光的反射和折射.docx

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光的反射和折射

光的反射和折射

全章内容

　　这一章讲述光的传播的基本规律，即光的直进、反射定律、折射定律和全反射．要求学生能够确切地理解这些知识，并能用来解释一些光现象，处理一些简单的几何光学问题．

　　几何光学问题大体说来有两方面：

一是控制或改变光的传播方向，包括改变光束的性质如经过光学元件将发散光束变为会聚光束．二是经过光学元件成像．成像是个难点，务必要求学生有清楚的理解．成像，归根到底，是与改变光束的性质相联系的，这在下一章讲过透镜成像后加以总结．

　　正确地画出光路图，是解决几何光学问题的重要方法和手段．光路图体现了光的传播和成像的过程，过程清楚，才能做出正确的光路图．因而能不能正确地做出光路图，反映出学生对基本知识的理解和运用的情况．会画光路图是解决几何光学问题的一种基本技能，本书加强了这方面的训练．一般来说，作图可以把情景和过程具体化、形象化，有助于想象和表达问题的物理情景，有助于理解和运用知识解决物理问题．因此，在几何光学的教学中加强光路图的基本训练，对以后学习其他知识会有好处．

　解决几何光学问题，除了光的传播的基本规律之外，经常需要从光路图中确定某些几何关系，这就需要用到一些数学知识．把数学知识应用于物理问题之中，学生应用起来要有个过程．高中物理增加了定量的内容，希望从本章开始就注意培养学生运用数学知识表达和处理物理问题的能力．

课时按排　

本章可分为三个单元：

　　第一单元（二课时）第一、二两节，讲述光的直进和光速，光的反射和平面镜成像．

　　第二单元（二课时）第三、四两节,讲述光的折射和全反射．

　　第三单元（一课时）第五节，讲述棱镜．

复习和习题（二课时）

本章说明

　　１.光现象是人的眼睛观察到的，解释光现象往往不能脱离开人眼在什么情况下能看到物体，以及人眼根据什么来判断物体的位置．因此在本章的第一节指出：

光能包含在光束之中，光束射入人的眼睛，才引起人的视觉．”又指出：

“人眼在观察物体时，是根据刚要射入眼睛那部分光线的方向和光沿直线传播的经验，来判断物体位置的。

”人眼看见物体的详细过程以及判断物体位置的详情，比较复杂，虽不作详细考察，知道上述两个基本之点，对于解释像的位置和观察范围之类的问题都是必需的．

　　２.光路的可逆性是光的传播的规律，在解决几何光学问题中很有用．本章在课文的叙述中、在练习和习题中，都涉及光路的可逆性，在教学中引导学生理解和运用．

　　３.虽然现行大纲不要求讲解相对折射率，只要求讲解绝对折射率，本章教材内容却加以扩展，讲解了相对折射率及其与绝对折射率的关系，这种扩展，对理解折射率这个概念会有好处．对知识的讲解，不宜限定过死．限定过死，不利于学生理解知识，也可能限制钻研的积极性．适当“开放”，不但有利于加深理解，还可以开阔思路．为了不致增加负担，本书不要求做有关相对折射率的题目．

　　４.利用折射定律求入射角和折射角，或者利用公式sinＣ＝1/n求临界角Ｃ，也可以用反三角函数的概念．要求学生使用三角函数表查出所求角的度数．

全章教学要求

　　１.知道有关光源的概念，知道光的直线传播．

　　２.知道光速的概念和测定光速的方法．

　　３.掌握光的反射定律和平面镜成像的规律．

　　４.掌握光的折射定律和折射率的概念．

　　５.掌握全反射的规律，理解临界角的概念，知道光导纤维的作用．

　　６.理解棱镜对光线的作用，知道光的色散．

（一）光的直线传播

教学要求

　　●　知道有关光源的概念．

　　１.知道什么是光源及其与反光物体的区别．

　　２.知道光具有能量，以及光能与其他形式能量的相互转化．

　　３.知道光束射入人眼，才能引起人的视觉．

　　●　知道光的直线传播．

　　１.知道在同一均匀介质中光沿直线传播，并能用来解释一些光现象．

　　２.知道光线的概念，并会画出光线．

　　３.知道人眼根据什么判断物体的位置．

４.能用光的直线传播原理解释影的形成、小孔成像和日食月食的形成

　　●　知道光速的概念和测定光速的方法．

　　１.知道光以有限速度传播，并记住真空中的光速ｃ＝3.0×10８m/s．

　　*２.知道测定光速的原理，具体了解迈克耳孙测定光速的方法．

教学重点

用光的直线传播原理解释影的形成、小孔成像和日食月食的形成。

教学用具:

