《光的折射现象》课件

光的折射现象课绍现应浅讲本件旨在全面介光的折射象，从基本概念到实际用，深入出地解光领应过课习将的折射原理及其在各个域的广泛用通本件的学，您能够掌握光的规对来折射的基本律，了解其在自然界和社会生活中的重要作用，并未光折射技术趋势们将带进的发展有所了解我您入一个奇妙的光学世界，探索光的奥秘课程目标理解光的折射现象掌握光折射的基本规律12质进掌握光从一种介入另一种深入理解光折射定律，能够运质时现进计介发生的折射象，理解用斯涅尔定律行算，解决质问题现折射的本和原因掌握折射实际了解全反射象，质应率的概念，理解不同介的折理解全反射发生的条件和用射率差异了解光折射的应用3镜镜镜理解透的成像原理，掌握凸透和凹透的成像特点了解光折射在领应光学仪器、日常生活、科学研究等域的用什么是光的折射现象定义原因质质时传质传导光的折射是指光从一种介斜射入另一种介，播方向发生光在不同介中的播速度不同是致折射的根本原因例如，现这现质传传传当进改变的象种象是由于光在不同介中的播速度不同所光在空气中的播速度比在水中的播速度快光从空气入当线过质时传这时导传现致光穿两种介的界面，其播方向会发生偏折，水，速度减慢，从而致播方向的改变折射象在日常生们说来就是我所的光的折射活中非常常见，如水中物体看起位置偏移光折射的基本特点光路可逆性入射角与折射角过线线夹光在折射程中，光路是可逆的入射角是指入射光与法的这传线线意味着如果光从A点播到B点，角，折射角是指折射光与法传夹那么光也可以从B点播到A点，的角入射角和折射角的大小这关质且光路相同一特点在光学设系由两种介的折射率决定，计中非常重要遵循斯涅尔定律频率不变过频传频光在折射程中，率不会发生改变，改变的是波长和播速度率是质光的固有属性，由光源决定，不受介的影响光折射的定律斯涅尔定律1质传时现数斯涅尔定律是描述光在两种不同介中播折射象的定律，其为别质学表达式n1sinθ1=n2sinθ2，其中n1和n2分代表两种介的折别射率，θ1和θ2分代表入射角和折射角折射率2质传为折射率是描述光在介中播速度的物理量，定义光在真空中的速该质质度与光在介中的速度之比不同介的折射率不同，折射率越大，该质传光在介中的播速度越慢全反射3当质较质质较光从光密介（折射率高的介）射向光疏介（折射率低的质时临则现介），如果入射角大于界角，会发生全反射象，即光全部质被反射回光密介中光的反射与折射的关系同时发生能量分配当质质时现光从一种介射向另一种介的界面，反射和折射象通常入射光的能量会被分配到反射光和折射光中反射率和透射率描时质进质会同发生一部分光被反射回原介，另一部分光入新介述了反射光和折射光所占能量的比例反射率是指反射光强度与质并发生折射反射和折射光的强度比例取决于入射角和两种介入射光强度之比，透射率是指折射光强度与入射光强度之比反的折射率射率和透射率之和等于1斜交光线的折射入射角线线质线线斜交光是指光与介界面法之间存在一定角度的光入现显线线射角越大，折射象越明，折射光的方向偏离入射光的方向也越大折射角度当线质进质时线线斜交光从光疏介入光密介，折射光会向法靠近，当线质进质折射角小于入射角；反之，斜交光从光密介入光疏介时线远线，折射光会离法，折射角大于入射角全反射对质质线当于从光密介射向光疏介的斜交光，入射角增大到一定时现线进质程度，会发生全反射象，光不再入光疏介，而是全部质被反射回光密介透镜的折射原理凹透镜镜缘镜凹透是一种中间薄、边厚的透，能2线当线过镜时凸透镜够发散光平行光通凹透，线会被折射发散，其反向延长交于焦点镜缘镜镜虚凸透是一种中间厚、边薄的透，1凹透只能成像线当线过镜能够会聚光平行光通凸透时镜成像原理，会被折射会聚于焦点凸透的成镜像特点取决于物体与透的距离镜过透的成像原理是基于光的折射通改镜状线传3变透的曲率和形，可以控制光的现对缩播方向，从而实物体的放大、小、倒立或正立成像凸透镜的成像物距小于焦距1虚成正立、放大的像物距等于焦距2不成像物距大于焦距3成倒立的实像镜规镜镜关当时虚当时凸透的成像律取决于物体与透的距离（物距）与透焦距的系物距小于焦距，成正立、放大的像；物距等于焦距，当时缩关这规应不成像；物距大于焦距，成倒立的实像实像可以是放大的、小的或等大的，取决于物距与两倍焦距的系一律广泛用于照相机、投影仪等光学仪器中凹透镜的成像成虚像1正立2缩小3镜缘镜对线论镜远镜终缩虚镜凹透是一种中间薄、边厚的透，光具有发散作用无物体距离凹透多，凹透始成正立、小的像凹透不能成镜镜实像凹透在光学仪器中常用于校正视力，如近视眼光学仪器中的应用望远镜显