案例教學法在大學物理教學中的應用

摘要：《光的偏振》是光學的重要內容，說明光是橫波，在生活和軍事中有廣泛應用，將具體案例應用于光的偏振教學中，有助于激發學習的興趣、提高知識應用能力和創新能力。本文以光的偏振為例，進行案例教學法探索，突出光的偏振的應用性。

關鍵詞：案例教學法;大學物理;光的偏振

分類號：G633.7

1.引言

隨著社會的發展和進步，對人才的需求也在發生變化，極大的促進了教學理念和方法的改進。大學物理是自然學科的基礎，其來源于生活應用于生活，如何讓學員學習知識的基礎上解決知識的應用具有重要意義。本文以光的偏振為例，首先介紹教學內容，接著介紹其教學案例，有助于高效開展教學。

2.光的偏振教學內容

光的偏振是大學物理課程波動光學的主要內容，其知識在生活和軍事中都有廣泛應用。教學內容主要包括：偏振的基本概念、布儒斯特定律和馬呂斯定律，教學目標：理解光的五種偏振態、掌握布儒斯特定律和馬呂斯定律、了解起偏和檢偏的方法。其特點是基本概念多、邏輯推導少、知識掌握易、知識應用難。

光的偏振說明光的橫波性，橫波即光矢量的振動方向對于傳播方向是不具有對稱性，根據光矢量對傳播方向的不對稱情況，可以分為自然光、線偏振光、部分偏振光及橢圓偏振光和圓偏振光。

普通光源發出的光是自然光，自然光通過偏振片即獲得線偏振光，馬呂斯定律給出了透射光強和入射光強之間的定量關系，由此可知改變偏振化方向之間的夾角即可改變透射光的強度。

當自然光在兩種各向同性介質的分界面上反射和折射時，光波電矢量振動的空間分布會失去對于傳播方向的對稱性，從而變成部分偏振光。當入涉角為某一特定角時，布儒斯特定律表明，此時反射光是線偏振光。

自然界中，光滑的植物葉片，江河湖海的水面，冰雪、沙漠、云、魚鱗和皮革等物體都充當著天然反射起偏器的作用。自然光照射后，反射光中電矢量垂直分量和平行分量的振幅發生變化，因此反射光不再是各向同性的自然光，而成為部分偏振光或線偏振光，

3.光的偏振教學案例

3.1在鏡頭前加偏振鏡可提高目標探測的準確度

在拍攝表面光滑的物體，如玻璃器皿、水面、塑料表面等，常常會出現耀斑或反光，這是由于光線的偏振而引起的。在拍攝時加用偏振鏡，并適當地旋轉偏振鏡面，當偏振鏡面方向與反射光方向垂直時，由馬呂斯定理可知，能夠阻擋一些偏振光，從而消除或減弱這些光滑物體表面的反光或亮斑，當觀察到被攝物體的反光消失時，既可以停止轉動鏡面。如圖所示很明顯看出利用偏振鏡可以有效還原偏振光，提高目標探測的準確度，從而得到反射表面的各類信息。

3.2佩戴偏光眼鏡可提高觀察目標的清晰度

武警部隊擔負執勤、處置突發社會安全事件、防范和處置恐怖活動、海上維權執法、搶險救援和防衛作戰等其他任務。冬季像哈爾濱或者新疆西藏地帶，常年積雪，執行任務時，反射光較強比較刺眼，發現目標和射擊命中率都會受到很大的影響。如果佩戴偏振片眼鏡，且偏振方向以平行于入射光的光振面為主，由于反射光是以垂直于入射光為主的部分偏振光或線偏振光，由馬呂斯定律可得，此時只有平行方向光可以通過，所以消去大量反射光，從而提高發現目標的準確度，提高射擊精度。

3.3車窗前貼偏振片可降低安全事故

隨著時代發展，我國經濟日益增長，機動車擁有量也隨著增加。當前不容忽視的是機動車數量增長帶來的交通安全問題。據調查結果顯示，在每年的車輛交通事故里，發生在夜間的占較大的比例，而正確使用車燈能降低夜間行車安全問題的重點。由于車燈發出的光為自然光，在車前大燈以及車前窗玻璃加裝偏振片，由馬呂斯定律可知，可減少遠光燈射入人眼引起的看不清路面，從而降低駕車事故。

3.4偏振探測技術的應用

光電假目標技術和光電偽裝技術越來越普遍的使用，使現代戰場環境越來越復雜，不僅嚴重影響了光電探測系統的探測精度和準度，也使快速準確的區分復雜戰場環境中的真假目標成為了現代探測系統發展的重要破解需求。如圖所示的煙幕偽裝和迷彩偽裝，都是現在較為有效的偽裝手段。還有遮障偽裝和示假偽裝，也有廣泛的應用。

近年來，隨著隱身技術的發展，特別是加裝有偽裝涂層的各類坦克、裝甲等目標的出現，使得傳統的檢測手段和方法很難有效檢測出目標信息。尤其是在地面類復雜背景下，如何有效提高對地面復雜背景下的隱身目標的檢測能力，減小隱身目標的威脅己越來越迫切，具有非常重要的研究意義和軍事應用價值。

在軍事探測中，由于目標一般是人造的，具有較光滑表面，因而其輻射或是反射光中的線偏振較強，一般目標所處的背景（如泥土、植被）都相對粗糙， 其輻射或反射光偏振度相對較低。基于偏振光進行空間目標的識別的研究可以開拓空間目標探測識別技術的方向，具有極高的軍事意義和科學意義。

對于導彈，通過有效的檢測方法對地面復雜背景下隱身目標的準確檢測，可采用合適的制導律，進而對目標進行精確打擊，減少導彈對隱身目標打擊時的脫靶量，進而可有效地抑制敵方的縱深打擊能力和突防能力，減少己方損失。

參考文獻

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[2]王明輝.基于科學探究的“光的偏振”教學過程. [J].物理教師，2019，（08）.

[3]周志揚. 創新實驗設計 促進深度學習——以“光的偏振”為例[J]. 物理教師，2019（06）.

作者簡介：高玲玲，女，講師，主要從事物理教學科研工作。