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.
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