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1、高中物理新人教版选修-4系列课件2021/8/11 星期三1第十三章光2021/8/11 星期三213.1光的折射2021/8/11 星期三3教学目标教学目标v一、知识目标一、知识目标v1.知道反射定律的确切含义，并能用来解释有关现象知道反射定律的确切含义，并能用来解释有关现象.v2.知道反射现象中光路是可逆的，并能用来处理有关问题知道反射现象中光路是可逆的，并能用来处理有关问题.v3.知道平面镜成像特点及作图方法知道平面镜成像特点及作图方法.v4.理解折射定律的确切含义，并能用来解释有关的光现象理解折射定律的确切含义，并能用来解释有关的光现象和计算有关的问题和计算有关的问题.v5.知道折射光
2、路是可逆的，并能用来处理有关的问题知道折射光路是可逆的，并能用来处理有关的问题.v6.知道折射率的定义及其与光速的关系，并能用来进行有知道折射率的定义及其与光速的关系，并能用来进行有关的计算关的计算.v二、能力目标二、能力目标v1.会用反射定律解释有关现象和处理有关问题会用反射定律解释有关现象和处理有关问题.v2.会用折射定律计算有关的问题，能理解折射率与光速的会用折射定律计算有关的问题，能理解折射率与光速的关系，并能用来进行有关的计算关系，并能用来进行有关的计算.2021/8/11 星期三4v三、德育目标三、德育目标v1.通过观察演示实验，培养学生的观察、概括能力，通过通过观察演示实验，培养
3、学生的观察、概括能力，通过相关物理量变化规律的教学，培养学生分析、推理能力相关物理量变化规律的教学，培养学生分析、推理能力.v2.渗透物理研究和学习的科学态度教育渗透物理研究和学习的科学态度教育.v教学重点教学重点v光的折射定律光的折射定律.折射率概念折射率概念.v教学难点教学难点v光的折射定律和折射率的应用光的折射定律和折射率的应用.v教学方法教学方法v本节课成功的关键在于做好实验本节课成功的关键在于做好实验.通过实验先定性观察再定通过实验先定性观察再定量测量，引导学生对测量数据进行分析、归纳量测量，引导学生对测量数据进行分析、归纳.再来领略前再来领略前人所做的思考从而领会数据分析的几种常用
4、方法人所做的思考从而领会数据分析的几种常用方法比值比值法、乘积法、加减法、图象法等，为学生今后对实验数据法、乘积法、加减法、图象法等，为学生今后对实验数据的处理打开思路的处理打开思路.最后通过例题练习巩固所学内容最后通过例题练习巩固所学内容.2021/8/11 星期三5光的反射现象光的反射现象平面镜平面镜入射光线入射光线反射光线反射光线法线法线入射角入射角反射角反射角光被两种介质的分界面反射回原来的介质中光被两种介质的分界面反射回原来的介质中（1 1）反射光线、入射光线和法线同平面）反射光线、入射光线和法线同平面（2 2）反射光线和入射光线分居法线两侧）反射光线和入射光线分居法线两侧（3 3）
5、反射角和入射角相等）反射角和入射角相等光光路路可可逆逆OAB2021/8/11 星期三62、光的折射现象、光的折射现象 折射光线、入射折射光线、入射光线、法线在同一光线、法线在同一 平面内平面内.折射光线和入射折射光线和入射光线分居法线两侧光线分居法线两侧12空气玻璃NNAOB2021/8/11 星期三7当光从空气斜射入水或当光从空气斜射入水或 玻璃中时，玻璃中时，折射角小于入射角折射角小于入射角 当入射角增大当入射角增大时，折射角也随时，折射角也随着增大着增大 当光从水或玻璃斜射入当光从水或玻璃斜射入空气中时，空气中时，折射角大于入射角折射角大于入射角 空气空气水水2021/8/11 星期三
6、82021/8/11 星期三92021/8/11 星期三102021/8/11 星期三112021/8/11 星期三12入射角折射角1 1/2 2sin1 1/sin/sin2 2光由空气射入玻璃时入射光由空气射入玻璃时入射角角1和出射角和出射角2的数值表的数值表:1.491.531.591.631.97探究：探究：入射角和折射角有什入射角和折射角有什么定量关系呢？么定量关系呢？1.49 1.491.511.501.51=n30019.6040025.2050030.7080040.6015013.40 506.7010010.1020016.701.491.491.501.49 1.49 1
