴在入射面内， 光轴与晶体表面斜交
A E
光轴
•
O
F
•
e
O
e
如果光轴不在入射面内，球面和椭球面相切的点， 就不会在入射面内，则 O光、e 光振动方向并不 相互垂直。
8
2）平行光垂直入射，光轴在入射面内， 光轴与晶体表面斜交
A E 光轴 F
B E’ F’
•
O
•
e
9
出射两束偏振方向相互垂直的线偏光
3）平行光垂直入射，光轴在入射面内， 光轴垂直于晶体表面。
A
E
•
B E’ F O 光轴
•
F’
e
出射光沿同方向传播，具有相互垂直的偏振方 向，传播速度相同，不产生折射现象。
(A) 传播方向相同,光矢量的振动 方向互相垂直. (B) 传播方向相同,光矢量的振动 方向不互相垂直. (C) 传播方向不相同,光矢量的振 动方向互相垂直. (D) 传播方向不相同,光矢量的振 动方向不互相垂直.
A
D
q
B
光轴
e光
C o光
[ C ]
6
三、光的双折射现象的解释
惠更斯 原理： O 光在晶体内任意点所引起的波阵面是球 面。即具有各向同性的传播速率。
当自然光射进单轴晶体时要发生双折射现象，由 双折射现象产生的两条折射光都是线偏振光。
对于主截面和入射面重合的情况，o光、e光都在入 射面内，并且o光垂直于主截面，e光平行于主截面。 在晶体内，振动方向垂直于主平面的光称为o光。
大学物理(11.11.2)--双折射现象
第十一讲 光的双折射现象一、双折射 ：当一束自然光射向各向异性的介质时，从界面折入介质内部的折射光分为传播方向不同的两束光的现象方解石的一物双像特性 ：两束折射光是光矢量方向不同的平面偏振光寻常光(o光)：一束光始终在入射面内，且遵循折射定律非常光(e光)：一束光一般不在入射面内，且不遵循折射定律1、晶体的光轴: 光线沿该方向传播，不产生双折射现象，这个特殊方向称为晶体的光轴。
(注：不限于一条 直线，而是一个方向)单轴晶体: 只有一个光轴的晶体：方解石、石英、红宝石等双轴晶体：有两个光轴方向的晶体：云母、硫磺、黄玉等二、几个相关概念2、主截面(主平面) ：e 光o 光光轴o 光的振动方向垂直于自己的主截面e 光的振动方向平行于自己的主截面对于主截面和入射面重合的情况，o 光、e 光都在入射面内，它们的振动相互垂直。
晶体中由某光线与晶体光轴构成的平面称为与该光线相对应的主截面。
o 光波面是球面e ecn =ﾹ常量v O 光波阵面光波阵面e光轴Ov ev ==ΟΟv cn 常量o 光的传播速率在各个方向上是相同的e 光的传播速率在各个方向上是不同的三、双折射现象的原因e 光波面是旋转椭球面1、平行光倾斜入射，光轴在入射面内，光轴与晶体表面斜交光轴AFEeO•eO•如果光轴不在入射面内，球面和椭球面相切的点，就不会在入射面内，则 O光、e 光振动方向并不相互垂直。
*惠更斯作图法解释双折射现象2、平行光垂直入射，光轴在入射面内，光轴与晶体表面斜交光轴AEO•eBF’E’•F出射两束偏振方向相互垂直的线偏光83、平行光垂直入射，光轴在入射面内光轴垂直于晶体表面光轴A E•eB E’•O F’F出射光沿相同方向传播，具有相互垂直的偏振方向，传播速度相同，不产生双折射现象。
4、平行光垂直入射，光轴在入射面内，光轴平行晶体表面光轴AE•eBF’E’•FO出射光沿同方向传播，具有相互垂直的偏振方向，但传播速度不相同，我们认为产生了双折射现象。
