现代光学制造技术课件

时间:2021-04-01 10:37:07 课件 我要投稿

现代光学制造技术课件

  光学是物理学的重要分支学科。也是与光学工程技术相关的学科。以下是小编收集的光学制造技术课件,欢迎查看!

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.

  3.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

  (一)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(可用2 cm厚木板刷上白油漆)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(树脂板或塑料板),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(可用激光棒).

  〔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.

  (二)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.

  (三)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(减小)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 (减小)而增大(减小).

  〔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.

  (四)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.

  3.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.

  3.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.

  ③折射角随着入射角的增大(减小)而增大(减小).

  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.

  3.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.

  3.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(spectrum).此外,在红光之外是红外线,紫光之外是紫外线,这两种都是人眼看不见的光,今天我们一起来研究看不见的光——红外线、紫外线.

  二、新课教学

  (一)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1012 Hz~5×1014 Hz.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.

  ③红外线遥控.

  (二)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(ultraviolet ray).那么紫外线有何特性呢?

  〔生甲〕紫外线的化学作用强.

  〔生乙〕紫外线具有荧光效应.

  〔生丙〕紫外线能杀菌.

  〔师〕紫外线有哪些应用呢?

  〔生甲〕紫外线能促使人体合成维生素D,这种维生素有助于人体对钙的吸收,所以儿童常晒太阳能预防缺钙引起的佝偻病.但是过高的紫外线会使皮肤粗糙.甚至诱发皮肤癌.

  〔生乙〕紫外线有荧光作用,有些物质受到紫外线照射时能够发出可见光.日光灯管的管壁上涂的就是一种荧光物质.大额钞票上也有用荧光物质印刷的文字,用紫外线照射则会发出可见光,这是一种防伪措施.

  〔生丙〕紫外线能杀死多种细菌,所以医院和食品店常用紫外线消毒.

  〔生丁〕紫外线很容易使照相底片感光.

  学生回答后教师给予充分的肯定后讲解.

  1.紫外线的频率范围是7.5×1014 Hz~5×1016 Hz,在光谱上位于可见光紫光之外,人眼看不见.

  2.不要误认为紫外线是紫色的或蓝色的,紫外线是看不见的“不可见光”.紫外线看起来是淡蓝色的,那是因为除了紫外线外,它们还发出少量蓝光和紫光.

  3.地球上的天然紫外线,来自太阳光.地球周围的'大气层阻挡了大量的紫外线进入地球表面,才使地球上的生物获得生存的条件.为了保护人类生存家园.我们应有环保的意识,承担起环保的责任和义务.

  〔教师讲解完后板书〕

  二、紫外线

  1.特性

  ①紫外线的化学作用很强.

  ②紫外线的生理作用很强.

  ③紫外线具有荧光作用.

  2.应用

  ①医用消毒.

  ②防伪措施.

  ③生理作用.

  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.红外线的特性及应用.

  2.紫外线的特性及应用.

  四、布置作业

  1.复习本节课文.

  2.课本P53①②③.

  3.复习本章内容.

  五、板书设计

  1.红外线

  特性

  ①红外线的热效应强.

  ②红外线的穿透云雾的能力很强.

  应用

  ①利用红外线加热物体.

  ②利用红外线实现遥感、遥控.

  2.紫外线

  特性

  ①紫外线的化学作用.

  ②紫外线的生理作用.

  ③紫外线的荧光效应.

  应用

  ①紫外线可使照相底片感光.

  ②紫外线的生理作用.

  ③医用消毒、防伪.

  复习和应用

  ●教学目标

  一、知识目标

  1.知道光沿直线传播的条件及光速.

  2.了解色散现象,知道色光的三原色和颜料的三原色是不同的.

  3.理解光的反射定律.

  4.知道平面镜成像特点及应用.

  5.知道光的折射定律.

  6.了解红外线、紫外线的特性及应用.

  二、能力目标

  培养学生综合的能力,用所学知识解决实际问题的能力.

  三、德育目标

  要抱着实事求是的态度,通过实验,探究所学知识的内在规律.

  ●教学重点

  1.光在同种均匀介质中是沿直线传播的.

  2.光的反射定律和平面镜成像的规律.

  3.光的折射定律.

  ●教学难点

  1.光学知识的实际应用.

  2.运用光学知识完成光路图.

  ●教学方法

  归纳法、问答法、讲练法.

  ●教学用具

  投影片、投影仪.

  ●课时安排

  1课时

  ●教学过程

  一、引入新课

  上一节课的课后作业是复习第二章,大家是否复习过?复习的效果如何呢?让我们检查一下.

  二、新课教学

  (一)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3×108 m/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.

  (二)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.

  ③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(或反射)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.

  (三)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(减小)而增大(减小);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(水面)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.

  3.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.

  3.预习第三章.

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