光具座、光源、障碍物、光屏。

教学方法：

启发式综合教学法

教学过程

一、光源

1、定义:

能发光的物体叫做光源．

2、分类:

1）、天然光源和人造光源：

　　A、太阳等一切恒星都是天然光源（火星不是恒星）．

B、白炽灯、水银灯、荧光灯和蜡烛等是人造光源．

2）、按光的激发方式分：

冷光源和热光源．

A、热光源：

利用热能激发的光源（白炽灯、弧光灯等）．

B、冷光源：

利用化学能、电能激发的光源（萤火虫、霓虹灯等）．

3）、按光线特点分：

点光源、线光源、面光源和体光源。

（着重介绍点光源）

A、定义：

凡是光源本身的大小与它被照到的物体间的距离相比可以忽略不计时，这样的光源都可以看作是“点光源”．

B、点光源是一种理想模型.点光源并非数学上的点,而是物理意义上的点,即光源本身有一定线度.

二、光的直线传播

1、光线:

表示光传播方向和路径的几何线叫做光线．在光线上标明箭头，表示光的传播方向．

2、媒质：

光能够在其中传播的物质叫做媒质，也称介质．光的传播可以在真空中进行，依靠电磁场这种特殊物质来传播．

3、光的直线传播：

1）、光在同一种均匀介质中是沿直线传播的．

2）、证据：

影、日食和月食的形成，小孔成像．

3）、光的传播过程，也是能量传递的过程．

4、影的形成：

1）、定义:

点光源发出的光，照到不透明的物体上时，物体向光的表面被照亮，在背光面的后方形成一个光照不到的黑暗区域，这就是物体的影．影区是发自光源并与被照物体的表面相切的光线围成的．

2）、分类：

本影与半影。

A、本影:

光源上所有发光点都照不到的区域．

　对同一个物体，其本影区的大小，与光源发光面的大小和光源到物体的距离有关：

光源到物体的距离一定时，光源发光面越大，则物体的本影越小；光源发光面越小，则物体的本影越大．光源发光面一定时，光源到物体的距离越小，则物体的本影区越大；光源到物体的距离越大，则物体的本影区越小．

B、半影:

光源上一部分发光点能照到,而另一部分发光点照不到的区域成为半明半暗的半影．

本影与半影都是光的直线传播的结果.

3）、日食和月食的形成

A、日食:

如图所示.

a、在月球的本影区①里，可看到日全食（完全看不到太阳）；

b、在月球的半影区②里，可看到日偏食（只能看到一部分太阳）；

c、在月球的半影区③里，可看到日环食（只能看到太阳的边缘部分）．

B、月食:

a、当月球处于②③里时，看不到月食；

b、当月球一部分处于①里时，可看到月偏食（只能看到一部分月亮）；

c、当月球全部处于①里时，可看到月全食（完全看不到月亮）．

4）、小孔成像

A、小孔成像是由于光的直线传播形成的;

B、小孔成像与孔的形状无关；

C、小孔成像中，像就是光斑；

D、小孔成像中像是倒立的实像；

小孔成像与小孔的形状无关．

三、光速

1、光速:

光的传播速度.

1）、真空中的光速：

各种不同频率的光在真空中的传播速度都相同，均为:

C＝3.0×105km／s＝3.0×108m／s．

2）、光在空气中的速度近似等C＝3.0×105km／s＝3.0×108m／s．

3）、光在其它媒质中的速度都小于C,其大小除了与媒质性质有关外,还与光的频率有关（这一点与机械波不同,机械波的波速仅由媒质的性质即密度、弹性和温度等决定）

2、光年:

1）、定义：

光在真空中一年时间内传播的距离叫做光年.