7、.49 125678342021/8/11 星期三134、折射率、折射率（1）折射率）折射率-是光从真空射入某种介质中是光从真空射入某种介质中 时的折射率时的折射率（2 2）n n的的大大小小与与介介质质有有关关，与与i i和和r r无无关关，对对 于于 确确 定定 的的 介介 质质，n n是是 定定 值值，不不 能能 说说 nsininsini或或n1/sinrn1/sinr（3 3）折射率无单位）折射率无单位 任何介质的折射率皆大于任何介质的折射率皆大于1 1。sinisinrn=定义式：定义式：强调说明：强调说明：2021/8/11 星期三14空气空气玻璃玻璃空气空气水水4、折射率、折射
8、率-反映介质对光的反映介质对光的折射作用折射作用 iirr2021/8/11 星期三15几种介质的折射率：几种介质的折射率：介质介质折射率折射率金刚石金刚石2.42二氧化碳二氧化碳1.63真空本身的折射率 =1介质介质折射率折射率岩盐岩盐1.55酒精酒精1.36水晶水晶1.55玻璃玻璃1.5-1.8水水1.33空气空气1.000282021/8/11 星期三16 某介质的折射率，等于光在真空某介质的折射率，等于光在真空中的速度中的速度C与光在介质中的速度之比：与光在介质中的速度之比：cvn=（n1）光在不同介质中的速度不同，这光在不同介质中的速度不同，这正是发生折射的原因。正是发生折射的原因。
9、研究表明：研究表明：2021/8/11 星期三17例一如图一个储油桶的底面直径与高均为d当桶内没有油时，从某点恰能看到桶底边缘的某点。当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿方向看去，恰好看到桶低上的点c，两点距离d/4求油的折射率和光在油中传播的速度2021/8/11 星期三18OACBGDF因底面直径和桶高相等因底面直径和桶高相等,由此可知由此可知 AOF=ABG=450又又OD=2CD油的折射率油的折射率光在油中的传播速度光在油中的传播速度解解:2021/8/11 星期三19问题：问题：v玻璃是一种透明介质，光从空气入玻璃是一种透明介质，光从空气入射到玻璃的界面上会发生折射，如射到玻璃的界面
10、上会发生折射，如何把玻璃的折射率测出来？何把玻璃的折射率测出来？2021/8/11 星期三202021/8/11 星期三211、根据折射率的定义：、根据折射率的定义：要测折射率，要测折射率，必须知道与一个折必须知道与一个折射现象对应的折射射现象对应的折射角和入射角。角和入射角。空气空气玻璃玻璃 i=?r=?界面界面法线法线SiniSinr=n2021/8/11 星期三22 光在某种介质中的传播速度是光在某种介质中的传播速度是2.122108m/s，当光线以，当光线以30入射入射角由该介质射入空气时，折射角为角由该介质射入空气时，折射角为多少？多少？例：例：2021/8/11 星期三23如果用激
11、光能射中吗?后羿射日能射中吗?2021/8/11 星期三24应用应用1 1：2021/8/11 星期三2513.2光的干涉2021/8/11 星期三26教学目标教学目标 v一、知识目标一、知识目标v1.通过实验观察认识光的干涉现象，知道从光的干涉现象说通过实验观察认识光的干涉现象，知道从光的干涉现象说明光是一种波明光是一种波.v2.掌握光的双缝干涉现象是如何产生的，何处出现亮条纹，掌握光的双缝干涉现象是如何产生的，何处出现亮条纹，何处出现暗条纹何处出现暗条纹.v3.掌握明条纹（或暗条纹）间距的计算公式及推导过程掌握明条纹（或暗条纹）间距的计算公式及推导过程.v4.知道不同色光的频率不同，掌握波
12、长、波速、频率的关系知道不同色光的频率不同，掌握波长、波速、频率的关系.v5.通过实验初步认识薄膜干涉现象，了解其应用通过实验初步认识薄膜干涉现象，了解其应用.v二、能力目标二、能力目标v1.通过了解杨氏把一个点光源发出的一束光分成两束，理解通过了解杨氏把一个点光源发出的一束光分成两束，理解相干光源的设计思想相干光源的设计思想.v2.通过根据波动理论分析单色光双缝干涉，培养学生比较推通过根据波动理论分析单色光双缝干涉，培养学生比较推理，探究知识的能力理，探究知识的能力.v3.在认真观察实验事实的基础上，加强抽象思维能力的培养在认真观察实验事实的基础上，加强抽象思维能力的培养.2021/8/11
13、 星期三27v三、德育目标三、德育目标v通过对光的本性的初步认识，建立辩证唯物主义的通过对光的本性的初步认识，建立辩证唯物主义的世界观世界观.v教学重点教学重点v双缝干涉图象的形成实验及分析双缝干涉图象的形成实验及分析v教学难点教学难点v1.亮纹（或暗纹）位置的确定亮纹（或暗纹）位置的确定.v2.亮纹（或暗纹）间距公式的推导亮纹（或暗纹）间距公式的推导.v教学方法教学方法v通过机械波干涉现象的复习，过渡到光波的叠加，通过机械波干涉现象的复习，过渡到光波的叠加，进而提出问题，引发思考，在实验观察的基础上通进而提出问题，引发思考，在实验观察的基础上通过探究现象成因，总结规律，完成本节课的教学目过探
