2023學(xué)年完整公開課版光全章

第一節(jié)光的折射（第1課時）

第十三章光引入：光的反射現(xiàn)象平面鏡入射光線反射光線法線入射角反射角光被兩種介質(zhì)的界面反射回原來的介質(zhì)中（1）反射光線、入射光線和法線同平面（2）反射光線和入射光線分居法線兩側(cè)（3）反射角和入射角相等光路可逆ir空氣水入射角折射角一、折射定律

光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。

折射光線入射光線光的折射定律①折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)②折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)

入射角、折射角有什么關(guān)系呢？③當(dāng)光從空氣斜射入水或玻璃中時，折射角小于入射角⑤當(dāng)入射角增大

時，折射角也隨

著增大

④當(dāng)光從水或玻璃斜射入空氣中時，折射角大于入射角空氣水人類經(jīng)歷了一千多年的時間，從積累的入射角i和折射角r的數(shù)據(jù)中尋求兩者之間的定量關(guān)系。⑥入射角的正弦和折射角的正弦成正比空氣----水n大于1水----空氣n小于1ir空氣水折射光路是可逆的：學(xué)生實驗：

測玻璃磚的折射率問題：玻璃是一種透明介質(zhì)，光從空氣入射到玻璃的界面上會發(fā)生折射，如何把玻璃的折射率測出來？實驗原理：1、根據(jù)折射率的定義：

要測折射率，必須知道與一個折射現(xiàn)象對應(yīng)的折射角和入射角。空氣玻璃i=?r=?界面法線實驗器材：玻璃磚

白紙、大頭針若干、鉛筆、直尺、量角器實驗過程：應(yīng)用1：

人在水上看到物體的像，比實際物體位置偏上，感覺水比較淺。從上向下看,假設(shè)地球表面不存在大氣層,那么人們觀察到的日出時刻與存在大氣層的情況相比,A.將提前

B.將延后C.在某些地區(qū)將提前,在另一些地區(qū)將延后

D.不變應(yīng)用2：沒有大氣有大氣有大氣，看到太陽更早沒有大氣，將遲一些看到太陽再見第一節(jié)光的折射（第2課時）

第十三章光長郡中學(xué) 扈炳芳2009-02-22

光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時，雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)n，但是對不同的介質(zhì)來說，這個常數(shù)n是不同的，它是一個反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，物理學(xué)中把光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角與折射角的正弦之比n，叫做這種介質(zhì)的折射率．一、折射率ir′空氣水i空氣玻璃r折射率（1）折射率---是光從真空射入某種介質(zhì)中時的折射率（2）n的大小與介質(zhì)有關(guān)，與i和r無關(guān)，對于確定的介質(zhì)，n是定值，不能說n∝sini或n∝1/sinr（3）折射率無單位

任何介質(zhì)的折射率皆大于1。sinisinrn=定義式：幾種介質(zhì)的折射率：介質(zhì)折射率空氣1.0028水1.33(4/3)玻璃1.50(3/2)真空本身的折射率=1某介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的速度c與光在介質(zhì)中的速度之比：cvn=（n＞1）

光在不同介質(zhì)中的速度不同，這正是發(fā)生折射的原因。研究表明：例：斜插入水中的筷子與豎直方向成45°角，由空氣中向下觀察，看到筷子在水中的部分與豎直方向成的角度為θ，則()A.θ＜45°B.θ＞45°C.θ=45D.條件不足，無法判斷B

例：光線以30°的入射角從玻璃射向空氣，它的反射光線與折射光線成90°夾角，則玻璃的折射率為

？rβ⌒⌒i⌒玻璃空氣例：光在某種介質(zhì)中的傳播速度是2.122×108m/s，當(dāng)光線以30°入射角由該介質(zhì)射入空氣時，折射角為多少？45°irir例：光線從空氣中以入射角i射在玻璃磚的上表面上，穿過玻璃磚后，又射入空氣中。如果玻璃磚的上下表面是平行的，求光線從玻璃磚射出后的傳播方向。

單色光經(jīng)玻璃磚后，側(cè)移而傳播方向不變再見第二節(jié)光的干涉

第十三章光長郡中學(xué) 扈炳芳2009-02-24假設(shè)光真的是一種波托馬斯·楊1773~18291801年，英國物理學(xué)家托馬斯·楊在實驗室里成功的觀察到了光的干涉現(xiàn)象．我們必然能看到波的特有現(xiàn)象一、光的干涉實驗探究：

