選修3-4物理全冊教學(xué)課件光講義課件

光的折射和全反射1Reflectionandrefractionoflight認(rèn)識光的反射和折射現(xiàn)象一般說來，光從第1種介質(zhì)射到它與第2種介質(zhì)的分界面時，一部分光會返回到第1種介質(zhì)，這個現(xiàn)象叫做光的反射；另一部分光會進入第2種介質(zhì)，這個現(xiàn)象叫做光的折射．入射光線反射光線折射光線NN′入射角反射角折射角一、光的折射相關(guān)知識：一、光的折射相關(guān)知識：實驗探究：光的折射規(guī)律光的折射定律1、內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(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正比。2、表達(dá)式：介質(zhì)1介質(zhì)2用惠更斯原理研究光的折射制作：金迎時理論探究用惠更斯原理研究光的折射abcir空氣水3、在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的AOBNN′空氣水AA′界面解釋實際問題

人在水上看到物體像，比實際物體位置偏上，感覺水比較淺。解釋實際問題空氣玻璃水折射率─反映介質(zhì)對光的折射作用iir′r二、折射率θ1真空介質(zhì)NN'AOBθ2相關(guān)知識：1、光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的絕對折射率，簡稱折射率，用符號n表示。2、光在不同介質(zhì)中的速度不同；某介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的速度c與光在這種介質(zhì)中的傳播速度υ之比。對于不同的介質(zhì)來說，常數(shù)n是不同的。例如，光從空氣射入水中時，n=1.33；光從空氣射入某種玻璃時，n=1.55。可見常數(shù)n與介質(zhì)有關(guān)系，是一個反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量。常數(shù)n越大，光線從空氣斜射入這種介質(zhì)時偏折的角度越大。實驗：測定玻璃的折射率三、全反射思考：既然光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角，可以預(yù)料，當(dāng)入射角增大到一定程度，但還沒有達(dá)到900時，折射角就會增大到900.如果入射角再增大，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？相關(guān)知識：

1、定義：當(dāng)入射角增大到某一角度,使折射角達(dá)到900時,折射光完全消失,只剩下反射光,這種現(xiàn)象叫做全反射，這時的入射角叫做臨界角。

2、產(chǎn)生條件①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)②入射角等于或大于臨界角N介質(zhì)N'O空氣θ1θ2

3、光從介質(zhì)射入空氣（真空）時，發(fā)生全反射的臨界角C與介質(zhì)的折射率n的關(guān)系是三、全反射思考：不同的介質(zhì)，由于折射率不同，在空氣中發(fā)生全反射的臨界角是不一樣的。請計算折射率為n的某種介質(zhì)在空氣（真空）中發(fā)生全反射時的臨界角C。相關(guān)知識：三、全反射相關(guān)知識：(1)、全反射棱鏡1、定義：橫截面為等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡．2、全反射棱鏡對光路的控制如圖所示：變化90°變化180°4、應(yīng)用三、全反射的應(yīng)用相關(guān)知識：(2)、光導(dǎo)纖維4、應(yīng)用原理：利用光的全反射四、光的色散相關(guān)知識：三棱鏡對光的折射光的色散現(xiàn)象：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象．光的色散現(xiàn)象說明：②同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同，頻率越大的色光折射率越大.③不同色光在同一介質(zhì)中的傳播速度不同，波長越短，波速越慢.①白光為復(fù)色光；interferenceoflight光的干涉2干涉現(xiàn)象是波動獨有的特征，如果光真的是一種波，兩束光在一定條件下應(yīng)該發(fā)生干涉。s12s巧妙解決了相干光問題天才的設(shè)想托馬斯·楊(1773～1829)演示光的雙縫干涉實驗楊氏干涉實驗

