高中物理第三册教案光学原子Word下载.docx
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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）、小孔和小缝成像
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；
E、小缝可看作无数小孔并行排列而成的，小缝成像的规律与小孔成像的规律相同，这也说明了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×
2）、光在空气中的速度近似等C＝3.0×
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.
小结：
请学生总结本节所学内容
作业：
第5页3第6页4
第二节光的折射
1、了解介质的折射率与光速的关系；
2、掌握光的折射定律；
3、掌握介质的折射率的概念．
〖教学重点〗光的折射定律、折射率．折射率由介质来决定．
〖教学难点〗光的折射定律和折射率的应用．通过问题的分析解决加深对折射率概念的理解，学会解决问题的方法．
〖教学用具〗光的折射演示器．
附件：
接线板、火柴、烟雾发生器及烟雾源、半圆柱透明玻璃，直尺，计算器．
引入
我们在初中已学过光的折射规律：
折射光线跟入射光线和法线在同一平面内；
折射光线和入射光线分居在法线的两侧；
当光从空气斜射入水或玻璃中时，折射角小于入射角；
当光从水或玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角．初中学的光的折射规律只是定性地描述了光的折射现象，而我们今天要定量地进行研究．
演示：
将光的激光演示仪接通电源，暂不打开开关，将烟雾发生器点燃置入光的折射演示器中，将半圆柱透明玻璃放入对应的位置．打开开关，将激光管点燃，让一束激光照在半圆柱透明玻璃的平面上，让光线垂直于平面过圆心入射（沿法线入射），观察折射情况：
a．角度，b．明暗程度与入射光线进行对比．然后改变入射角进行记录，再次观察能量改变的情况．最后进行概括、归纳、小结．
1．在两种介质的分界面上入射光线、反射光线、折射光线的能量分配．（某种玻璃与空气的界面上）入射角（入射光线能量为100％）反射光线能量折射光线能量
我们可以得出结论：
随入射角的增大，反射光线的能量比例逐渐增加，而折射光线的能量比例逐渐减小．
2．经历了近1500年才得到完善的定律．
（1）历史发展：
公元2世纪古希腊天文学家托勒密通过实验得到：
A．折射光线跟入射光线和法线在同一平面内；
B．折射光线和入射光线分居在法线的两侧；
C．折射角正比于入射角．
德国物理学家开普勒也做了研究．
（2）折射定律：
最终在1621年，由荷兰数学家斯涅耳找到了入射角和折射角之间的关系．
将一组测量数据抄写在黑板上让学生进行计算（用计算器），光线从空气射入某种玻璃．
通过分析表中数据可以得出结论：
入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．如果用n来表示这个比例常数，就有
这就是光的折射定律，也叫斯涅耳定律．
如果使光线逆着原来的折射光线到界面上，折射光线就逆着原来的入射光线射出，这就是说，在折射现象中光路也是可逆的．（在反射现象中，光路是可逆的）
3．折射率n．
光从一种介质射入另一种介质时，虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n，但是对不同的介质来说，这个常数n是不同的．这个常数n跟介质有关系，是一个反映介质的光学性质的物理量，我们把它叫做介质的折射率．
i是光线在真空中与法线之间的夹角．