14、究现象成因，总结规律，完成本节课的教学目标，最后通过对薄膜干涉成因的分析达到拓展应用，标，最后通过对薄膜干涉成因的分析达到拓展应用，提高能力的目的提高能力的目的.2021/8/11 星期三28光的直线传播2021/8/11 星期三29彩彩 虹虹2021/8/11 星期三30海市蜃楼海市蜃楼2021/8/11 星期三31假设光真的是假设光真的是一种波一种波我们必然能看到波特有的现象我们必然能看到波特有的现象2021/8/11 星期三32托马斯托马斯杨杨177318291801年，英国物理学年，英国物理学家托马斯家托马斯杨在实验杨在实验室里成功的观察到室里成功的观察到了光的干涉现象了光的干涉现象二
15、、光的干涉二、光的干涉2021/8/11 星期三33单单色色光光屏屏S1S2双缝双缝探究探究1：光是一种波：光是一种波 2021/8/11 星期三34单单色色激激光光束束屏屏等间距等间距双缝干涉图样双缝干涉图样图样有何特征？图样有何特征？S1S2亮条纹的中心线亮条纹的中心线亮条纹的中心线亮条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线双缝双缝中央亮条纹中央亮条纹明暗相间明暗相间2021/8/11 星期三35亮条纹亮条纹亮条纹亮条纹探究探究2：出现明暗相间条纹的条件出现明暗相间条纹的条件S1S22021/8/11 星期三362021/8/11 星期三37亮条纹亮条纹出现亮条
16、纹的条件出现亮条纹的条件（n=0，1，2，3）2021/8/11 星期三38暗条纹暗条纹 /2探究探究2：出现明暗相间条纹的条件出现明暗相间条纹的条件S1S22021/8/11 星期三392021/8/11 星期三40亮条纹亮条纹暗条纹暗条纹出现亮条纹和暗条纹的条件出现亮条纹和暗条纹的条件（n=0，1，2，3）（n=0，1，2，3）探究探究3：用双缝观察白光干涉图样：用双缝观察白光干涉图样 2021/8/11 星期三4113.3实验：用双缝干涉测量光的波长2021/8/11 星期三42 如图所示的双缝实验中，屏离开挡板越远，如图所示的双缝实验中，屏离开挡板越远，条纹间的距离越大，另一方面，实验
17、所用光波条纹间的距离越大，另一方面，实验所用光波的波长越大，条纹间的距离也越大，这是为什的波长越大，条纹间的距离也越大，这是为什么？么？r2-r1=dsinX=ltanlsin当两列波的路程差为波长的当两列波的路程差为波长的整数倍，即整数倍，即dx/l=k（k=0,1,2)时才会时才会出现亮条纹，亮条纹位置为：出现亮条纹，亮条纹位置为：X=kl/dS1S2P1Plr1r2dx一、实验原理一、实验原理2021/8/11 星期三43相邻两个明相邻两个明(或暗或暗)条纹之间的距离为条纹之间的距离为其中，波长用其中，波长用 表示，表示，d表示两个表示两个狭缝之间的距离，狭缝之间的距离，l为挡板与屏间的
18、距为挡板与屏间的距离离2021/8/11 星期三44实验步骤：实验步骤：1、安装双缝干涉仪、安装双缝干涉仪2、单缝到双缝的距离为、单缝到双缝的距离为5-10cm3、通过目镜，可看见白光的双缝干涉条、通过目镜，可看见白光的双缝干涉条纹纹4、放红光虑光片，观测红光的双缝干涉、放红光虑光片，观测红光的双缝干涉条纹条纹 调节调节d比较比较x的变化换绿色虑光片的变化换绿色虑光片5、测量出、测量出n条亮条纹间距条亮条纹间距a6、察看说明书，得出、察看说明书，得出d和和L7、代入公式，求出波长、代入公式，求出波长二、观察双缝干涉图样二、观察双缝干涉图样2021/8/11 星期三45光源光源光源光源滤光片滤光
19、片单缝单缝双缝双缝遮光筒遮光筒屏屏图（甲）图（甲）图（甲）图（甲）L1L22021/8/11 星期三46注意事项：注意事项：1 1、安装仪器的顺序：光源、安装仪器的顺序：光源、滤光片、单缝、双缝、遮光滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏筒、光屏2 2、双缝与单缝相互平行，且、双缝与单缝相互平行，且竖直放置竖直放置3 3、光源、虑光片、单缝、双、光源、虑光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心缝的中心均在遮光筒的中心轴线上轴线上4 4、若出现在光屏上的光很弱，、若出现在光屏上的光很弱，由于不共轴所致由于不共轴所致5 5、若干涉条纹不清晰，与单、若干涉条纹不清晰，与单缝和双缝是否平行有很大关缝和双缝是否
