高中物理教案：第十七章　光的傳播（一、光的直線傳播）

1、高中物理教案：第十七章光的傳播（一、光的直線傳播）光學簡介我們無法想象一個沒有光明的世界，光使我們認識周邊的事物，提供了人類直接感知信息的90%。除了感知周邊的事物，人們很早就對宇宙天體進行光學觀測，逐漸形成了科學的世界觀。正是有了精確的天文觀測，才有了開普勒三定律，才有牛頓萬有引力定律的誕生，為經(jīng)典物理大廈的建立打下了堅實的基礎(chǔ)。人們不僅對光的傳播規(guī)律進行研究和應(yīng)用，到十七世紀，科學家們還開始對光的本性進行深層次的思考，這方面的研究到二十世紀取得了豐碩的成果。光的波粒二象性學說為人們認識整個世界提供了一個更完美的視角。而對于光譜的研究則是人們深入探索微觀世界的契機。第一節(jié)光的直線傳播【教學目

2、的】1知道光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，并能用來解釋相關(guān)現(xiàn)象2理解光源的概念，知道光線是表示光的傳播方向的直線，是一個抽象模型3知道光在真空中的傳播速度是3108m/s，會根據(jù)公式計算光傳播的路程和時間【教學重點】光的直線傳播，光在真空中的傳播速度【教學難點】利用光的直線傳播原理解釋一些光學現(xiàn)象【教學過程】引入我們學習光學，有必要從一些最基本的概念和規(guī)律開始一光源宇宙間的物體，有的是發(fā)光的，有的是不發(fā)光的。我們把能自行發(fā)光的物體叫做光源：能自行發(fā)光的物體。請大家注意構(gòu)成這個概念的字眼，關(guān)鍵詞是什么？那么，我們下面看這樣一些物體，（宇宙空間）太陽、月亮星星；（周邊事物）螢火蟲、（通電的）燈泡、反

3、光鏡，哪些是光源，哪些不是？學生：交流、作答（太陽、螢火蟲、電燈泡）。光源之所以自行發(fā)光，是因為消耗了其它形式的能，進而將它們轉(zhuǎn)化成了光能。請大家分析一下上面提到的三個光源的能量轉(zhuǎn)化情況學生：螢火蟲生物能光能；電燈泡電能光能；（教師補充：對于太陽的能量轉(zhuǎn)化，情形要復雜一些，我們會在第二十二章學習到。它完成的是原子能到光能的轉(zhuǎn)化。）世界上有多種多樣的光源，我們有必要對它們進行分類，但正如力的分類有幾種不同的體系一樣，光源的分類方式也不是唯一的。如果我們按照光源的形成分類，可以分為自然光源和人造光源。如果按照光源的形狀，可以分為點光源、線光源、面光源等。如果按照光照的方向特點，可以分為平行光源、發(fā)

4、散光源等。我們能看到光源，是因為它發(fā)出的光射入眼睛，產(chǎn)生了視覺反映。我們能看到不發(fā)光的物體，是因為光源發(fā)出的光能夠被它們發(fā)射，而反射光進入眼睛產(chǎn)生了視覺。二光的直線傳播 光線光的直線傳播規(guī)律是我們比較好接受的。但作為一個嚴謹?shù)目茖W結(jié)論，人們發(fā)現(xiàn)，直線傳播的規(guī)律也是有條件的。所以，我們有必要先接觸一個名詞介質(zhì)：光能夠在其中傳播的物質(zhì)。我們遇到的一些物質(zhì)中，有些是透明的，有些則不透明?？梢赃@樣看，透明物質(zhì)就是光介質(zhì)。人們研究發(fā)現(xiàn)，光只有在同種、均勻的介質(zhì)中才是直線傳播的。1光在同種、均勻介質(zhì)中是直線轉(zhuǎn)播的。光的傳播知識在初中我們已經(jīng)知道了一些，請大家告訴我，為什么要強調(diào)“同種”？學生：光越過不同介

5、質(zhì)要發(fā)生折射現(xiàn)象。為什么還要強調(diào)“均勻”呢？學生：快速瀏覽為了直觀地表征光的直線傳播規(guī)律，人們還引進了光線的概念2光線：沿光的傳播方向作一條線，并標上箭頭，表示傳播方向。在暗室的窗上開一個小孔，讓一束陽光射入，可以看到光的傳播路徑是筆直的。漆黑的夜晚，探照燈射過有煙霧的天空，我們也能“光沿直線傳播”的壯觀景象，這都是光沿直線傳播的直接證據(jù)。但是，能不能說，這些就是光線呢？學生：思考、交流教師（聯(lián)系傳媒）展示相關(guān)事實：如果天空非常明凈，我們看到的是探照燈的光柱，還是到達地面的光斑？在太空，宇航員能看到太陽“光線”嗎？學生：光斑；不能。事實上，即使再細的光束，也不能說它就是光線，因為光線是人們?yōu)榱?/p>

6、表征光的傳播而引進的一個抽象工具，它是一個理想模型，而不是真實的存在。光線盡管是一個抽象模型，但對人們運用光的直線傳播規(guī)律分析問題是非常有效的。下面看幾個典型的事例a眼睛判斷發(fā)光點的位置，列隊時“向前看齊”，槍手瞄準；b小孔成像；c日食和月食的形成。學生：補充一些應(yīng)用光的直線傳播規(guī)律的事例利用光線的概念，我們還可以準確界定平行光和發(fā)散光的概念平行光：所有光線都平行的光叫平行光。請大家注意這個概念真正的平行光源事實上是很難找到的，我們常常將太陽光近似看成平行光（但在研究小孔成像、月食和日食的形成時，并不能作這種近似處理）；用一些光學儀器可以造就比較理想平行光，譬如激光器、凸透鏡等。與平行光相對應(yīng)

7、的則有發(fā)散光（常見）和會聚光（不常見）。三光速光在真空中的傳播速度為 c = 3.00108m/s ，這就是通常意義上的光速。事實上，光傳播到其它介質(zhì)時，傳播速度會小于c（定量規(guī)律在下一節(jié)介紹）。光速c是一個什么樣的概念呢？我們不妨做這樣一些估算1如果飛船繞地球以光速飛行，它1秒鐘可以繞行7.5圈；2如果飛船以光速飛行，它從地球到達月球，只需要1.3秒。盡管光速是如此之大，但由于宇宙中某些天體之間的距離非常遙遠，光的傳播仍需要很長的時間，如：太陽光到達地球需要8分鐘，光線從天狼星到達地球甚至需要8.7年！由于光速很大，所以在相當長的時期內(nèi)人們認為光的傳播根本不需要時間，直到17世紀，科學家們才發(fā)現(xiàn)光速是有限的，在測定光速的努力中，很多科學家都做出了貢獻。有關(guān)的物理學史和目前光速的權(quán)威、精確數(shù)據(jù)怎樣，請大家課后參看閱讀材料光速的測定。四 小結(jié)本節(jié)課，我們復習了一個基本的規(guī)律光的直線傳播，介紹了一個數(shù)據(jù)光速，了解了幾個名詞光源、光線、介質(zhì)、平行光等等。如果說今天的學習相比初