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摘 要：该文简要介绍了如何巧妙利用废旧材料制作可演示多种光的偏振现象及规律的综合演示仪器。
关键词：偏振光 演示 制作
中图分类号：O436；O4-33 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（c）-0086-01
很多学生对于偏振光比较陌生，缺少感性认识，许多教师在手头没有演示仪器的情况下，往往借助于动画演示辅助教学，但教学效果并不理想。其实，利用我们身边经常见到一些废旧材料，很容易制作出可以演示多种偏振光现象及规律的演示仪器。
1 偏振光演示仪各组成部分的制作
1.1 起偏器和检偏器的制作
材料准备：3D电影偏振眼镜一副（镜片为偏振薄膜），矿泉水瓶2个。
制作方法及步骤：（1）将两个矿泉水瓶的瓶盖用小刀从中心挖一直径约为25 mm的圆孔。（2）根据瓶盖的内径大小，用剪刀将3D电影偏振眼镜上的偏振薄膜剪成圆形，大小要能正好放入瓶盖内部；（3）用万能胶将两个圆形偏振薄膜分别粘在两个瓶盖内部；（4）用剪刀将一个矿泉水瓶的瓶口部分剪下，将加工好的瓶盖拧到瓶口的两端，制作完成。
1.2 起偏器、检偏器和光源的支座的制作
材料准备：废光盘三张，软盘塑料盒一个（可以装多张软盘的，也可用其他方形塑料盒或硬纸板盒代替）。
制作方法及步骤：（1）起偏器和检偏器支座的制作：用小钢锯对软盘塑料盒进行切割加工，制作出如图1所示支架，支座凹槽部分的宽度要与矿泉水瓶瓶口外径相同，加工好后将其用万能胶粘在一张光盘表面，注意要使凹槽的中垂线穿过光盘轴心如图2（a）所示。（2）光源支座的制作：用小钢锯对软盘塑料盒剩下部分加工，切割出两块形状如图1所示的支座，图中圆孔将用来放置微型手电。另取一张光盘，用美工刀将一张废光盘存有数据的部分切掉大部分，只保留对应圆心角为60°左右的扇形部分，如图2（c）所示。将两块支座粘在加工好的光盘上，粘時要注意使两支座圆孔对准并同轴，圆孔轴线要通过光盘轴心。（3）隔断层的制作：用美工刀将最后一张废光盘的存有数据部分切掉一半，加工成如图2（b）所示形状。将切下来的部分剪下一扇形小片（尺寸与光盘盒底座边缘开口部分相同），用万能胶粘在半圆形盘面的边缘部分，如图2（b）所示，该光盘将作为隔断层使用。其作用是当起偏器和检偏器所在光盘层、微型手电所在光盘转动时相互不发生影响。
1.3 进行光的反射、透射的玻璃片和玻璃堆的制作
1.4 演示仪底座的制作
材料准备：光盘盒底座一个。
制作方法及步骤：用小钢锯对光盘盒中心圆柱进行切割，使光盘底座上剩余部分高度为20 mm。
2 偏振光综合演示仪的组装
（1）先将装有起偏器和检偏器的矿泉水瓶瓶口部分放入起偏器和检偏器支座凹槽卡住（注意要使有螺纹的一端处于内侧，外侧无螺纹一端上的检偏器演示时需要旋转），然后将起偏器和检偏器支座所在光盘放到光盘盒底座中；（2）将隔断层光盘放入光盘盒底座中，使边缘部分扇形小薄片对准光盘底座边缘开口，用铁丝或小螺钉将其固定；（3）先将光源支座所在光盘放入光盘盒底座，后将微型手电装入支座；（4）将玻璃片或玻璃堆插入光盘盒底座中央空心圆管中。
3 偏振光综合演示仪的演示内容
3.1 马吕斯定律的演示
将光盘盒底座中央的玻璃片拿掉，转动偏振片部件和光源部件使它们在一条直线上，逆时针旋转取下起偏器，使微型led手电发出光束，顺时针旋转检偏器，可看到从检偏器射出光的光斑的的光强不发生变化。将起偏器顺时针旋转装好，顺时针旋转检偏器，旋转一周，可看到光斑的的光强出现两明两暗的变化。
3.2 反射光的偏振和折射光的偏振
（1）反射光的偏振：将玻璃片放置在光盘盒底座中央空心圆柱中，转动微型手电所在光盘和检偏器N所在光盘，使光束射到玻璃片上反射后穿过检偏器N，顺时针转动检偏器N，出射光强会发生强弱的变化，表明反射光是部分偏振光。
（2）折射光的偏振：将玻璃片换为玻璃堆，保持微型微型led手电位置不动，转动检偏器N所在光盘，使折射光穿过检偏器N，顺时针转动检偏器，出射光强同样会发生强弱的变化，表明折射光也是部分偏振光。
（3）布儒斯特定律的演示：采用和观察反射光的偏振时一样的布局，转动转动检偏器N，使出射光强最弱，然后转动微型激光器所在光盘和检偏器N所在光盘，观察出射光强随光束入射角大小的变化。会发现入射角达到某一固定值时，出射光强变为0，当入射角偏离这一固定值时，无论入射角变大还是变小，随着偏移量的增加，光强变强。
经课堂教学实践检验，偏振光综合演示仪实物投影仪下演示效果良好，许多学生都跃跃欲试想自己动手也制作一个。各位物理教学同仁不妨制作尝试。
参考文献
[1] 刘坤.基于光学超晶格电光效应的多功能光学信息调控[D].上海交通大学，2011.
[2] 宋歌.BOPET制备过程中结晶和取向结构的表征[D].东华大学，2010.