20、平行有很大关系系2021/8/11 星期三47XXXXXX2021/8/11 星期三48中中间间亮亮纹纹第第二二条条亮亮纹纹第第一一条条亮亮纹纹第第一一条条亮亮纹纹第第二二条条亮亮纹纹第第一一条条暗暗纹纹第第一一条条暗暗纹纹第第二二条条暗暗纹纹第第三三条条暗暗纹纹第第二二条条暗暗纹纹第第三三条条暗暗纹纹2021/8/11 星期三4915205100202515图（丙）第第 1 1条条时读数时读数第第 4 4条条时读数时读数1520510030354045图（乙）螺旋测微器的读数螺旋测微器的读数 三、测定单色光的波长三、测定单色光的波长2021/8/11 星期三50游标尺的读数游标尺的读数 ：2
21、021/8/11 星期三512021/8/11 星期三52测量结果求波长：测量结果求波长：测出测出n个亮条纹间的举例个亮条纹间的举例a。就可以求出相邻两。就可以求出相邻两个亮条纹的距离个亮条纹的距离 再由再由得得2021/8/11 星期三5313.4光的颜色 色散2021/8/11 星期三54教学目标教学目标 v知识与能力知识与能力v1、棱镜的概念及其对光线的偏折作用；全反射棱镜对光、棱镜的概念及其对光线的偏折作用；全反射棱镜对光路的控制；了解光的色散及物体的颜色等生活常识。路的控制；了解光的色散及物体的颜色等生活常识。v 2、知道白光的色散现象，知道白光是复色光知道匀、知道白光的色散现象，知
22、道白光是复色光知道匀变速运动的位移与时间的关系，能用来进行简单的计算。变速运动的位移与时间的关系，能用来进行简单的计算。v3、知道薄膜干涉是如何获得相干光源的，了解薄膜干涉、知道薄膜干涉是如何获得相干光源的，了解薄膜干涉产生的原因，知道薄膜干涉在技术上的应用。产生的原因，知道薄膜干涉在技术上的应用。v过程与方法过程与方法v1、通过对光的色散和薄膜干涉实验探索，加强学生动手、通过对光的色散和薄膜干涉实验探索，加强学生动手能力，观察能力，加深对知识的理解。能力，观察能力，加深对知识的理解。v2、感悟一些数学方法的应用特点。、感悟一些数学方法的应用特点。v情感、态度与价值观情感、态度与价值观v1、知
23、道学好物理的重要性。、知道学好物理的重要性。v2、具有科学精神和正确的世界观、人生观、价值观、具有科学精神和正确的世界观、人生观、价值观 2021/8/11 星期三55截面为三角形或梯形的透明体等腰棱镜等腰棱镜直角等腰棱镜直角等腰棱镜四棱镜四棱镜一、棱一、棱 镜镜2021/8/11 星期三561.1.棱镜对光线的作用棱镜对光线的作用:SS 2.2.棱镜成像特征棱镜成像特征成虚象成虚象虚象的位置比物体的虚象的位置比物体的实际位置向顶角方向实际位置向顶角方向偏移偏移光线经过棱镜后向棱镜的底面偏折。光线经过棱镜后向棱镜的底面偏折。2021/8/11 星期三57?思考：思考：如果这个棱镜用极薄的玻璃如
24、果这个棱镜用极薄的玻璃制成，里面是空气，周围是制成，里面是空气，周围是水，当光线通过这个空气棱水，当光线通过这个空气棱镜时，射出的光线将如何？镜时，射出的光线将如何？作图说明作图说明2021/8/11 星期三58二、光的色散二、光的色散2021/8/11 星期三59实验现象分析1.太阳光是一种颜色的光吗？不是，太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光组成 （复色光）2、光的偏折程度与什么有关？、光的偏折程度与什么有关？折射率越大，偏折的程度越大与折射率有关 2021/8/11 星期三603 3、白光经过棱镜后，不同、白光经过棱镜后，不同颜色的光，向底面偏折的颜色的光，向底面偏折的程度不
25、同，说明了什么？程度不同，说明了什么？不同颜色的光在同一介质中的折射率不同由红光到紫光折射率越来越大由红光到紫光折射率越来越大2021/8/11 星期三614、光学中与折射率有关的几个、光学中与折射率有关的几个物理量？物理量？结论：结论：在同一介质中，由红光到紫光，光在同一介质中，由红光到紫光，光的折射率越来越大，传播速度越来的折射率越来越大，传播速度越来越小，相同的入射角，紫光越容易越小，相同的入射角，紫光越容易发生全反射发生全反射光的传播速度光的传播速度临界角2021/8/11 星期三62各种色光的折射率各种色光的折射率色色光光紫紫蓝蓝绿绿黄黄橙橙红红折折 射率射率1.53 1.52 1.