1、我們怎樣才能使兩列光相遇時發(fā)生干涉現(xiàn)象？干涉條件?2、實驗介紹——雙縫干涉從S1S2出射的兩列光相當(dāng)于兩列相干波單色光屏S1S2雙縫單縫3、實驗演示思考：屏上出現(xiàn)了明暗相間的條紋,這說明了什么?單色激光束屏中央亮條紋明暗相間等間距雙縫干涉圖樣圖樣有何特征？S1S2亮條紋的中心線亮條紋的中心線暗條紋的中心線暗條紋的中心線雙縫光屏上何處出現(xiàn)亮條紋？何處出現(xiàn)暗條紋？小組討論：S1S2P1ΔSP1S2－P1S1=ΔS光程差雙縫干涉圖樣分析亮條紋暗條紋單色激光束（1）出現(xiàn)亮條紋和暗條紋的條件（n=0，1，2，3…）（n=0，1，2，3…）探究：相鄰兩條亮條紋（或暗條紋）的間距Δx與什么有關(guān)？亮條紋的中心線探究1:d減小，其他條件不變,ΔX如何變化？d探究2：L增大，其他條件不變,ΔX如何變化？屏BL2屏AL1探究3：波長增大，其他條件不變,ΔX如何變化？亮亮亮亮LL結(jié)論：雙縫的間距d越小，屏到擋板間的距離L越大，光的波長λ越大則相鄰兩條亮條紋（或暗條紋）的間距△x越大。理論上可以證明：S1S2P1ΔS單色激光束二、相干波源如果兩個光源發(fā)出的光能夠產(chǎn)生干涉，這樣的兩個光源叫做相干光源。我們在上一章學(xué)過，兩列波要產(chǎn)生敢，它們的頻率必須相同，而且相位差要保持不變。只有這樣，一旦它們在空間某點產(chǎn)生的震動相互加強(qiáng)，才會一直是相互加強(qiáng)的關(guān)系，否則不可能出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。室內(nèi)的白熾燈是各種獨立的光源，不符合產(chǎn)生干涉的條件。所以房間里的兩盞燈發(fā)出的光不會發(fā)生干涉。再見第三節(jié)實驗：用雙縫干涉測量光的波長

第十三章光長郡中學(xué) 扈炳芳2009-02-26

如圖所示的雙縫實驗中，屏離開擋板越遠(yuǎn)，條紋間的距離越大，另一方面，實驗所用光波的波長越大，條紋間的距離也越大，這是為什么？r2-r1=dsinθX=ltanθ≈lsinθ當(dāng)兩列波的路程差為波長的整數(shù)倍，即dx/l=±kλ（k=0,1,2…)時才會出現(xiàn)亮條紋，亮條紋位置為：X=±klλ/dS1S2P1Plr1r2dxθ一、實驗原理相鄰兩個明(或暗)條紋之間的距離為

其中，波長用λ

表示，d表示兩個狹縫之間的距離，l為擋板與屏間的距離．實驗步驟：1、安裝雙縫干涉儀2、單縫到雙縫的距離為5-10cm3、通過目鏡，可看見白光的雙縫干涉條紋4、放紅光慮光片，觀測紅光的雙縫干涉條紋調(diào)節(jié)d比較△x的變化換綠色慮光片5、測量出n條亮條紋間距a6、察看說明書，得出d和L7、代入公式，求出波長二、觀察雙縫干涉圖樣光源濾光片單縫雙縫遮光筒屏圖（甲）L1L2注意事項：1、安裝儀器的順序：光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏2、雙縫與單縫相互平行，且豎直放置3、光源、慮光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上4、若出現(xiàn)在光屏上的光很弱，由于不共軸所致5、若干涉條紋不清晰，與單縫和雙縫是否平行有很大關(guān)系ΔXΔXΔXΔXΔXΔX中間亮紋第二條亮紋第一條亮紋第一條亮紋第二條亮紋第一條暗紋第一條暗紋第二條暗紋第三條暗紋第二條暗紋第三條暗紋15205100202515圖（丙）第1條時讀數(shù)第4條時讀數(shù)1520510030354045圖（乙）螺旋測微器的讀數(shù)三、測定單色光的波長游標(biāo)尺的讀數(shù)：測量結(jié)果求波長：