r是光线在介质中与法线之间的夹角．光从真空射入某种介质时的折射率，叫做该种介质的绝对折射率，也简称为某种介质的折射率．相对折射率在高中不作要求．又因为空气的绝对折射率为1.00028，在近似计算中认为空气和真空相同，故有时光从空气射入某种介质时的折射率当作绝对折射率进行计算．
（2）折射率的定义式为量度式．折射率无单位，任何介质的折射率不能小于1。
记住水的折射率为1.33约为4/3，玻璃的折射率一般为1.50，可以写做3/2。
4．介质的折射率与光速的关系．理论和实验的研究都证明：
某种介质的折射率，等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度之比．
例1光在某介质中的传播速度是2.122×
108m/s，当光线以30°
入射角，由该介质射入空气时，折射角为多少？
解：
由介质的折射率与光速的关系得：
又根据介质折射率的定义式得：
r为在空气中光线、法线间的夹角即为所求．i为在介质中光线与法线间的夹角30°
得：
所以r=45°
．
例2光线从空气射入甲介质中时，入射角i=45°
，折射角r=30°
，光线从空气中射入乙介质中时，入射角i′=60°
，折射角r′=30°
．求光在甲、乙两种介质中的传播速度比．
设光在甲介质中传播的速度为v甲，光在乙介质中传播的速度为v乙．
根据折射率的定义式得：
根据折射率与光速的关系得：
例3光线从空气射入你n=
的介质中，反射光线恰好垂直于折射光线，则入射角约为多少？
根据光的反射定律有入射角i跟反射角β相等i=β，根据题意折射光线与反射光线垂直，则反射角β与折射角r互余，即β+r=90°
，则i＋r=90°
又根据折射率的定义式：
所以i=60°
练习：
这种玻璃中传播的速度之比是多少？
9∶8．
（2）光线由空气射入某种介质，折射光线与反射光线恰好垂直，已知入射角是53°
，则这种介质可能是什么？
水．
（3）一束宽度为10cm的平行光束，以60°
的入射角从空气射入折射
17.3cm．
课堂小结
1．光的折射定律是几何光学的三大基本规律之一．（另外两个规律是：
光的直线传播规律，光的反射定律）是研究几何光学的重要法宝．高中阶段只研究在两种介质中其中一种是空气的两界面间的折射情况及所遵循的规律．在应用时，一定要注意作图．突出几何的特点．
2．折射率是几何光学中非常重要的基本概念之一．它反映介质的光学性质．每一种介质在一定条件下有一个确切的折射率，不同种类的介质在相同的条件下，一般具有不同的折射率．例如：
玻璃的折射率是1.50，水的折射率是1.33．
3．通常说的介质的折射率是指介质的绝对折射率，即光从真空射入某种介质时的折射率．设光由介质1射入介质2，这时的折射率确切地说应该叫做介质2对介质1的相对折射率，通常用n21来表示相对折射率在高中阶段不要求，一般学校的学生最好不引入，避免引起概念混乱．
作业：
第10页第4、5、6小题
第三节全反射
理解光的全反射现象；
掌握临界角的概念和发生全反射的条件；
了解全反射现象的应用．
〖教学重点〗掌握临界角的概念和发生全反射的条件，折射角等于90°
时的入射角叫做临界角，当光线从光密介质射到它与光疏介质的界面上时，如果入射角等于或大于临界角就发生全反射现象．
〖教学难点〗全反射的应用，对全反射现象的解释．光导纤维、自行车的尾灯是利用了全反射现象制成的；
海市蜃楼、沙漠里的蜃景也是由于全反射的原因而呈现的自然现象．
〖教学用具〗全反射现象演示仪，接线板，烟雾发生器，火柴，产生烟雾的烟雾源，半圆柱透明玻璃（半圆柱透镜），弯曲的细玻璃棒（或光导纤维）．烧杯，水，蜡烛，火柴，试管夹、镀铬的光亮铁球（可夹在试管夹上）．自行车尾灯（破碎且内部较完整）．