26、5191.5171.5141.5132021/8/11 星期三63三、全反射棱镜三、全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜，临界横截面是等腰直角三角形的棱镜，临界角为角为4242光垂直于任一侧面入射，都会在另一光垂直于任一侧面入射，都会在另一侧面产生全反射侧面产生全反射棱镜对光线的作用：棱镜对光线的作用：2021/8/11 星期三64课堂小结1 1棱镜对光线的作用棱镜对光线的作用2 2光的色散说明了什么光的色散说明了什么不同单色光在同一介质中的折射率不同不同单色光在同一介质中的折射率不同白光是复色光白光是复色光由红光到紫光其折射率越来越大由红光到紫光其折射率越来越大由光密介质到光疏介质时，由光
27、密介质到光疏介质时，n越大临越大临界角越小，紫光越容易发生全反射同界角越小，紫光越容易发生全反射同一介质中红光速率最大紫光最小一介质中红光速率最大紫光最小2021/8/11 星期三65一束白光射到玻璃三棱镜的一个面上后一束白光射到玻璃三棱镜的一个面上后发生色散现象，在图示的光路图中，符发生色散现象，在图示的光路图中，符合实验事实的是合实验事实的是()()A课堂练习课堂练习2021/8/11 星期三66一束白光从顶角为的三棱镜的一侧，以较大一束白光从顶角为的三棱镜的一侧，以较大的入射角射入棱镜后，经棱镜折射在光屏的入射角射入棱镜后，经棱镜折射在光屏P P上上可得到彩色光带，如图所示，当入射角逐渐
28、可得到彩色光带，如图所示，当入射角逐渐减小到减小到0 0的过程中，假如屏上的彩色光带先后的过程中，假如屏上的彩色光带先后消失，则消失，则()()A.A.红光最先消失，紫光最后消失红光最先消失，紫光最后消失B.B.紫光最先消失，紫光最先消失，红光最后消失红光最后消失C.C.红光最先消失，红光最先消失，黄光最后消失黄光最后消失D.D.紫光最先消失，紫光最先消失，黄光最后消失黄光最后消失B2021/8/11 星期三67一窄束平行白光斜射到两面平行的玻一窄束平行白光斜射到两面平行的玻璃砖的璃砖的AB面上，如图示，从面上，如图示，从CD面射出面射出的光在靠近的光在靠近C端是什么颜色端是什么颜色ACBD2
29、021/8/11 星期三6813.5光的衍射2021/8/11 星期三69教学目标教学目标 v一、知识目标一、知识目标v1.通过实验观察，让学生认识光的衍射现象，知道发生明通过实验观察，让学生认识光的衍射现象，知道发生明显的光的衍射现象的条件，从而对光的波动性有进一步的显的光的衍射现象的条件，从而对光的波动性有进一步的认识认识.v2.通常学习知道通常学习知道“几何光学几何光学”中所说的光沿直线传播是一中所说的光沿直线传播是一种近似规律种近似规律.v二、能力目标二、能力目标v1.通过讨论和对单缝衍射装置的观察，理解衍射条件的设通过讨论和对单缝衍射装置的观察，理解衍射条件的设计思想计思想.v2.在
30、认真观察课堂演示实验和课外自己动手观察衍射现象在认真观察课堂演示实验和课外自己动手观察衍射现象的基础上，培养学生比较推理能力和抽象思维能力的基础上，培养学生比较推理能力和抽象思维能力.v三、德育目标三、德育目标v通过通过“泊松亮斑泊松亮斑”等科学小故事的学习，培养学生坚定的等科学小故事的学习，培养学生坚定的自信心、踏实勤奋的工作态度和科学研究品德自信心、踏实勤奋的工作态度和科学研究品德.2021/8/11 星期三70v教学重点v单缝衍射实验和圆孔衍射实验的观察以及产生明显衍射现象的条件.v教学难点v衍射条纹成因的初步说明.v教学方法v1.通过机械波衍射现象类比推理，提出光的衍射实验观察设想.v
31、2.通过观察分析实验，归纳出产生明显衍射现象的条件以及衍射是光的波动性的表现.v3.通过对比认识衍射条纹的特点及变化，加深对衍射图象的了解.2021/8/11 星期三712021/8/11 星期三72产生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多2021/8/11 星期三73A2021/8/11 星期三74一.光的衍射现象 光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的方向而绕到障碍物到达阴影区域的现象。2021/8/11 星期三75 单色光的衍射图样:中间亮纹较宽较亮、两边：对称的明暗相间条纹，亮条纹强度向两边逐渐较快减弱。1.单缝衍射2021/8/11 星期三
32、76衍射图样光光强中中央央明明纹单缝衍射衍射图样的光的光强分布分布2021/8/11 星期三77 白光单缝衍射条纹：中间是白色的，两边是减弱很快的彩色条纹。2021/8/11 星期三78例例1.在观察光的衍射现象的实验中在观察光的衍射现象的实验中,通过通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝,观看观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝远处的日光灯管或线状白炽灯丝(灯管灯管或灯丝都要平行于狭缝或灯丝都要平行于狭缝)，可以看到，可以看到 ()A.黑白相间的直条纹黑白相间的直条纹B.彩色的弧形条纹彩色的弧形条纹C.彩色的直条纹彩色的直条纹 D.黑白相间的弧形条纹黑白相间的弧形条纹 20
