1、卓爾教育個性化輔導授課案 學員編號： 年 級：高三 學員姓名： 輔導科目 物理 第 6 課時 課 題 高中部分 第十七講：光的傳播及其本性 教學目標1光的反射定律 2光疏介質和光密介質 3凸、凹透鏡 4透鏡成像公式 4波的干涉與衍射現象 5波粒二象性及物質波 重點、難點波的干涉與衍射現象的理解教學內容一、 光源和光的直線性光的直線傳播 1、幾個概念光源：能夠發光的物體點光源：忽略發光體的大小和形狀，保留它的發光性。（力學中的質點，理想化）光能：光是一種能量，光能可以和其他形式的能量相互轉化（使被照物體溫度升高，使底片感光、熱水器電燈、蠟燭、太陽萬物生長靠太陽、光電池）光線：用來表示光束的有向直

2、線叫做光線，直線的方向表示光束的傳播方向，光線實際上不存在，它是細光束的抽象說法。（類比：磁感線 電場線）實像和虛像點光源發出的同心光束被反射鏡反射或被透射鏡折射后，若能會聚在一點，則該會聚點稱為實像點；若被反射鏡反射或被透射鏡折射后光束仍是發散的，但這光束的反向延長線交于一點，則該點稱為虛像點實像點構成的集合稱為實像，實像可以用光屏接收，也可以用肉眼直接觀察；虛像不能用光屏接收，只能用肉眼觀察2光在同一種均勻介質中是沿直線傳播的lSAhxvt注意前提條件：在同一種介質中，而且是均勻介質。否則，可能發生偏折。如光從空氣斜射入水中（不是同一種介質）；“海市蜃樓”現象（介質不均勻）。點評：光的直線

3、傳播是一個近似的規律。當障礙物或孔的尺寸和波長可以比擬或者比波長小時，將發生明顯的衍射現象，光線將可能偏離原來的傳播方向。二、反射定律反射定律光射到兩種介質的界面上后返回原介質時，其傳播規律遵循反射定律反射定律的基本內容包含如下三個要點： 反射光線、法線、入射光線共面； 反射光線與入射光線分居法線兩側； 反射角等于入射角，即2平面鏡成像的特點平面鏡成的像是正立等大的虛像，像與物關于鏡面對稱3光路圖作法根據成像的特點，在作光路圖時，可以先畫像，后補畫光路圖。4充分利用光路可逆在平面鏡的計算和作圖中要充分利用光路可逆。（眼睛在某點A通過平面鏡所能看到的范圍和在A點放一個點光源，該點光源發出的光經平

4、面鏡反射后照亮的范圍是完全相同的。）SS /M NP Q5利用邊緣光線作圖確定范圍三、折射與折射率折射定律 (荷蘭 斯涅爾)ir光射到兩種介質的界面上后從第一種介質進入第二種介質時，其傳播規律遵循折射定律折射定律的基本內容包含如下三個要點： 折射光線、法線、入射光線共面； 折射光線與入射光線分居法線兩側； 入射角的正弦與折射角的正弦之比等于常數，即折射定律的各種表達形式： (1為入、折射角中的較大者，C為全反射時的臨界角。)折射光路是可逆的。n1介質確定，n確定。（空氣1.00028 水n1.33 酒精n1.6）（不以密度為標準）光密介質和光疏介質（1）與密度不同(2)相對性 （3）n大角小，

5、n小角大一、 全反射和色散全反射現象（1）現象：光從光密介質進入到光速介質中時，隨著入射角的增加，折射光線遠離法線，強度越來越弱，但是反射光線在遠離法線的同時強度越來越強，當折射角達到90度時，折射光線認為全部消失，只剩下反射光線全反射。（2）條件：光從光密介質射向光疏介質； 入射角達到臨界角，即（3）臨界角: 折射角為900（發生全發射）時對應的入射角,色散光的折射和色散 一束白光經過三棱鏡折射后形式色散，構成紅橙黃綠藍靛紫的七條彩色光帶，形成光譜。紅紫光譜的產生表明白光是由各種單色光組成的復色光，各種單色光的偏轉角度不同。 紅 紫偏轉角 小 大折射率n 小 大同介質速率v 大 小頻率 小

6、大波長 大 小玻璃磚所謂玻璃磚一般指橫截面為矩形的棱柱。當光線從上表面入射，從下表面射出時，其特點是：射出光線和入射光線平行；各種色光在第一次入射后就發生色散；射出光線的側移和折射率、入射角、玻璃磚的厚度有關；可利用玻璃磚測定玻璃的折射率。全反射棱鏡橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡。選擇適當的入射點，可以使入射光線經過全反射棱鏡的作用在射出后偏轉90o（右圖1）或180o（右圖2）。要特別注意兩種用法中光線在哪個表面發生全反射。五、透鏡成像和光速儀器的成像原理六、干涉、衍射和偏振光的雙縫干涉證明光是一種波1、 實驗 1801年，（英）托馬斯·楊 單色光 單孔屏 雙孔屏 接收屏

7、2、現象（1） 接收屏上看到明暗相間的等寬等距條紋。中央亮條紋（2） 波長越大，條紋越寬（3） 如果用復色光（白），出現彩色條紋。中央復色（白）原因：相干光源在屏上疊加（加強或減弱）3、 小孔的作用：產生同頻率的光雙孔的作用：產生相干光源（頻率相同，步調一致，兩小孔出來的光是完全相同的。）4、 條紋的亮暗 L2L1=（2K+1）/ 2 弱 L2L1=2K*/ 2 =K 強5、 條紋間距波長 X = L / d波長 雙縫到屏的距離 雙縫距離6、 1 m = 10 9nm 1 m = 10 10 A 光的衍射光是一種波1、實驗 a 單縫衍射b 小孔衍射光繞過直線路徑到障礙物的陰影里去的現象，稱光的