10--7双折射
有两个光轴的晶体称双轴晶体（云母、硫磺等）
2）主截面--晶面法线与光轴组成的平面 78º 102º
ˆ n
主截面是许多平行平面 3）主平面--光轴和晶体内 任一条光线组成的平面。 o光与e光都有各自的主 平面，入射面在主截面 内时，o光e光的主平面 重合并同在主截面内。
光轴
o光振动方向垂直于它对应的主平面；
I=I0 cos2 =[入射偏振光的E方向，尼科耳棱镜的主平面]
0
90
2）沃氏棱镜 o光、e光是相对主平面而言的 o光垂直主平面，e光平行主平面
e光
光 轴
e光
O光
o、e二光通过晶体 后被分得很开，从 而获得偏振光。
光轴
o光
e光振动方向平行于它对应的主平面；
入射面在主截面内时e二光的光振 动并不垂直
光轴
4）主折射率 O光各向同性，速度定值 e光各向异性 速度不定 主折射率 正晶体-折射率
c no vo
通常用垂直于光轴方向，
c ne ve
v0 ve n0 ne
光轴入射面在主截面内时o光e光的振动互相垂直动并不垂直784主折射率o光各向同性速度定值通常用垂直于光轴方向主折射率正晶体负晶体光轴正晶体负晶体e光各向异性速度不定折射率四偏振棱镜自然光光轴68n1550o光以76入射到加拿大树胶产生全反射后被吸收
§10-7 双折射
一）双折射现象 方解石
双折射 双折射
自然光
双折射现象--同一束光线通过折射后分为两束的现象 二）寻常光和非寻常光 1）两束光均是偏振光，一束叫寻常光（o光） 一束叫非寻常光（e光）
二）寻常光和非寻常光 2）o光遵守折射定律， e光 不遵守折 射定律。
高二物理竞赛课件：双折射(birefringence)现象
双折射（birefringence）现象
一 双折射现象
折射定律
i
方解石晶体
n
玻璃
sin i n 恒量
sin
光通过双折射晶体
双折射会映射出双像
【演示】方解石的双折射
··· eo方·解·石·
e• 以入射方向为
•
o 轴旋转方解石
方解石
偏
振 片
双折射的两
例如，方解石晶体（冰洲石）的光轴：由 钝顶角引出的与三个棱边成等角的方向就是 光轴。
光轴是一个特殊的方向，凡平行于此方向的 直线均为光轴。 单轴晶体：只有一个光轴的晶体，如方解石。 双轴晶体：有两个光轴的晶体，如云毋。
13
主平面（principal plane）
晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面 叫该束光的主平面。
束光振动方
向相互垂直
当方解石晶体旋转时，o 光的像不动，
e光的像围绕 o 光的像旋转。
e光的像
纸面
双 折
光 光
射
方解石 晶体
o光的像
继续旋转方解石晶体：
纸面
双 折
光光
射
方解石 晶体
继续旋转方解石晶体：
纸面
双 折光光射方解石 体继续旋转方解石晶体：
纸面
双
折 光光
射
方解石 晶体
继续旋转方解石晶体：
o光的 主平面
····
e光的 主平面
光轴 o光
光轴
e光
o光的振动方向垂直于o光的主平面，e光的
振动方向平行于e光的主平面。一般情况下，两
主平面并不重合。
14
纸面
双
八年级《光的折射现象》教案、教学设计
（二）过程与方法
在学习光的折射现象的过程中，学生将采用以下方法：
1.通过实验观察，引导学生发现光的折射现象，培养学生的观察力和实践能力。