33、21/8/11 星期三792.小孔衍射光通过小孔(小到一定程度)在屏上会出现：中间较亮，周围明暗相间的圆环，且亮度小这些圆环达到的范围远远超过根据光的直线传播所应照明的面积。2021/8/11 星期三80思考与讨论思考与讨论:将一个大的不透明障碍物上将一个大的不透明障碍物上的正三角形孔从边长的正三角形孔从边长10cm逐逐渐减小到零，让阳光从孔中渐减小到零，让阳光从孔中通过，在障碍板后暗箱中的通过，在障碍板后暗箱中的屏上可看到啥现象？屏上可看到啥现象？2021/8/11 星期三81针尖尖2021/8/11 星期三823.泊松亮班光照到不透明的小圆板上，在屏上圆板光照到不透明的小圆板上，在屏上圆板
34、的阴影中心，有一个亮斑，这个亮斑取的阴影中心，有一个亮斑，这个亮斑取名叫泊松亮斑名叫泊松亮斑2021/8/11 星期三83 在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比甚至比光的波长还要小的时候衍射现象就十分明显，出现明显的衍射现象二二.光发生明显衍射的条件光发生明显衍射的条件2021/8/11 星期三84例例2.下列现象中能产生明显衍射的是下列现象中能产生明显衍射的是()A.光的波长比孔或障碍物的尺寸大得多光的波长比孔或障碍物的尺寸大得多B.光的波长与孔或障碍物的尺寸可相比光的波长与孔或障碍物的尺寸可相比 C.光的波长等于孔或障碍物的大小光的波长等于孔或障碍物的大小D.光的波长比孔或障碍物的尺寸小得多。
35、光的波长比孔或障碍物的尺寸小得多。2021/8/11 星期三85衍射现象衍射衍射现象象针尖尖狭狭缝圆孔孔圆屏屏衍射屏衍射屏(障碍物障碍物)入射光波入射光波衍射衍射图样观察屏察屏2021/8/11 星期三86红光2021/8/11 星期三871、光的干涉和衍射图样区别双缝干涉图样特点：单缝衍射图象特点：三.光的干涉和光的衍射的比较2、双缝干涉和单缝衍射都是光波叠加的结果，只是干涉条纹是有限的几束光的叠加，而衍射条纹可认为是极多且复杂的相干光的叠加。明暗相间、中间较宽较明暗相间、中间较宽较亮，两边对称亮度渐减亮，两边对称亮度渐减弱弱明暗相间、等间距等亮度明暗相间、等间距等亮度红光2021/8/11
36、 星期三88例例3、在双缝干涉实验中，以白光为光源，、在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹在屏幕上观察到了彩色干涉条纹.若在双缝若在双缝中的一缝前放一红色滤光片中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光只能透过绿光)，这时，这时 ()A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失色的双缝干涉条纹消失B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在色的干涉条纹依然存在C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但
37、屏任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮上仍有光亮D.屏上无任何光亮屏上无任何光亮2021/8/11 星期三89小结小结:光光的的衍衍射射单缝衍射单缝衍射小孔衍射小孔衍射泊松亮斑泊松亮斑明显衍射条件明显衍射条件2021/8/11 星期三901对于衍射现象的分析正确的是A光的衍射是光离开直线路径绕到障碍物 阴影里去的现象B光的衍射完全否定了光的直线传播的结论 C光的衍射为光的波动说提供了有力的证据D光的衍射条纹图样是光波相叠加的结果 A C D2021/8/11 星期三912单色光照射单缝衍射时A狭缝越窄衍射现象越明显 B狭缝越宽衍射现象越明显 C照射的光的波长越长衍射现象越明显 D照射
38、的光的频率越高衍射现象越明显 A C2021/8/11 星期三923用黄色光照射不透明的圆板时在圆板的背影中恰能观察到黄色光斑，若分别用红色光,绿色光和紫色光照射圆板一定能观察到光斑的是：A红色光B绿色光C紫色光D三种色光都能A2021/8/11 星期三9313.6光的偏振2021/8/11 星期三941、引入：v在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在同一在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在同一直线上在横波中，振动方向总是垂直于波的传直线上在横波中，振动方向总是垂直于波的传播方向，但不同的横波，振动方向可以不同播方向，但不同的横波，振动方向可以不同v例如一列横波沿水平方向传播，质点在竖直平面