8、衍射，其條紋稱衍射條紋2、條紋的特點：條紋寬度不相同，正中央是亮條紋，最寬最亮，若復色光（白），彩色條紋，中央復色（白）3、泊送亮斑（法）菲涅爾理論 泊松數學推導4、光的直線傳播是近似規律 光的偏振光的偏振也證明了光是一種波，而且是橫波。各種電磁波中電場E的方向、磁場B的方向和電磁波的傳播方向之間，兩兩互相垂直。光波的感光作用和生理作用主要是由電場強度E引起的，將E的振動稱為光振動。自然光。太陽、電燈等普通光源直接發出的光，包含垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各個方向振動的光波的強度都相同，這種光叫自然光。偏振光。自然光通過偏振片后，在垂直于傳播方向的平面上，只沿一個特定的方向振動，

9、叫偏振光。自然光射到兩種介質的界面上，如果光的入射方向合適，使反射和折射光之間的夾角恰好是90°，這時，反射光和折射光就都是偏振光，且它們的偏振方向互相垂直。我們通常看到的絕大多數光都是偏振光。七、光的電磁說、光電效應、光的波粒二象性和物質波光的電磁說麥克斯韋根據電磁波與光在真空中的傳播速度相同，提出光在本質上是一種電磁波，這就是光的電磁說，赫茲用實驗證明了光的電磁說的正確性。1、電磁波譜：波長從大到小排列順序為：無線電波、紅外線（一切物體都放出紅外線，1800年，英國 赫謝爾 ）、可見光、紫外線（一切高溫物體，如太陽、弧光燈發出的光都含有紫外線，1801年， 德國 里特）、X射線（

10、高速電子流照射到任何固體上都會產生x射線，1895年，德國 倫琴，）、射線。各種電磁波中，除可見光以外，相鄰兩個波段間都有重疊。各種電磁波的產生機理分別是：無線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運動產生的；紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激發后產生的；倫琴射線是原子的內層電子受到激發后產生的；射線是原子核受到激發后產生的。2、各種電磁波的產生、特性及應用。電磁波產生機理特 性應 用無線電波LC電路中的周期性振蕩波動性強無線技術紅外線原子的最外層電子受激發后產生的熱作用顯著，衍射性強加熱、高空攝影、紅外遙感可見光引起視覺產生色彩效應照明、攝影、光合作用紫外線化學、生理作用顯著、能產生熒光

11、效應日光燈、醫療上殺菌消毒、治療皮膚病、軟骨病等倫琴射線原子的內層電子受激發后產生的穿透本領很大醫療透視、工業探傷射線原子核受激發后產生的穿透本領最強探傷；電離作用；對生物組織的物理、化學作用；醫療上殺菌消毒；3、實驗證明：物體輻射出的電磁波中輻射最強的波長m和物體溫度T之間滿足關系m  T = b（b為常數）。可見高溫物體輻射出的電磁波頻率較高。在宇宙學中，可以根據接收到的恒星發出的光的頻率，分析其表面溫度。光電效應在光的照射下物體發射電子的現象叫光電效應。（右圖裝置中，用弧光燈照射鋅版，有電子從鋅版表面飛出，使原來不帶電的驗電器帶正電。）光效應中發射出來的電子叫光電子。（1）光電

12、效應的規律各種金屬都存在極限頻率0，只有0才能發生光電效應；光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入光的頻率增大而增大；當入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強度與入光的強度成正比；瞬時性（光電子的產生不超過10-9s）。（2）光子說、普朗克量子理論電磁波的發射和接收是不連續的，是一份一份的，每一份叫能量子或量子，每一份的能量是Eh ，h6.63×10 34 J·s，稱為普朗克常量。愛因斯坦光子說光的發射、傳播、接收是不連續的，是一份一份的，每一份叫一個光子。其能量Eh 。解釋：一對一，不積累，能量守恒， 愛因斯坦光電效應方程 E=h ：Ek= h - W（Ek是光電子

13、的最大初動能；W是逸出功，即從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功。）（3）光電管陰極K陽極A玻璃泡（堿金屬） 光的波粒二象性1光的波粒二象性人們無法用其中一種觀點把光的所有現象解釋清楚，只能認為光具有波粒二象性，但不能把它看成宏觀經典的波和粒子。減小窄縫的寬度，減弱光的強度，使光子一個一個的通過，到達接收屏的底片上。若暴光時間短，底片上是不規則的亮點，若暴光時間長，底片上是條紋干涉、衍射和偏振以無可辯駁的事實表明光是一種波；光電效應和康普頓效應又用無可辯駁的事實表明光是一種粒子；因此現代物理學認為：光具有波粒二象性。2正確理解波粒二象性波粒二象性中所說的波是一種概率波，對大量光子才

14、有意義。波粒二象性中所說的粒子，是指其不連續性，是一份能量。個別光子的作用效果往往表現為粒子性；大量光子的作用效果往往表現為波動性。高的光子容易表現出粒子性；低的光子容易表現出波動性。光在傳播過程中往往表現出波動性；在與物質發生作用時往往表現為粒子性。由光子的能量E=h，光子的動量表示式也可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動量的計算式中都含有表示波的特征的物理量頻率和波長。由以上兩式和波速公式c=還可以得出：E = p c。物質波（德布羅意波）由光的波粒二象性的思想推廣到微觀粒子和任何運動著的物體上去，得出物質波（德布羅意波）的概念：任何一個運動著的物體都有一種波與它對應，該波的波長=。八、激光的特性及其應用激光（1）方向性好激光束的光線平行度極好，從地面上發射的一束極細的激光束，到達月