现代光学制造技术课件.docx

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现代光学制造技术课件

现代光学制造技术课件

光的折射

教学目标

一、知识目标

1.了解光的折射的现象.

2.了解光从空气射入水中或其他介质中时的偏折规律..了解光在发生折射时，光路的可逆性.

二、能力目标

1.通过观察，认识折射现象.

2.体验由折射引起的错觉.

三、德育目标

初步领略折射现象的美妙，获得对自然现象的热爱、亲近的情感.

教学重点

知道光的折射规律.

教学难点

解释简单的折射现象.

教学方法

实验法、归纳法、讲练法.

教学用具

演示用：

激光光源、光的折射演示装置、水槽.

学生用：

碗、筷子、茶杯、硬币、适量的水.

课时安排

1课时

教学过程

一、创设问题情境，引入新课

让学生做两个学生实验，激发学习兴趣.

〔学生实验1〕在碗中盛满水，把筷子斜插到碗的底部，从侧面斜视水面，会发现水中的筷子看上去好像向上弯折了.

〔学生实验2〕在空的茶杯里放一枚硬币，移动杯子，使眼睛刚刚看不到硬币，保持眼睛和杯子的位置不变，慢慢地向杯里倒水，随着水下面的升高，观察者看到了硬币，还会发现硬币升高了.

上述实验中，学生能看见水中“弯折”的筷子和“升高”的硬币，是由于光在水和空气的界面上发生了一种光现象，这就是本节要学习的光的折射，由此引入新课.

二、新课教学

光的折射

〔师〕我们已经学习了光的直线传播现象、反射现象.以及光在反射时所遵循的规律——光的反射定律.这些现象都是光在同种均匀介质中传播的现象.那么光从一种介质斜射入另一种介质时又将如何传播呢

教师利用演示实验让学生观察光的折射现象.实验装置如图所示，其中圆形白色屏E边缘标有均匀刻度，中间开有长方形口，恰好将长方形玻璃容器放进去，容器中装适量的水，并在水中插有可转动的白色屏F，白色屏E和F可显示光束传播的路径.圆周上有一可移动的激光光源S.

〔师〕光从空气斜射入水中，传播方向是否改变呢

〔生甲〕传播方向不改变，仍沿直线传播.

〔生乙〕传播方向要发生改变.

〔师〕光从空气斜射入水中，如果改变方向，是向介面偏折呢还是向法线偏折

〔生甲〕向介面偏折.

〔生乙〕向法线偏折.

〔师〕上面问题的回答谁对谁错呢下面我们用实验来验证一下.

〔演示1〕

使E、F在同一平面上，让光从空气斜射向水面.

〔现象〕光从空气斜射入水中，在空气中发生反射，同时在水面处改变方向进入水中，同时向法线偏折.

师生共同分析得出结论：

光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫光的折射.

有关折射的几个专用名词

1.教师把刚才光的折射现象在黑板上画出光的折射光路图.

2.从图中介绍，什么是折射光线和折射角.为了防止学生把折射光线与界下面的夹角误认为折射角，所以，要特别指出，折射角是折射光线与法线的夹角.

光的折射规律

〔演示2〕使E、F在同一平面上，让光从空气斜射向水面，改变入射角，再做两次.

演示过程要让学生观察两点：

1.光从空气射入水中，入折角和折射角哪个大

2.随着入射角的增大折射角将如何改变

〔现象〕①光从空气斜射入水中，折射角小于入射角.

②折射角随着入射角的增大而增大.

〔演示3〕把白色屏F分别向前、向后折，让光以某一角度射向水面.

〔师〕大家能否看到水中的光线.

〔生〕看不见.

师生共同分析得出结论：

①折射光线、入射光线、法线位于同一平面内.

②折射光线、入射光线位于法线的两侧.

〔演示4〕让光垂直射向水面

〔师〕大家观察一下进入水中的光线沿什么方向前进

〔生〕光沿直线传播，传播方向不变.

师生共同分析得出：

当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变.

〔师〕当光线垂直射向介质表面时，入射角和折射角各是多少度

〔生〕当光线垂直射向介质表面时，入射角为0°,折射角也为0°.

〔师〕利用图提出问题：

如果让光线逆着折射光线的方向从水或其他介质射入空气中，光线是否沿原入射光线射出呢

〔演示5〕

①先让光由空气射入水中，记下入射光线、入射点、折射光线的位置.

②再让光线逆着折射光线方向射入，观察光线是否逆着原入射光线方向射出.

教师演示，学生观察后师生共同分析得出结论：

在折射时光路是可逆的.

