标题 | 现代光学制造技术课件 |
范文 | 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! 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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