2.采用小组讨论的方式，让学生共同探究光的折射规律，培养学生的合作意识和解决问题的能力。
3.增强学生的环保意识，让学生认识到光污染对人类生活的影响，从而关注环境保护。
4.培养学生的创新意识，鼓励学生敢于提出不同的观点和解决方案，培养学生的独立思考能力。
二、学情分析
八年级学生对光的现象已有一定的认识，掌握了光的直线传播、反射等现象，但对于光的折射现象，可能还处于模糊阶段。因此，在本章节的教学中，要充分考虑学生的认知基础和思维特点。学生在学习过程中可能对以下方面存在困难：理解光线在不同介质中传播方向改变的原因、掌握折射定律及其应用、运用数学知识解决折射问题等。为此，教学中应注重以下策略：通过直观的实验现象，激发学生的兴趣，引导学生主动探究；采用生动的案例和生活实例，帮助学生形象理解折射规律；结合学生的数学基础，逐步引导学生运用数学知识解决实际问题。此外，注重培养学生的合作意识和批判性思维，使学生在探讨与交流中不断完善知识结构，提高学科素养。
3.导入新课：通过学生回答问题，引出本节课的主题——《光的折射现象》。
（二）讲授新知
1.教学内容：讲解光的折射现象的定义，阐述光线从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的原因。
2.折射定律：详细讲解折射定律的内容，包括入射角、折射角、临界角等概念，并通过动画、图示等形式，形象地展示折射定律的规律。
1.请学生完成教材第十章第三节后的练习题，包括：
-选择题：旨在检验学生对折射现象基本概念的理解。
§4-13光的双折射现象
光轴 光轴 以负晶体为例,利用惠更斯原理，做出单轴晶 体中o光和e光的传播方向。 太原理工大学物理系
2. 惠更斯原理解释晶体的双折射
太原理工大学物理系
四、偏振棱镜 1.尼科尔棱镜 光轴 A e光 方解石 D
· ··· ··· · · ·· 自然光 o光 · ·
B 吸收涂层 C
加拿大树胶
自然光在AB面折射为o光和e光,o光以约76º 入射 到加拿大树胶层AC上. 被AC面全反射.只有e光出射, 产生偏振光. 太原理工大学物理系
三.惠更斯原理对双折射的解释 1.晶体的主折射率，正晶体、负晶体 在双折射晶体中,o光沿各向传播的速度相同,故 o波波面为球面.
v o 表示o光的传播速度
对于o光，晶体的折射率
c n0 v0
o波面
··· v0t ·· ·· ·· ··· ·· · ·· · ·· ·· · ·
光轴
是与方向无关的常数，只由晶体材料决定 太原理工大学物理系
2.沃拉斯顿棱镜 A
． ．
D
． ． ． ． ． ． ．
o光
e光
·· ·· ．． · · · · ．·· ． · ． · o光 ．． ． ． ． ． · · e光 ·
B C ABD的光轴平行于AB面，BDC的光轴与ABD的 光轴垂直。 太原理工大学物理系
3.洛匈棱镜
． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．． ． ． ． ．
B 光轴 单轴晶体：只有一个光轴的晶体，如方解石。
双轴晶体：有两个光轴的晶体，如云母。 太原理工大学物理系
2 主平面和主截面 主平面:晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的 平面. 一般情况下, o主平面与e主平面是不重合的.