測出n個亮條紋間的舉例a。就可以求出相鄰兩個亮條紋的距離

再由得再見第四節(jié)光的顏色色散（第1課時）

第十三章光長郡中學(xué) 扈炳芳2008-02-27紅光白光

各種光的不同顏色，實際反映了它們不同的波長（或頻率）．用白光做雙縫干涉實驗，由于白光內(nèi)各種單色光的干涉條紋間距不同，在屏上會出現(xiàn)彩色條紋．一、光的顏色色散不同顏色的光，波長不同白光雙縫干涉條紋特點：彩色條紋中央明條紋是白色的光的色散：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象人眼視網(wǎng)膜上的兩種感光細(xì)胞視桿細(xì)胞：對光敏感，不能區(qū)分不同波長（頻率）的光視錐細(xì)胞：對光敏感度不如視桿細(xì)胞，但能區(qū)分不同波長（頻率）的光。

我們知道：波速等于波長和頻率的乘積，這個關(guān)系對一切波都是適用的．不同的色光在真空中的傳播速度相同，所以波長不同的色光，它們的頻率也不同：波長越長，頻率越小；波長越短，頻率越大．各色光在真空中的頻率的范圍見下表：光譜

讓一束光經(jīng)薄膜的兩個表面反射后，形成的兩束反射光產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象叫薄膜干涉．二、薄膜干涉中的色散不同單色光的薄膜干涉條紋

可見，波長λ越長，干涉條紋越寬1、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度決定，所以薄膜干涉中同一明條紋（暗條紋）應(yīng)出現(xiàn)在膜的厚度相等的地方．由于光波波長極短，所以微薄膜干涉時，介質(zhì)膜應(yīng)足夠薄，才能觀察到干涉條紋．2、用手緊壓兩塊玻璃板看到彩色條紋，陽光下的肥皂泡和水面飄浮油膜出現(xiàn)彩色等都是薄膜干涉．白光的薄膜干涉條紋——彩色條紋水面上的油膜呈彩色標(biāo)準(zhǔn)樣板待檢部件空氣薄層薄膜干涉的應(yīng)用（一）——檢查表面的平整程度如果被檢表面是平的，產(chǎn)生的干涉條紋就是平行的,如圖（b）所示；(a)(b)(c)單色光標(biāo)準(zhǔn)樣板薄片被檢測平面薄膜干涉的應(yīng)用（一）——檢查表面的平整程度如果觀察到的干涉條紋如圖（c）所示，則表示被檢測表面微有凸起或凹下，這些凸起或凹下的地方的干涉條紋就彎曲。從彎曲的程度就可以了解被測表面的平整情況。這種測量精度可達(dá)10-6cm。(a)(b)(c)單色光標(biāo)準(zhǔn)樣板薄片被檢測平面注：薄片厚度一般僅為零點零幾毫米左右，只相當(dāng)于一張紙片的厚度鍍層薄膜在透鏡或棱鏡的表面上涂上一層薄膜(一般用氟化鎂)。當(dāng)薄膜的厚度適當(dāng)時，在薄膜的兩個表面上反射路程度恰好等于半個波長，因而互相抵，這就大大減小光的反射損失，增強(qiáng)了透射光的強(qiáng)度，這種薄膜叫增透膜。薄膜干涉的應(yīng)用（二）——增透膜再見第四節(jié)光的顏色色散（第2課時）

第十三章光長郡中學(xué) 扈炳芳2009-03-02

常用的棱鏡是橫截面積為三角形的三棱鏡，通常簡稱為棱鏡．棱鏡可以改變光的傳播方向，還可以使光發(fā)生色散．一、折射時的色散

通過實驗或作光路可知（如圖），從玻璃棱鏡的一個側(cè)面射出的光線從另一側(cè)面射出時向底面偏折．偏折角度不僅與棱鏡材料的折射率有關(guān)，還跟入射角底大小有關(guān)．由 知；在同一物質(zhì)中，不同波長的光波的傳播速度不一樣，波長越短（頻率越大），波速越慢。1、下列現(xiàn)象屬于薄膜干涉的有（）A.在水面上的油膜呈現(xiàn)的彩色花紋;B.雨后天空中呈現(xiàn)的彩虹;C.陽光下通過三棱鏡得到的彩色條紋D.肥皂泡上呈現(xiàn)的彩色環(huán)紋。練習(xí)C

2、用單色光照射肥皂薄膜（）A.看到的干涉圖樣是明暗相間的條紋;B.從光源發(fā)出的光與肥皂膜表面反射的光發(fā)生干涉,形成干涉圖樣。C.一束入射光從薄膜的前表面和后表面分別反射出來,形成兩列波,這兩列波頻率相同,所以可以產(chǎn)生干涉;D.若改用白光照射則看不到干涉條紋。C2002（上海卷）3、如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實驗裝置，P是附有肥皂膜的鐵絲圈，S是一點燃的酒精燈。往