在暗室中用氦氖激光器發(fā)出的紅色激光照射金屬檔板上的兩條平行的狹縫,在后面的屏上觀察光的干涉情況。1、產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：兩列光的頻率相同。2、形成明、暗條紋的條件暗紋亮紋S1S2PP0△s激光決定條紋間距的條件S1S2P1P0激光束M∴可認(rèn)為△S1S2M是直角三角形實驗：用雙縫干涉測光的波長1．實驗原理實驗原理如圖甲所示，光源發(fā)出的光，經(jīng)過濾光片后變成單色光，再經(jīng)過單縫S時發(fā)生衍射，這時單縫S相當(dāng)于一個單色光源，衍射光波同時到達(dá)雙縫S1和S2之后，S1、S2雙縫相當(dāng)于兩個步調(diào)完全一致的單色相干光源，相鄰兩條亮(暗)條紋間的距離Δx與入射光波長λ，雙縫S1、S2間距離d及雙縫與屏的距離l有關(guān)，其關(guān)系式為：Δx＝λ，因此，只要測出Δx、d、l即可測出波長λ.兩條相鄰亮(暗)條紋間的距離Δx用測量頭測出．測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成．如實驗原理圖乙所示．2．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)條紋間距的計算：移動測量頭的手輪，分劃板中央刻線在第1條亮條紋中央時讀數(shù)為a1，在第n條亮條紋中央時讀數(shù)為an，則Δx＝.(2)根據(jù)條紋間距與波長的關(guān)系Δx＝λ得λ＝Δx，其中d為雙縫間距，l為雙縫到屏的距離(3)測量時需測量多組數(shù)據(jù)，求λ的平均值．儀器組裝與調(diào)整實驗器材測光的波長觀察干涉圖樣3.實驗步驟觀察下列雙縫干涉圖樣，分析有何特點3、若用白光作光源，則干涉條紋是彩色條紋，且中央是白色的。從雙縫射出的兩列光波中，各種色光都能形成明暗相間的條紋，各種色光都在中央條紋處形成亮條紋，從而復(fù)合成白色條紋。兩側(cè)條紋間距與各色光的波長成正比，即紅色光的亮條紋間的寬度最大，紫色光亮條紋間的寬度最小，即除中央條紋以外的其他條紋不能完成重合，這樣就形成了彩色條紋。2、波長一定時，雙縫越窄，條紋越寬，兩相鄰條紋間距越大．1、若用單色光作光源，則干涉條紋是明暗相間的條紋，且條紋間距相等，中央為亮條紋。波長越長的光，兩相鄰條紋間距越大。非平行膜等厚干涉非平行膜的等厚干涉豎放肥皂膜空氣劈尖牛頓環(huán)光的衍射diffractionoflight光的衍射3

我們知道,波能夠繞過障礙物發(fā)生衍射.既然光也是一種波,為什么日常生活中我們觀察不到光的衍射,而且常常說“光沿直線傳播”呢？思考與討論圓孔衍射單縫衍射演示激光束光繞過障礙物偏離直線傳播而進入陰影,并出現(xiàn)光強分布不均勻的現(xiàn)象叫做光的衍射。產(chǎn)生明顯衍射的條件

障礙物或狹縫的尺寸比波長小或者跟波長相差不多?？p寬因素lf波長一定,縫寬越窄,衍射現(xiàn)象越顯著.觀察下列衍射圖樣，分析衍射規(guī)律3、白光的單縫衍射圖樣：中央是白條紋,兩邊是很快減弱的彩色條紋。

2、單縫不變時，波長長的（紅光）中央亮紋越寬，條紋間隔越大(衍射越明顯)1、波長一定時，單縫越窄，中央條紋越寬，各條紋間距越大．(衍射越明顯)兩種現(xiàn)象比較項目單縫衍射雙縫干涉不同點條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相等相同點干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象；干涉、衍射都有明暗相間的條紋干涉與衍射的本質(zhì)光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結(jié)果，從本質(zhì)上講，衍射條紋的形成與干涉條紋的形成具有相似的原理。在衍射現(xiàn)象中，可以認(rèn)為從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，它們在屏上疊加形成單縫衍射條紋。．S圓孔衍射圓孔衍射演示．S泊泊松亮斑演示衍射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象針尖狹縫圓孔圓屏衍射屏(障礙物)入射光波衍射圖樣觀察屏圓孔衍射衍射光柵

實驗表明,如果增加狹縫的個數(shù),衍射條紋的寬度將變窄,亮度將增加。雙重因素光柵衍射包含單縫衍射和縫間子波相互干涉兩種因素l每條單縫都產(chǎn)生同樣的單縫衍射圖樣縫與縫之間的子波干涉產(chǎn)生干涉條紋,各條紋的強度受單縫衍射條紋強度調(diào)制縫數(shù)增多,縫間干涉明紋變細(xì).縫數(shù)很多,縫間干涉形成一系列很細(xì)的干涉明紋,各明紋的極值受單縫衍射因素的調(diào)制.光柵的衍射條紋是單縫衍射和多光束干涉的綜合效果。（下圖為衍射圖樣）衍射光柵光的偏振光的偏振光的偏振polarlizationoflight偏振現(xiàn)象偏振片只有平行于振動(或振動通過偏振片透振方向的分量)才能EE只沿某一方向振動橫截面由偏振片獲得偏振光演示甲乙

自然光

：太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光的強度都相同。這種光叫自然光。符號表示自然光

偏振光：在垂直于傳播方向平面上，只沿著一個特定的方向振動的光叫偏振光。符號表示PQ自然光偏振光P叫起偏器Q叫檢偏器光振動沿各個方向均勻分布的光就是自然光．光振動沿著特定方向的光就是偏振光．由反射和折射獲得偏振光入射角滿足(起偏角或布儒斯特角)（1)兩光偏振狀態(tài)反射光——完全偏振光折射光——部分偏振光（2)折射光與反射光的傳播方向相互垂直演示光的偏振現(xiàn)象并不罕見，除了從光源（太陽、電燈等）直接發(fā)出的光外，我們通?？吹降慕^大部分光，都是偏振光。自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，如果入射的方向合適，使反射光與折射光之間的夾角恰好為900，這時反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直。偏振現(xiàn)象的應(yīng)用1.拍攝

在拍攝池中的游魚、玻