用光的折射规律解释一些简单的现象

1.盛了水的碗，看上去好像变浅了

〔分析〕如图所示，从碗底S点发出的光线，由水进入空气时，在水面上会发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼逆着折射光线的方向看去，觉得这些光线好像是从它们反向延长线交点S′发出来的.S′就是S的虚像，S′比S与水下面的距离近.所以，人看上去盛水的碗底好像变浅了.

2.放在杯底刚好看不见的小石头，加上水又会看得见.

〔分析〕在未加水之前的小石头S点，射入人眼的这部分光，被杯的边沿挡住如图甲所示，射向其他方向的光线，也没有射进人的眼睛，所以，人眼看不见小石头.当水加到一定程度时，S点从水射入空气时，在水面发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼.如图乙所示，人可以看见小石头，其实，人看到的只是小石头的虚像.

三、知识小结

通过本节课的学习，主要学习了以下几个问题：

1.光的折射现象.

2.光的折射规律..用光的折射解释简单的光现象.

四、布置作业

1.复习本节课文.

2.P48动手动脑学物理①②③④..预习第五节“看不见的光”.

五、板书设计

第四节光的折射

1.光的折射

光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫光的折射.

2.光的折射规律

①折射光线与入射光线、法线在同一平面内.

②折射光线和入射光线分居法线两侧.折射角随着入射角的增大而增大.

④当光从空气斜射入其他透明介质时，入射角大于折射角；当光从其他透明介质斜射入空气时，入射角小于折射角.

⑤当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变.

⑥在折射时光路是可逆的..解释现象

①池水变浅.

②硬币升高.

看不见的光

教学目标

一、知识目标

1.初步了解太阳光谱和看不见的光.

2.初步认识红外线及其作用..初步认识紫外线及其作用.

二、能力目标

1.通过观察，了解红外线、紫外线的作用.

2.通过收集、交流关于红外线、紫外线的资料，获得处理信息的方法.

三、德育目标

1.初步认识科学技术对社会发展和自然环境及人类生活的影响.

2.初步建立可持续发展的意识，有保护人类生存环境的意识.

教学重点

1.红外线的作用.

2.紫外线的作用.

教学难点

1.红外线的作用及应用.

2.紫外线的作用及应用.

教学方法

阅读法、查找资料法、问答法.

教学用具

有关红外线、紫外线的挂图、光碟.

课时安排

0.5课时

教学过程

一、复习提问，引入新课

〔师〕白色光是单色光还是复色光

〔生〕白光是复色光.

〔师〕白光通过三棱镜后在光屏上形成一条粉带，自上而下分别是什么颜色的光

〔生〕白光通过三棱镜后在光屏上形成一条彩带，自上而下是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫.

〔师〕棱镜可以把太阳光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫几种不同颜色的光.把它们按这个顺序排列起来，就是光谱红外线

让学生阅读课文，然后回答以下问题：

〔师〕红外线有哪些特性

〔生〕红外线的主要特性是它的热效应，一切物体都在不停地发射红外线.

〔师〕红外线有哪些应用

〔生甲〕物体在温度升高时，它辐射的红外线会大大增强.人体生病时，局部皮肤的温度异常，如果在照相机里装上对红外线敏感的胶片.给皮肤拍照并与健康人的照片对比，有助于对疾病做出判断.

〔生乙〕夜间人的体温比野外草木、岩石的温度高，人辐射的红外线比它们强，人们根据这个原理制成了红外线夜视仪.

〔生丙〕红外线还可用来进行遥控.如电视机遥控器的前端有一个发光二极管.按下不同的键时，可以发出不同的红外线，来实现电视机的遥控.

〔生丁〕利用红外线遥感技术可以在飞机或卫星上勘测地热.寻找水源、估计农作物的长势和收成等.

〔生戊〕利用红外线的热作用，可以加热物体、烘干油漆和谷物、进行医疗等.如市场上烤制鸡鸭等肉类食品的“远红外烤箱”.

教师对同学的回答给予充分的肯定后，为使学生获得真实、充实的学习信息.教师也可以补充以下材料：

红外线位于红光外，它的频率范围在1012Hz~5×1014Hz.一切物体都在不停地辐射红外线.物体的温度越高，辐射出的红外线越多.物体在辐射红外线的同时，也在吸收红外线.

红外线的主要特性是热作用强，各种物体吸收了红外线后温度升高.因此人们利用红外线来加热物品.工业上用红外线烘干汽车表下面的喷漆，家庭用红外线箱烤食品，浴室用的浴室暖灯用红外线来取暖.医疗上利用红外线来理疗.