[3] 李永强.ZnO光学薄膜随机表面的形貌分析与光散射特性研究[D].南京理工大学，2010.
关键词：偏振光 演示 制作
中图分类号：O436；O4-33 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（c）-0086-01
很多学生对于偏振光比较陌生，缺少感性认识，许多教师在手头没有演示仪器的情况下，往往借助于动画演示辅助教学，但教学效果并不理想。其实，利用我们身边经常见到一些废旧材料，很容易制作出可以演示多种偏振光现象及规律的演示仪器。
1 偏振光演示仪各组成部分的制作
1.1 起偏器和检偏器的制作
材料准备：3D电影偏振眼镜一副（镜片为偏振薄膜），矿泉水瓶2个。
制作方法及步骤：（1）将两个矿泉水瓶的瓶盖用小刀从中心挖一直径约为25 mm的圆孔。（2）根据瓶盖的内径大小，用剪刀将3D电影偏振眼镜上的偏振薄膜剪成圆形，大小要能正好放入瓶盖内部；（3）用万能胶将两个圆形偏振薄膜分别粘在两个瓶盖内部；（4）用剪刀将一个矿泉水瓶的瓶口部分剪下，将加工好的瓶盖拧到瓶口的两端，制作完成。
1.2 起偏器、检偏器和光源的支座的制作
材料准备：废光盘三张，软盘塑料盒一个（可以装多张软盘的，也可用其他方形塑料盒或硬纸板盒代替）。
制作方法及步骤：（1）起偏器和检偏器支座的制作：用小钢锯对软盘塑料盒进行切割加工，制作出如图1所示支架，支座凹槽部分的宽度要与矿泉水瓶瓶口外径相同，加工好后将其用万能胶粘在一张光盘表面，注意要使凹槽的中垂线穿过光盘轴心如图2（a）所示。（2）光源支座的制作：用小钢锯对软盘塑料盒剩下部分加工，切割出两块形状如图1所示的支座，图中圆孔将用来放置微型手电。另取一张光盘，用美工刀将一张废光盘存有数据的部分切掉大部分，只保留对应圆心角为60°左右的扇形部分，如图2（c）所示。将两块支座粘在加工好的光盘上，粘時要注意使两支座圆孔对准并同轴，圆孔轴线要通过光盘轴心。（3）隔断层的制作：用美工刀将最后一张废光盘的存有数据部分切掉一半，加工成如图2（b）所示形状。将切下来的部分剪下一扇形小片（尺寸与光盘盒底座边缘开口部分相同），用万能胶粘在半圆形盘面的边缘部分，如图2（b）所示，该光盘将作为隔断层使用。其作用是当起偏器和检偏器所在光盘层、微型手电所在光盘转动时相互不发生影响。
1.3 进行光的反射、透射的玻璃片和玻璃堆的制作
1.4 演示仪底座的制作
材料准备：光盘盒底座一个。
制作方法及步骤：用小钢锯对光盘盒中心圆柱进行切割，使光盘底座上剩余部分高度为20 mm。
2 偏振光综合演示仪的组装
（1）先将装有起偏器和检偏器的矿泉水瓶瓶口部分放入起偏器和检偏器支座凹槽卡住（注意要使有螺纹的一端处于内侧，外侧无螺纹一端上的检偏器演示时需要旋转），然后将起偏器和检偏器支座所在光盘放到光盘盒底座中；（2）将隔断层光盘放入光盘盒底座中，使边缘部分扇形小薄片对准光盘底座边缘开口，用铁丝或小螺钉将其固定；（3）先将光源支座所在光盘放入光盘盒底座，后将微型手电装入支座；（4）将玻璃片或玻璃堆插入光盘盒底座中央空心圆管中。
3 偏振光综合演示仪的演示内容
3.1 马吕斯定律的演示
将光盘盒底座中央的玻璃片拿掉，转动偏振片部件和光源部件使它们在一条直线上，逆时针旋转取下起偏器，使微型led手电发出光束，顺时针旋转检偏器，可看到从检偏器射出光的光斑的的光强不发生变化。将起偏器顺时针旋转装好，顺时针旋转检偏器，旋转一周，可看到光斑的的光强出现两明两暗的变化。
3.2 反射光的偏振和折射光的偏振
（1）反射光的偏振：将玻璃片放置在光盘盒底座中央空心圆柱中，转动微型手电所在光盘和检偏器N所在光盘，使光束射到玻璃片上反射后穿过检偏器N，顺时针转动检偏器N，出射光强会发生强弱的变化，表明反射光是部分偏振光。
（2）折射光的偏振：将玻璃片换为玻璃堆，保持微型微型led手电位置不动，转动检偏器N所在光盘，使折射光穿过检偏器N，顺时针转动检偏器，出射光强同样会发生强弱的变化，表明折射光也是部分偏振光。
（3）布儒斯特定律的演示：采用和观察反射光的偏振时一样的布局，转动转动检偏器N，使出射光强最弱，然后转动微型激光器所在光盘和检偏器N所在光盘，观察出射光强随光束入射角大小的变化。会发现入射角达到某一固定值时，出射光强变为0，当入射角偏离这一固定值时，无论入射角变大还是变小，随着偏移量的增加，光强变强。
经课堂教学实践检验，偏振光综合演示仪实物投影仪下演示效果良好，许多学生都跃跃欲试想自己动手也制作一个。各位物理教学同仁不妨制作尝试。
参考文献
[1] 刘坤.基于光学超晶格电光效应的多功能光学信息调控[D].上海交通大学，2011.
[2] 宋歌.BOPET制备过程中结晶和取向结构的表征[D].东华大学，2010.
[3] 李永强.ZnO光学薄膜随机表面的形貌分析与光散射特性研究[D].南京理工大学，2010.