将光亮铁球出示给学生看，在阳光下很刺眼，将光亮铁球夹在试管夹上，放在点燃蜡烛上熏黑，将试管夹和铁球置于烛焰的内焰进行熏制，一定要全部熏黑，再让学生观察．然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中，现象发生了，放在水中的铁球变得比在阳光下更亮．好奇的学生误认为是水泡掉了铁球上黑色物，当老师把试管夹从水中取出时，发现熏黑的铁球依然如故，再将其再放入水中时，出现的现象和前述一样，学生大惑不解，让学生带着这个疑问开始学习新的知识——全反射现象．
1．全反射现象．
光传播到两种介质的界面上时，通常要同时发生反射和折射现象，若满足了某种条件，光线不再发生折射现象，而全部返回到原介质中传播的现象叫全反射现象．
那么满足什么条件就可以产生全反射现象呢？
2．发生全反射现象的条件．
（1）光密介质和光疏介质．
对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质，即绝对折射率较大的介质，叫光密介质，而光在其中传播速度较大的介质，即绝对折射率较小的介质叫光疏介质，光疏介质和光密介质是相对的．例如：
水、空气和玻璃三种物质相比较，水对空气来说是光密介质，而水对玻璃来说是光疏介质，根据折射定律可知，光线由光疏介质射入光密介质时（例如由空气射入水），折射角小于入射角；
光线由光密介质射入光疏介质（例如由水射入空气），折射角大于入射角．
既然光线由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，由此可以预料，当入射角增大到一定程度时，折射角就会增大到90°
，如果入射角再增大，会出现什么情况呢？
演示Ⅱ将半圆柱透镜的半圆一侧靠近激光光源一侧，使直平面垂直光源与半圆柱透镜中心的连线，点燃烟雾发生器中的烟雾源置于激光演示仪中，将接线板接通电源，打开激光器的开关．一束激光垂直于半圆柱透镜的直平面入射，让学生观察．我们研究光从半圆柱透镜射出的光线的偏折情况，此时入射角0°
，折射角亦为零度，即沿直线透出，当入射角增大一些时，此时，会有微弱的反射光线和较强的折射光线，同时可观察出反射角等于入射角，折射角大于入射角，随着入射角的逐渐增大，反射光线就越来越强，而折射光线越来越弱，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°
时，折射光线完全消失，只剩下反射光线．这种现象叫做全反射．
（2）临界角C．折射角等于90°
时的入射角叫做临界角，用符号C表示．光从折射率为n的某种介质射到空气（或真空）时的临界角C就是折射角等于90°
时的入射角，根据折射定律可得：
（3）发生全反射的条件．
①光从光密介质进入光疏介质；
②入射角等于或大于临界角．
3．对全反射现象的解释．
（1）引入新课的演示实验Ⅰ．被蜡烛熏黑的光亮铁球外表面附着一层未燃烧完全的碳蜡混和物，对水来说是不浸润的，当该球从空气进入水中时，在其外表面上会形成一层很薄的空气膜，当有光线透过水照射到水和空气界面上时，会发生全反射现象，而正对小球看过去会出现一些较暗的区域，这是入射角小于临界角的区域，明白了这个道理再来看这个实验，学生会有另一番感受．
（2）让学生观察自行车尾灯．用灯光来照射尾灯时，尾灯很亮，也是利用全反射现象制成的仪器．在讲完全反射棱镜再来体会它的原理就更清楚了．可先让学生观察自行车尾灯内部的结构，回想在夜间看到的现象．引导学生注意生活中的物理现象，用科学知识来解释它，从而更好的利用它们为人类服务．
（3）用激光演示仪的激光光源演示光导纤维传播光的现象，或用弯曲的细玻璃棒进行演示，配合作图来解释现象：
从细玻璃棒一端射进棒内的光线，在棒的内壁多次发生全反射，沿着锯齿形路线由棒的另一端传了出来，玻璃棒就像一个能传光的管子一样．
实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几μm到100μm左右，而且是由内心和外套两层组成的，光线在内心外套的界面上发生全反射，如果把光导纤维聚集成束，使其两端纤维排列的相对位置相同，这样的纤维就可以传递图像．