由于红外线穿透云雾的能力比较较强，利用灵敏的红外线探测器吸收物体发出的红外线，再利用电子仪器对吸收的信号进行处理，可以显示出物体的形状和特征，这就是红外遥感.利用红外遥感技术可以对地球勘测，寻找水源，监视森林水灾，估测大面积农作物的长势和收成，预测风暴和寒潮，在军事上也有重要的应用.

〔补充后教师板书〕

一、红外线

1.特性

①红外线的热作用很强.

②红外线穿透云雾的能力很强.

2.应用

①利用红外线加热物体.

②红外线遥感.红外线遥控.

紫外线

让同学阅读课文，然后回答问题：

〔师〕在光谱的紫端以外，也有一种看不见的光，叫紫外线光的直线传播、光速、颜色

〔师〕光沿直线传播的条件是什么呢

〔生〕光在同一种均匀介质中是沿直线传播的.

〔师〕哪些现象说明光沿直线传播

〔生〕小孔成像、影子的形成、日月食的形成、激光准直都说明光是沿直线传播的.

〔师〕光在真空中的传播速度是多大

〔生〕光在真空中的传播速度最大,为3×108m/s.

〔师〕色光的三源色和颜料的三原色分别是什么

〔生〕色光的三原色是红、绿、蓝.

颜料的三原色是品红、黄、青.

〔投影片出示例题〕

〔例1〕夜晚,当你与一盏路灯的距离由近到远时，你的影子的长度有什么变化请作图说明.

解析：

由灯到头顶的连线与地的交点到人脚的区域光不能到达而形成人影,如图所示.

由于光是沿直线传播的，人站在D点时，如图所示，CD段光不能到达为人影部分；人站在B点时，AB段光不能到达为人影部分；因为CD＜AB，所以当人与一盏路灯的距离由近到远时，影子的长度由短变长.

〔例2〕下图是月球的影区分布，当人随地球运动到____区时会看到日全食.运动到____区时会看到日偏食，运动到____区时会看到日环食.

解析：

由于光的直线传播，月球又是不透明体，当月球运转到太阳和地球之间时，因月球挡住了太阳光，地球上的人就能观察到日食现象.从图中不难看出，地球运动到B区，太阳光全部被月球挡住，看到的是日全食.

运动到A区，太阳光部分被挡住，看到的是日偏食.

运动到C区，太阳中间被月球挡住，看到的是日环食.

〔例3〕太阳光穿过茂密树叶间的缝隙在地面上形成的光斑

A.是方形的，它是太阳的虚像

B.是圆形的，它是太阳的虚像

C.是圆形的，它是太阳的实像

D.是方形的，它是太阳的实像

解析：

这是一个小孔成像的问题，由于光斑是实际光线会聚而成的，所以是太阳的实像，是圆的.选C.

光的反射、平面镜成像、球面镜

〔师〕光的反射定律是什么

〔生〕光的反射定律为：

反射光线、入射光线、法线在同一平面内；反射光线、入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角.

〔师〕能不能说入射角等于反射角为什么

〔生〕不能说入射角等于反射角，因为先有入射，后有反射.

〔师〕漫反射遵守光的反射定律吗

〔生〕漫反射也遵守光的反射定律.

〔师〕平面镜成像原理是什么

〔生〕平面镜所成的像是反射光线反向延长线的交点，是虚像.

〔师〕平面镜成像特点是什么

〔生〕平面镜成像特点可概括为八个字：

虚像、等大、等距、垂直.即①平面镜所成的像是虚像；②像和物体的大小相等；③像和物体到镜下面的距离相等；④像和物体的连线垂直于镜面.

〔师〕球面镜可分为哪两类

〔生〕球面镜可分为凹面镜和凸面镜.

〔师〕凹面镜、凸面镜各有什么光学性质

〔生甲〕凹面镜能使平行光线会聚在焦点上，如把光源放在凹镜的焦点上，光源发出的光经凹镜将成为平行光.

〔生乙〕凸面镜能使平行光线变得发散.

〔投影片出示例题〕

〔例4〕一条光线投射到和它垂直的平面镜上，如图所示，要想使反射光线跟入射光线成直角，镜面应旋转多少度角

解析：

此题中镜面可向任意方向旋转，所得结果都一样，因此可选取任意一种转动方式来解此题.

①由题意作出反射光线OB，使OB⊥OA.

②由反射定律知，∠AOB的角平分线ON即为法线.因为法线垂直于镜面，所以可作出平面镜位置，如图所示.