39、例如一列横波沿水平方向传播，质点在竖直平面内可能沿着上下方向振动，也可能沿着左右方向内可能沿着上下方向振动，也可能沿着左右方向振动，也可能沿着任何其他方向振动振动，也可能沿着任何其他方向振动v当然，对于一个确定的横波，它的振动方向是确当然，对于一个确定的横波，它的振动方向是确定的定的2021/8/11 星期三952、实验：v取一根软绳，一端固取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一定在墙上，手持另一端上下抖动，就在软端上下抖动，就在软绳上形成一列横波绳上形成一列横波.现在，让软绳穿过一块带有狭缝的木板，如果狭缝与现在，让软绳穿过一块带有狭缝的木板，如果狭缝与振动方向平行，则振动可以通过狭缝传到木板
40、的另一振动方向平行，则振动可以通过狭缝传到木板的另一侧（图甲）如果狭缝与振动方向垂直，则振动就被侧（图甲）如果狭缝与振动方向垂直，则振动就被狭缝挡住而不能向前传播（图乙）狭缝挡住而不能向前传播（图乙）2021/8/11 星期三96v如果将这根绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧如果将这根绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波，则无论狭缝怎样放置，弹簧上的纵形成纵波，则无论狭缝怎样放置，弹簧上的纵波都可以通过狭缝传播到木板的另一侧（如下波都可以通过狭缝传播到木板的另一侧（如下图）图）2021/8/11 星期三97 受上面实验的启发，我受上面实验的启发，我们可以利用类似的实验来判断们可以利用类似的实验来
41、判断光波是横波还是纵波光波是横波还是纵波v偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特殊的偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向），只有振动方向与透振方方向（叫做透振方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片偏振片对光波的向平行的光波才能通过偏振片偏振片对光波的作用就像上图中的狭缝对于机械波的作用一样作用就像上图中的狭缝对于机械波的作用一样v v现在利用偏振片代替上面的带有狭缝的木板，来现在利用偏振片代替上面的带有狭缝的木板，来做光学实验做光学实验2021/8/11 星期三98点击下图观看动画演示点击下图观看动画演示2021/8/11 星期三99v当只有一块偏振片时
42、，以当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变振片，透射光的强度不变当两块偏振片的透振方向平当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最大，行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振片时但是，比通过一块偏振片时要弱要弱当两块偏振片的透振方向垂当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，直时，透射光的强度最弱，几乎为零几乎为零.2021/8/11 星期三1003、产生上述现象的原因1 1、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向传播方向上沿一切方向振
43、动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同这种光叫做自然光振动的光波的强度都相同这种光叫做自然光 .2021/8/11 星期三1012 2、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过也就是说，通过第一个偏振片光波才能通过也就是说，通过第一个偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动这种光叫做偏振光一个特定的方向振动这种光叫做偏振光 横横波波只只沿沿着着某某一一个个特特定定的的方方向向振振动动，称称为为波
44、波的的偏偏振振只只有有横横波波才有偏振现象才有偏振现象2021/8/11 星期三1023 3、通通过过第第一一个个偏偏振振片片的的偏偏振振光光再再通通过过第第二二个个偏偏振振片片（称称为为检检偏偏器器）时时，如如果果两两个个偏偏振振片片的的透透振振方方向向平平行行，那那么么，通通过过第第一一个个偏偏振振光光的的振振动动方方向向跟跟第第二二个个偏偏振振片片的的透振方向平行，透射光的强度最大透振方向平行，透射光的强度最大2021/8/11 星期三1034 4、如如果果两两个个偏偏振振片片的的透透振振方方向向垂垂直直，那那么么，偏偏振振光光的的振振动动方方向向跟跟第第二二个个偏偏振振片片的的透透振振