（4）让学生阅读大气中的光现象——蒙气差，海市蜃楼，沙漠里的蜃景．
例1如图所示，介质II为空气，介质I的折射率为
，下列说法中正确的是
A．光线a、b都不能发生全反射
B．光线a、b都能发生全反射
C．光线a发生全反射，光线b不发生全反射
D．光线a不发生全反射，光线b发生全反射
解析：
根据发生全反射的条件，光从光密介质射到光疏介质中时，介质Ⅰ对空气Ⅱ来说是光密介质，所以光线a可能发生全反射，介质Ⅰ的临界角为：
注意图中光线a给的是与界面的夹角30°
，而此时的入射角为60°
＞45°
，故光线a能发生全反射，故正确选择答案为（C）．
例2
如图2所示，一束光线从空气射入某介质，入射光线与反射光线夹角为90°
，折射光线与入射光线延长线间夹角为15°
，求：
（1）该介质的折射率；
（2）光在该介质中传播的速度；
（3）当光从介质射入空气时的临界角．
根据题意入射光线与反射光线的夹角为90°
，又根据光的反射定律，反射角等于入射角，即α=β=45°
r=α-θ=45°
-15°
=30°
小结
1．全反射现象是非常重要的光学现象之一，产生全反射现象的条件是：
①光从光密介质射到它与光疏介质的界面上，②入射角等于或大于临界角．这两个条件都是必要条件，两个条件都满足就组成了发生全反射的充要条件．
2．全反射的应用在实际生活中是非常多的．在用全反射的知识解释时，特别要注意是否满足两个条件．回答这类问题要注意逻辑推理，一般是依据条件要叙述清楚，根据要给充分，结论要简明．
3．为了给后面全反射棱镜的学习打基础．临界角是几何光学中一个非常重要的概念，但在高中阶段不深入讨论临界的情况．
第16页第3、5小题
第三节光的色散
知道光的色散现象；
知道白光由不同的色光组成；
知道同一介质对不同的色光折射本领不同；
知道白光通过三棱镜折射后，色散光谱的七色排列顺序；
初步了解彩虹的成因；
知道光的三原色；
知道透明物体、不透明物体的颜色；
明确棱镜是利用光的反射及折射规律来改变和控制光路的光学仪器。
棱镜可以改变光的传播方向，出射光线向底面偏折。
〖教学重点〗1.光的色散现象及原因（不同的单色光对同一种介质的折射率不同）
2.白光通过三棱镜折射后，色散光谱的七色排列顺序3.知道光的三原色
〖教学难点〗透明物体、不透明物体的颜色光的色散现象及同一媒质对不同色光折射率不同。
〖教学用具〗激光演示仪一套、三棱镜、光源
演示实验:
一束白光（复色光）通过三棱镜后会发生色散，形成由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色组成的光带，这个光带叫光谱。
（按一定顺序排列的彩色光带）
一、通过棱镜的光线
１、明显地向着棱镜的底边偏折——来改变光的传播方向。
（演示实验）让一束单色光从空气射向玻璃棱镜的一个侧面，可以看到，光线通过棱镜，从另一个侧面射出来时，方向发生了明显的变化：
光线向棱镜的底面偏折。
为什么会这样呢？
我们利用光的折射定律就可以得到结论。
结论：
光线在棱镜的两个侧面上发生折射时，两次向底边偏面的缘故。
注意顶角和底面的相对关系。
如果将该棱镜放入折射率较大的媒质中，折射光线如何偏折？
光线将向顶角偏折，关于棱镜对光线的偏折作用我们不能死记
注结论，而应从光的折射定律出发来分析。
如果隔着棱镜看一个物体，就可以看到物体的像。
例如：
将一个物点S放在棱镜前，从物点发出的两条光线经棱镜折射后射出，我们根据光沿直线传播的经验，认为光线是从它们的反向
延长线的交点S射出的，S'
就是S在棱镜中所成的像。
这个虚像的位置比物体的实际位置向顶角方向偏移，
物像同侧。
确定像的位置，关键还是折射定律。
二、光的色散：
让学生观察思考几个问题：
1）、各色光是怎样排列的？
2）、各色光偏向角关系如何？
3）、同一媒质对不同色光的折射率大小关系如何？