④平面镜转动的角度：

∠BOM′=∠M′ON-∠BON=90°-45°=45°

可见，当入射光线不变，镜面绕入射点旋转一个角度时，反射光线偏转的角度等于两部的镜面旋转的角度.

〔例5〕一平面镜竖直地挂在墙上，A、B、C三物体放在镜子前面，人眼的位置如图所示固定不动，则人通过平面镜可以看到

A.A和B的像

B.B和C的像

C.只看见B的像

D.A、B、C的像都能看到

解析：

人眼能看到物体的像的条件是：

从物体发出的光线经镜面反射后能到达人眼中.当镜子和人眼的相对位置确定后，人眼所能看到的反射光线就被限制在入射到镜子边缘后，反射光线能到达人眼的范围之内，如图所示的光线Ⅰ和Ⅱ所夹部分的范围内人眼只能观察到物体A和B的像，不能观察到C的像.答案A正确.

〔例6〕如图甲所示，从发光点S发出的一条光线经镜面MN反射后恰好过A点，画出这条光线.

解析：

根据平面镜成像的规律.首先根据对称法作出S点关于镜面MN的对称点S′，通过A点的反射光线反向延长必过S′，连接A、S′交镜于镜面于O点，OA即为反射光线，SO即为入射光线，如图乙所示.

〔例7〕如右图所示，在平面镜前有一物体AB，画出物体在平面镜中所成的像.

平面镜成像的光路图作法

方法1：

用光的反射定律完成.

方法2：

用平面镜成像规律，直接利用物像对于镜面对称的特点完成.

解法1：

如图甲所示，根据平面镜成像特点从A、B两点各画一条与平面镜垂直的线AO1、BO2，然后延长AO1交A′,使O1A′=AO1，A′就是A点的虚像.同法找出B点的虚像B′，连接A′B′即为AB的像.

解法2：

如图乙所示，根据反射定律，由A点发出两条光线AC、AD射到平面镜上，画法线，进而画出反射光线CE、OF，反向延长CE、DF在镜后有一个交点A′，A′即为A在平面中所成的像.同法可找出B在平面镜中所成的像B′.连接A′B′即为AB在镜子所成的像.

光的折射、看不见的光

〔师〕光的折射遵循什么规律

〔生〕光的折射遵循光的折射定律.

〔师〕光的折射定律的内容是什么

〔生〕光的折射定律的内容是：

折射光线、入射光线、法线在同一平面内；折射光线、入射光线分居在法线的两侧；折射角随着入射角的增大而增大；当光从空气斜射入水等其他透明介质时，入射角大于折射角；当光从水等其他透明介质中斜射到空气中时，入射角小于折射角；当光线垂直入射时，传播方向不改变.

〔师〕在反射、折射时光路是否可逆

〔生〕在反射、折射时光路都是可逆的.

〔投影片出示例题〕

〔例8〕如图所示，AO是由空气向水面斜射的一条光线，光线与水下面的夹角为30°，画出反射光线和折射光线的大致方向，并标出入射角和反射角的大小.

解析：

由题意知，本题是已知入射光线和水面位置，作反射光线和折射光线.

这类作图题，关键在于通过入射点作垂直界面的法线，然后根据光的反射定律作反射角等于入射角，从而得到反射光线，再根据光从空气斜射入水中，折射角小于入射角作出折射光线.

解答：

过入射点O作法线NN′,则入射角为∠AON=90°-30°=60°.在法线另一侧空气中，作∠NOB=60°，∠NOB为反射角，OB为反射光线，再在法线另一侧的水中，作∠N′OC.∠N′OC为折射角，使折射角小于入射角，OC为折射光线的大致方向.如图所示.

〔例9〕如图所示，图中画出了四个穿过平行玻璃板的光路示意图，其中正确的是

解析：

光从空气斜射入玻璃，或从玻璃斜射入空气，光的传播方向都要改变，即发生折射现象.A图中光的方向始终没有改变，因此是错误的，B图光从空气进入玻璃的折射是对的，但从玻璃进入空气的折射是不对的，因此B图错，D图中光从空气进入玻璃时，折射角大于入射角，而从玻璃进入空气时，折射角小于入射角，这恰恰与光的折射规律相反，所以D图错，只有C图符合光的折射定律.

三、知识小结

通过本节课的学习，主要复习了以下几个问题：

1.光的直线传播、光速、颜色.

2.光的反射、平面镜成像、球面镜..光的折射.

4.看不见的光.

四、布置作业

1.复习本节讲的内容.

2.复习本章知识准备考试..预习第三章.