45、方方向向垂垂直直，偏偏振振光光不不能能通通过过第第二二个个偏偏振振片片，透透射射光光的的强度为零强度为零 所以，光是一种横波所以，光是一种横波 2021/8/11 星期三104v下一章我们会知道，光是电磁波下一章我们会知道，光是电磁波,电磁波是横波，电电磁波是横波，电磁波中电场强度磁波中电场强度E E和磁感应强度和磁感应强度B B的振动方向都与电磁的振动方向都与电磁波的传播方向垂直波的传播方向垂直v实验指出，光波的感光作用和生理作用等主要是由电实验指出，光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强度场强度E E所引起的，因此常将所引起的，因此常将E E的振动称为光振动在的振动称为光振动在与光波传播
46、方向垂直的平面内，光振动的方向可以沿与光波传播方向垂直的平面内，光振动的方向可以沿任意的方向任意的方向v光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光光振动光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光光振动沿着特定方向的光就是偏振光沿着特定方向的光就是偏振光 4.偏振现象的应用偏振现象的应用2021/8/11 星期三105光光的的偏偏振振现现象象并并不不罕罕见见除除了了从从光光源源（如如太太阳阳、电电灯灯等等）直直接接发发出出的的光光以以外外，我我们们通通常常看看到到的的绝绝大大部部分分光光，都都是是偏偏振振光光自自然然光光射射到到两两种种介介质质的的界界面面上上，如如果果光光入入射射的的方方向向合合适适，
47、使使反反射射光光与与折折射射光光之之间间的的夹夹角角恰恰好好是是9090，这这时时，反反射射光光和和折折射射光光就就都都是是偏偏振振的的，并并且且偏偏振振方向互相垂直方向互相垂直2021/8/11 星期三106 光光的的偏偏振振现现象象有有很很多多应应用用如如在在拍拍摄摄日日落落时时水水面面下下的的景景物物、池池中中的的游游鱼鱼、玻玻璃璃橱橱窗窗里里的的陈陈列列物物的的照照片片时时，由由于于水水面面或或玻玻璃璃表表面面的的反反射射光光的的干干扰扰，常常使使景景像像不不清清楚楚如如果果在在照照相相机机镜镜头头前前装装一一片片偏偏振振滤滤光光片片，让让它它的的透透振振方方向向与与反反射射光光的的偏
48、偏振振方方向向垂垂直直，就就可可以以减减弱弱反反射射光光而而使使景像清晰景像清晰偏振现象的应用：拍摄偏振现象的应用：拍摄2021/8/11 星期三107v液晶显示器是一个由上下两片导电玻制成的液晶显示器是一个由上下两片导电玻制成的液晶盒，盒内充有液晶，四周用密封材料液晶盒，盒内充有液晶，四周用密封材料胶框密封，盒的两个外侧贴有偏光片。胶框密封，盒的两个外侧贴有偏光片。偏振现象的应用：液晶显示偏振现象的应用：液晶显示2021/8/11 星期三108偏振现象的应用：液晶显示偏振现象的应用：液晶显示如果有光线进入,通过第一个偏振片后，将被液晶分子逐渐改变偏振方向.由于光线沿着分子排列的方向传播，光线
49、最终将从另一端射出如果两玻璃板之间加上电压，分子排列方向将与电场方向平行，光线由于不能扭转将不会通过第二个极板2021/8/11 星期三109v液晶显示器就是利用这一特性，在上下两片栅栏相互垂直的偏光板之间充满液晶，利用电场控制液晶的转动不同的电场大小就会形成不同的灰阶亮度偏振现象的应用：液晶显示偏振现象的应用：液晶显示2021/8/11 星期三110小结：v光波是一种横波光波是一种横波.v偏振光会发生偏振现象偏振光会发生偏振现象2021/8/11 星期三11113.7全反射2021/8/11 星期三112教学目标教学目标v一、知识目标一、知识目标v 1.知道什么是光疏介质，什么是光密介质；知
50、道什么是光疏介质，什么是光密介质；2.理理解光的全反射；解光的全反射；3.理解临界角的概念，能判断是理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题；否发生全反射，并能解决有关的问题；4.知道光知道光导纤维及其应用导纤维及其应用.v二、能力目标二、能力目标v1.会定性画出光疏介质进入光密介质或从光密介会定性画出光疏介质进入光密介质或从光密介质进入光疏介质时的光路图质进入光疏介质时的光路图.v2.会判断是否发生全反射并画出相应的光路图会判断是否发生全反射并画出相应的光路图.v3.会用全反射解释相关的现象会用全反射解释相关的现象.v4.会计算各种介质的临界角会计算各种介质的临界角.202