4）、不同色光在同一媒质中的速率大小关系如何？
说明：
同一媒质对不同色光折射率不同。
光的颜色
红橙黄绿蓝靛紫
偏向角
小→大
折射率n
小→大
频率f
介质中的光速v
大→小
介质中的波长λ
光屏上形成的彩色光带，说明各种色光通过棱镜后的偏折角度不同，红光在最上端，红光的偏折角最小，棱镜对红光的折射率最小；
紫光的偏折角最大，棱镜材料对紫光的折射率最大，n红<
n紫。
４、不同色光在媒质中（真空除外）的速度不同，v红>
v紫。
各种色光在真空中的传播速度一样，都是c，由公式n=c/v，因折射率不同，它们在同一媒质中的速度不同。
红光的折射率最小，红光在媒质中的速度比其它色光中大。
“彩虹”是常见的一种色散现象，形成的原因是太阳光被悬在空中的许多小水珠色散而形成了彩色光带。
单色光：
严格说，单色光是指只有一个频率或波长的光；
实际上频率范围很窄的光，就可认为是单色光。
利用单色光源（如气体放电，激光器）、滤光器或根据分光原理制成的单色器可以获得各种纯度的单色光。
复色光：
亦称“复合光”。
包含多种频率的光，例如太阳光、弧光等。
三原色：
红、绿、蓝叫做色光的三原色，利用这三种色光可以混合出不同的色彩来。
彩色电视就是利用色光的混合调出各种色彩来的。
彩色电视机的荧光屏上有很多微小的格子，分别涂有能发出红、绿、蓝色光的物质，当三束电子流分别打到这三种物质上时，就发出红、绿、蓝色的光，这三束电子流的强弱分别影响着这三种色光的强弱，由此混合出绚丽多彩的各种色彩。
看电视时，如果用放大镜观察电视机的荧光屏，就能看到屏上红、绿、蓝的光点。
画家用颜料调出各种颜色的道理与上面所讲的色光的混合不同，颜料的三原色是红、黄、蓝，这三种颜料按一定比例混合，能调出各种不同的颜色来（见彩图）。
这是因为每种颜色的颜料，在阳光照射下，除了反射跟它相同的色光以外，还反射一些其他的色光，例如黄颜料除了反射黄光，还反射橙光和绿光，同时吸收其他色光；
蓝颜料除了反射蓝光，还反射绿光，同时吸收其他色光；
这两种颜料混合在一起，就反射绿光，混合颜料就呈绿色了。
三、全反射棱镜
两个直角边AB和BC代表了棱镜上两个互相垂直的镜面，当光垂直AB面进入棱镜到达AC面时发生全反射，（因为此时入射角为45°
，而光从玻璃到空气的临界角为42°
），光线沿垂直于BC方向射出，光线的方向改变了90°
。
如果光线垂于AC面进入棱镜，光线将在AB面上发生全反射，射到BC上，再在BC面上发生全反射，最后垂直于AC面射出棱镜，光线的方向改变了180°
这种能够对光实行全反射的棱镜叫做全反射棱镜。
其作用控制光的传播方向。
思考：
这两种全反射棱镜改变光路和什么相同？
全反射棱镜和平面镜在改变光路方面，效果是相同的。
但是，通常用的平面镜有两个面，正面是玻璃，背面镀有一层银膜，当光射到平面镜上时其两个表面表面都要发生反射，而且镀银的表面不能使光全部反射，大约10％的光被吸收掉，会使光线和所成的像模糊些，因此，在实际应用中全反射棱镜优于平面反射镜。
3、应用：
潜望镜
小结：
如果光从真空或空气射向三棱镜的一个侧面，可能产生的现象是：
1）通过两次折射，出射光线向底面偏折；
2）通过三棱镜成正立的虚像，像与物在棱镜同侧，而且偏向顶角；
3）利用全反射棱镜可以控制光路。
4）白光通过三棱镜发生色散，在光屏上形成光谱，排列顺序为红、橙、黄、绿、兰、靛、紫。
第19第3、4题
第二十章第一节光的干涉
1．认识光的干涉现象及产生光干涉的条件．
2．理解光的干涉条纹形成原理，认识干涉条纹的特征．
3．通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力．
4．通过“扬氏双缝干涉”实验的学习，渗透科学家认识事物科学的物理思维方法．
〖教学重点〗波的干涉条件，相
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