偏振光与双折射实验教案
偏振与双折射实验教案赵东一、实验目的1、观察光在各向异性晶体中传播时产生的双折射现象，了解其规律；2、观察光的偏振现象，加深对各种偏振光的概念和规律的理解；3、掌握一些偏振光的产生和检验方法，以及了解相关仪器件的原理和使用方法。
二、实验原理1、光的横波性与偏振光的横波性是指光波的电矢量与光的传播方向垂直。
在传播方向上垂直的二维空间中，电矢量可能有各种各样的振动状态，我们称之为偏振。
简而言之，振动方向与传播方向垂直的波，叫横波。
光的偏振态可分为5种：自然光，线偏振光，部分偏振光，圆偏振光，椭圆偏振光。
后面将一一介绍。
2、二色性与偏振片(polarizer)2.1二色性有的晶体对不同方向的电磁振动具有选择吸收的性质，当光照射到这种晶体的表面上时，振动的电矢量与光轴（光轴的概念在后面介绍）平行时，被吸收得比较少，光可以较多地通过；电矢量与光轴垂直时，被吸收得较多。
比如电气石晶体。
这种性质叫二色性。
2.2偏振片的制造这里先插入对偏振片的介绍。
能产生线偏振光（线偏振光的概念见后面）的晶片叫偏振片。
电气石对电矢量垂直和平行与光轴方向的光的吸收程度的差别还不够大，我们要做的理想偏振片的要求是，最好能使一个方向的振动全部吸收掉。
在这一点上，碘硫酸奎宁晶体的性能要比电气石好得多，但是它的晶体很小。
通常的偏振片是在拉伸了的塞璐璐基片上蒸镀一层硫酸奎宁晶粒，基片的应力可以使晶粒的光轴定向排列起来，这样可得到面积很大的偏振片。
小知识：1852年海拉巴斯(Herapath)发现碘硫酸奎宁晶体有二向色性，这一发现被布儒斯特写入书中，当时在哈佛就读的学生兰德(Land)读了布儒斯特的书后，对此很感兴趣。
几年后，兰德发明一种方法，把细小的针状的碘硫酸奎宁晶体排列在塞璐璐基片上，制成了面积很大的线偏振器。
这是一种价廉物美的偏振片，至今还广泛运用科研和教学中。
2.3偏振片的透振方向偏振片上能透过的振动方向称为它的透振方向。
2.4偏振片表示偏振片一般用它英语的第一个字母P 表示。
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2 光弹效应: 有些各向同性 的透明材料，如果内部存在应力， 它就会呈现出各向异性，当光射 入时，也会产生双折射现象，这 就是光弹效应.
第十四章 波动光学
光弹效应
* 14－11 双折射现象
物理学教程 （第二版）
一 双折射的寻常光和非寻常光
折射定律
i
双折射现象
方解石晶体
n
玻璃
sin i n 恒量
sin
第十四章 波动光学
波 动动光光学学
* 14－11 双折射现象
光通过双折射晶体
物理学教程 （第二版）
第十四章 波动光学
* 14－11 双折射现象
物理学教程 （第二版）
寻常光线 在晶体中
各方向上传播速度相同.
光轴
nΟ
c vΟ
常量
非常光线 晶体中各
ve
方向上传播速度不同,随
方向改变而改变.
ne
c ve
n e 为主折射率
第十四章 波动光学
O光波阵面
vO
e光波阵面
* 14－11 双折射现象
物理学教程 （第二版）
第十四章 波动光学
* 14－11 双折射现象
方解石晶体
光轴 在方解石这 类晶体中存在一个特殊 的方向，当光线沿这一 方向传播时不发生双折 射现象. 称这一方向为 晶体的光轴 .
物理学教程 （第二版）
102 A 光轴
102 102
78
78
78
B 光轴
第十四章 波动光学
* 14－11 双折射现象
物理学教程 （第二版）
➢ 主截面 当光在一晶体表面入射时，此表面的法 线与光轴所成的平面.
当入射面是主截面时， O 光的振动垂直主截面；
e光的振动平行于主截面.
光轴
109 0
71 0
光轴
1090
71 0
e光
o光
第十四章 波动光学
* 14－11 双折射现象
物理学教程 （第二版）
二 人为双折射现象
1 克尔效应: 有些各向同性的透明介质，在外加 电场的作用下，会显示出各向异性, 从而能产生双折 射现象，这种现象称为克尔效应.
寻常光线（o光）(ordinary rays)
服从折射定律的光线 非常光线（e光）(extraordinray rays)
不服从折射定律的光线 （一般情况，非常光线不在入射面内）
实验证明： O 光和 e光均为偏振光.
A
B
o
e D
C
oe
第十四章 波动光学
Байду номын сангаас
* 14－11 双折射现象
产生双折射的原因
物理学教程 （第二版）