注意:

;光年不是时间单位,而是长度单位.

2）、大小:

1光年＝Ct＝3.0×108m／s×365×24×3600s＝9.46×1015m.

3、光速的测定方法简介:

1）、伽利略测量法,未获成功;

2）、丹麦天文学家罗默的天文观测法;

3）、荷兰惠更斯在罗默的基础上第一次测出C＝2.0×108m／s;

4）、1849年斐索旋转齿轮法;1862年傅科旋转棱镜法;

5）、1879迈克尔孙重做斐索傅科实验,1926年改用旋转棱镜法.

作业布置

1阅读课文;2课后练习.

教后记

　　本节的“观察与思考”是为了使学生弄清楚，只有光束射入人眼，才能引起视觉，未射入人眼，是看不见光束的．回答这个问题虽然容易，但这是最基本的知识，教学中不能忽视这类看起来容易的最基本的东西．

补充讲解本影和半影,日食和月食,学生非常感兴趣,效果良好.

（二）光的反射平面镜

教学要求

　　●　掌握光的反射定律．

　　１．理解反射定律的确切含义，并能用来解释光现象和计算有关的问题．

　　２．知道反射光路是可逆的，并能用来处理有关的问题．

　　●　掌握平面镜成像的规律．

　　１．知道平面镜是怎样成像的，会画成像的光路图，知道像的特点，能够证明物和像是镜面对称的．

　　２．理解什么是虚像．

教学重点

知道平面镜是怎样成像的，会画成像的光路图，知道像的特点．

教学方法

以学生阅读和练习为主

教学过程

一让学生阅读课本，然后提问

1．什么是光的反射？

2．反射定律的内容是什么？

3．什么是光路的可逆性？

4．平面镜成像的特点是什么？

5．什么是虚像？

6．平面镜能否改变光束的性质？

二做图注意事项

　略

作业布置

1阅读课文;2课后练习.

教后记

再三强调光线要画箭头,实线虚线要分清.画图时先根据对称性确定像的位置.

（三）光的折射

教学要求

　　●　掌握光的折射定律．

　　１．理解折射定律的确切含义，并能用来解释光现象和计算有关的问题．

　　２．知道折射光路是可逆的，并能用来处理有关的问题．

　　●　掌握折射率的概念．

　　１．知道折射率（指绝对折射率）的定义，以及折射率是反映介质光学性质的物理量．

　　２．知道折射率与光速的关系n＝C/v，并能用来进行计算．

教学重点

光的折射定律

教学难点：

折射率的概念

教学方法：

启发式综合教学法

教学过程

一、引入：

阳光能够照亮水中的鱼和水草，同时我们也能通过水面看到烈日的倒影；这说明光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光被反射回到空气中．

二、授新课：

一般说来，光从一种介质射到它和另种分界面时，一部分光又回到这种介质中的现象叫做光的反射；而斜着射向界面的光进入第二种介质的现象，叫做光的折射．

1、光的反射定律：

实验表明：

光的反射遵循以下规律

a、反射光线和入射光线、界面的法线在同一平面内，反射光线和入射光线分别们于法线的两侧．

b、反射角等于入射角．

强调：

反射角等于入射角．

光路的可逆性．

2、光的折射定律：

折射光线和法线的夹角叫做折射角；入射光线和法线的夹角i叫做入射角．

结合斯涅耳的发现，光的折射定律可这样表示：

a、折射光线跟入射光线和界面的法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别们位于法线的两侧．

b、入射角的正弦跟折射角的正弦之比是一个常量，即：

sini/sinr=n

（1）

在折射现象中，光路也是可逆的．

3、折射率：

由折射定律可知：

光从一种介质射入另一种介质时，尽管折射角的大小随着入射角的大小在变化，但是两个角的正弦之比是个常量，对于水、玻璃等各种介质都是这样，但是，对于不同介质，比值n的大小并不相同，例如，光从空气射入水时这个比值为1.33，从空气射入普通玻璃时，比值约为1.5．因此，常量n是一个能够反映介质的光学性质的物理量，我们把它叫做介质折射率．

光在不同介质中的传播速度不同．理论研究证明：

某种介质的折射率，等于光在真空中的速度c跟光在这种介质