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1、第十三章,光,情 景 切 入 我們生活在一個(gè)充滿光的世界。人類渴望光明，生物需要陽光，人類的感覺器官接收到的信息中，有90%的是通過眼睛。現(xiàn)在光學(xué)已經(jīng)成為物理學(xué)的重要組成部分，在生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用，光學(xué)是現(xiàn)代高科技領(lǐng)域中最前沿的科學(xué)之一。,知 識(shí) 導(dǎo) 航 本章講的光可分為兩部分即幾何光學(xué)和物理光學(xué)。幾何光學(xué)以光的直線傳播為基礎(chǔ)，主要討論了光的反射和折射現(xiàn)象中所遵循的基本規(guī)律反射定律和折射定律。物理光學(xué)研究光的本性，學(xué)習(xí)光的干涉、衍射、偏振、色散現(xiàn)象，從波的角度認(rèn)識(shí)光并討論一些與光的本性有關(guān)的實(shí)例。 本章的重點(diǎn)是光的折射定律，全反射概念及各種光路圖的作法。難點(diǎn)是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)和全反

2、射現(xiàn)象。,學(xué) 法 指 導(dǎo) 1本章始終貫穿一個(gè)模型“光線”，引入光線，能形象地表示出光的傳播路徑和方向，作出光路圖可以把光問題轉(zhuǎn)化為幾何問題，便于研究。 2本章主要通過光的現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性，因此與前面機(jī)械波的知識(shí)聯(lián)系密切，是波動(dòng)的進(jìn)一步深化。 3學(xué)習(xí)前可首先復(fù)習(xí)機(jī)械波在傳播中的一些規(guī)律，如反射、折射、干涉、衍射等，學(xué)習(xí)中尤其要注意借鑒機(jī)械波的學(xué)習(xí)方法，但又要注意光與機(jī)械波還是有很大區(qū)別的，不要等同起來。本章采用多觀察、多實(shí)驗(yàn)、多探究的方法能取得較好的學(xué)習(xí)效果。,第一節(jié) 光的反射和折射,課 前 預(yù) 習(xí),1概念 光線入射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，光的傳播方向發(fā)生改變，一部分光____________

3、_____的現(xiàn)象，叫做光的反射。 2光的反射定律 (1)反射光線和入射光線在____________內(nèi)； (2)反射光線和入射光線分居在____________； (3)反射角等于_________。 3光路的特點(diǎn) 在反射現(xiàn)象中，光路是_________的。,光的反射,返回原介質(zhì),同一平面,法線兩側(cè),入射角,可逆,1折射現(xiàn)象 光從一種介質(zhì)斜射進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向________的現(xiàn)象。,光的折射和折射定律,改變,2折射定律 (1)內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在___________內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成_________比。,同一平面,正

4、,3光路的特點(diǎn) 在光的折射現(xiàn)象中，光路是_________的。,可逆,1定義 光從_________射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，_________的正弦與_________的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率，簡(jiǎn)稱折射率。 3物理意義 是一個(gè)與介質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，反映介質(zhì)____________的物理量。,折射率,真空,入射角,折射角,光學(xué)性質(zhì),真空,介質(zhì),大于1,判一判 (1)入射光線與反射光線在不同介質(zhì)中。() (2)入射光線與反射光線關(guān)于法線對(duì)稱。() (3)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向就會(huì)變化。() (4)若光從空氣中射入水中，它的傳播速度一定減小。() (5)介質(zhì)的密度越大，其折射率

5、一定也越大。() (6)光從真空斜射入任何介質(zhì)時(shí)，入射角均大于折射角。(),,,,,,,選一選 下圖是光由空氣射入半圓形玻璃磚，再由玻璃磚射入空氣的光路圖，O點(diǎn)是半圓形玻璃磚的圓心，下列情況可能發(fā)生的是() 解析：光線在圓心處發(fā)生反射和折射，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；當(dāng)光從空氣進(jìn)入玻璃后，折射角小于入射角，當(dāng)光從玻璃進(jìn)入空氣后，折射角大于入射角，故A錯(cuò)誤，D正確。,D,想一想 有經(jīng)驗(yàn)的漁民叉魚時(shí)，不是正對(duì)著看到的魚去叉，而是對(duì)著所看到魚的下方叉，如圖所示。你知道這是為什么嗎？,解析：從魚身上反射的光線由水中進(jìn)入空氣時(shí)，在水面上發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進(jìn)入人眼，人眼會(huì)逆著折射光線的方向看去，

6、就會(huì)覺得魚變淺了，眼睛看到的是魚的虛像，在魚的上方，所以叉魚時(shí)要瞄準(zhǔn)像的下方，如圖所示。,課 內(nèi) 探 究,如圖所示，落山的太陽看上去正好在地平線上，但實(shí)際上太陽已處于地平線以下，觀察者的視覺誤差大小取決于當(dāng)?shù)卮髿獾臓顩r。造成這種現(xiàn)象的原因是什么？ 提示：光的折射,探究一光的折射,1光的方向 光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般要發(fā)生變化(斜射)。并非一定變化，當(dāng)光垂直界面入射時(shí)，傳播方向就不發(fā)生變化。 2光的傳播速度 光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播速度一定發(fā)生變化，當(dāng)光垂直界面入射時(shí)，光的傳播方向雖然不變，但也屬于折射，因?yàn)楣鈧鞑サ乃俣劝l(fā)生了變化。,3入射角與折射角的大小關(guān)系 光從一

7、種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，折射角與入射角的大小關(guān)系不要一概而論，要視兩種介質(zhì)的折射率大小而定。當(dāng)光從真空斜射入介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角，當(dāng)光從介質(zhì)斜射入真空時(shí)，入射角小于折射角。,特別提醒：(1)應(yīng)用折射定律和反射定律解題的關(guān)鍵是確定入射角和折射角。畫出正確的光路圖是解題的必要前提。 (2)入射角、折射角、反射角均以法線為標(biāo)準(zhǔn)來確定，注意法線與界面的區(qū)別。,解題指導(dǎo)：根據(jù)題意，正確作出光路圖，明確入射角、反射角、折射角間的關(guān)系是解答此題的關(guān)鍵。,解析：樹頂反射和石頭折射成像的光路圖如圖所示,,BC,不同介質(zhì)折射率不同，而它們的密度也往往不同，那么介質(zhì)的折射率與其密度有什么關(guān)系？是不是介質(zhì)的密度越

8、大，其折射率就越大？ 提示：介質(zhì)的折射率與介質(zhì)的密度沒有必然的聯(lián)系，密度大，折射率未必大，如水和酒精，水的密度較大，但水的折射率較小。,探究二對(duì)折射率的理解,1關(guān)于正弦值 當(dāng)光由真空射入某種介質(zhì)時(shí)，入射角、折射角以及它們的正弦值是可以改變的，但正弦值的比值是一個(gè)常數(shù)。 2關(guān)于常數(shù)n 入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一個(gè)常數(shù)，但不同介質(zhì)具有不同的常數(shù)，說明常數(shù)反映了該介質(zhì)的光學(xué)特性。,B,解題指導(dǎo)：正確理解負(fù)折射率的含義，即折射光線與入射光線位于法線的同一側(cè)；n1又說明入射角等于折射角的絕對(duì)值。,,CD,解析：介質(zhì)的折射率是一個(gè)表明介質(zhì)的光學(xué)特性的物理量，由介質(zhì)本身決定，與入射角、折射角無關(guān)

9、。由于真空中光速是個(gè)定值，故n與v成反比正確，這也說明折射率與光在該介質(zhì)中的光速是有聯(lián)系的，由vf，當(dāng)f一定時(shí)，v正比于。n與v成反比，故折射率與波長(zhǎng)也成反比。,素 養(yǎng) 提 升,解決光的折射問題的常規(guī)思路和兩類典型的問題 1常規(guī)思路 (1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖。 (2)利用幾何關(guān)系確定光路圖中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角均是與法線的夾角。 (3)利用折射定律、折射率公式列式求解。,2玻璃磚對(duì)光的折射問題 常見的玻璃磚有半圓形玻璃磚和長(zhǎng)方形玻璃磚。對(duì)于半圓形玻璃磚若光線從半圓面射入，且其方向指向圓心，則其光路圖如圖甲所示，光線只發(fā)生一次偏折。對(duì)于兩個(gè)折射面相互平行的長(zhǎng)方形玻璃磚，其折射

10、光路如圖乙所示，光線經(jīng)過兩次折射后，出射光線與入射光線的方向平行，但發(fā)生了側(cè)移。,特別提醒：畫光路圖時(shí)應(yīng)注意的問題 (1)光路是可逆的。 (2)垂直界面入射的光線，折射光線與入射光線在同一直線上。 (3)過半圓形玻璃磚圓心的光線在圓弧處不偏折。,(多選)如圖所示，把用相同玻璃制成的厚度為d的正方體a和半徑亦為d的半球體b，分別放在報(bào)紙上，且讓半球的凸面向上。從正上方分別觀察a、b中心處報(bào)紙上的字，下面的觀察記錄中正確的是() Aa中的字比b中的字高 Bb中的字比a中的字高 C一樣高 Da中的字較沒有玻璃時(shí)的高，b中的字和沒有玻璃時(shí)的一樣,AD,解析：如圖所示，放在b中的字反射的光線經(jīng)半球體向外傳播時(shí)，傳播方向不變，故人看到字的位置是字的真實(shí)位置。而放在a中的字經(jīng)折射，人看到的位置比真實(shí)位置要高。,