微镜照相机镜镜镜镜利用凸透和凹透的利用凸透的成像原理，利用凸透的成像原理，组远图将图合，放大处物体的放大微小物体的像，景物成像在胶片或观传记录视角，使人能够看到更使人能够察到肉眼无像感器上，下美远远镜细节显镜摄处的物体望分法看到的微丽的瞬间照相机是为远镜领爱折射望和反射望是生物学、医学等域影好者的必备工具远镜的重要工具拐角折射光纤应用传质内现传光纤是一种利用全反射原理输光信号的介光纤由芯和外光纤通信是代通信的重要方式，具有输速度快、容量大、抗组内当线时还应疗内窥镜传领壳成，芯的折射率高于外壳，光以一定角度射入光纤，干扰能力强等优点光纤用于医、光学感器等内传会在芯和外壳的界面发生全反射，从而使光信号在光纤中播域水中物体的位置偏移现象原理应用123当们观时现线时现我察水中的物体，会发物光从水中射入空气，发生折射，了解水中物体的位置偏移象，可以来浅线远线们脑们进观体的位置看起比实际位置要一些折射光离法我的大会沿帮助我更好地行水下察和操作，这线时线线认为是由于光从水中射入空气发生着光的直方向反向延长，物如潜水、捕鱼等们脑错误断线来折射，使我的大地判了物体位于延长的交点处，因此看起浅体的位置物体的位置比实际位置要一些鱼眼中的折射现象鱼眼的结构水下视角适应性专应环现应环鱼的眼睛是门适水下境的鱼的由于光的折射，鱼在水下看到的视角比鱼眼中的折射象是鱼类适水下境状这们这过这晶体是球形的，有助于在水中聚焦我在空气中看到的要广意味着鱼的一种重要方式通种方式，鱼能线没陆时围围环光鱼的角膜有像地动物那样的可以同看到更大范的物体，有助于够更好地感知周境，从而提高生存为们寻折射作用，因鱼的角膜和水之间的折它在水下找食物和躲避捕食者能力射率差异很小空气对光的折射空气的密度1压空气的密度会随着温度和力的变化而变化密度越大，折射率越压对大；密度越小，折射率越小因此，不同温度和力的空气光的大气折射2折射程度不同层匀线过层时由于地球大气的密度分布不均，光在穿大气会发生折这现导们海市蜃楼射，就是大气折射象大气折射会致我看到的太阳、月亮3等天体的位置与实际位置有所偏差楼虚当层现海市蜃是一种由于大气折射形成的像大气中出温度梯时线弯们远现度，光会发生曲，使我看到处物体在空中呈倒立或放图大的像沙漠中的海市蜃楼成因类型特点楼过楼为楼稳虚沙漠中的海市蜃是由于地表温度高，沙漠中的海市蜃通常分上蜃景和下蜃沙漠中的海市蜃具有不定性，像会导虚现时致近地面空气密度降低，折射率减小，景上蜃景是指像出在物体上方，下随着空气温度和密度的变化而变化，有远绿线虚现时从而使处物体（如洲、山脉）的光蜃景是指像出在物体下方会消失，有会变形弯虚发生曲，形成像拟态光学超材料质超材料是一种具有特殊电磁性的人工材2过计观结现对定义料，可以通设其微构，实光隐术的任意控制超材料在身技、超分辨态结领应拟光学是指利用特殊材料和构，人1率成像等域具有重要用为传地控制光的播方向和特性，从而实现态领光子晶体各种光学效果拟光学是光学域应的新兴方向，具有广泛的用前景结光子晶体是一种具有周期性构的光学材传3料，可以控制光子的播光子晶体在光计领应通信、光学算等域具有重要用望远镜的原理物镜1远线缩用于收集处物体的光，成倒立、小的实像目镜2镜虚用于放大物所成的像，成正立、放大的像远镜镜镜组镜镜远线缩镜镜镜组望主要由物和目成物是一个凸透，用于收集处物体的光，成倒立、小的实像目是一个凸透或透，用于镜远远镜数镜镜远镜为远镜远镜放大物所成的像，使人能够看到更处的物体望的放大倍等于物焦距与目焦距之比望分折射望和反射望，远镜镜线远镜镜线折射望利用透折射光，反射望利用反射反射光显微镜的原理物镜1目镜2光源3显镜镜镜组镜镜镜镜镜微主要由物、目和光源成物是一个凸透，用于形成放大的实像，目是一个凸透，用于放大物所成的像，光源用于观显镜数镜数镜数积显镜应领照明样本，使样本能够被察到微的放大倍等于物放大倍与目放大倍之微广泛用于生物学、医学等域，用观细结于察微小物体和胞构其他光学仪器投影仪双筒望远镜内窥镜镜镜镜组传图利用凸透的成像原理，利用透和棱的合，利用光纤输像，用将图远观内像放大投影到屏幕放大处物体的视角，于察人体部器官，现进诊断疗上，用于演示和展示并实正立成像行和治大气层对光的折射大气密度影响层层导们大气的密度随着高度的增加而减小，因此大气的折射率也随大气折射会致我看到的太阳、月亮等天体的位置与实际位置线过层时弯这时们着高度的增加而减小光在穿大气会发生曲，就是有所偏差在日出和日落，由于大气折射，我看到的太阳会现时大气折射象比实际位置高一些，从而延长了白天的间地球大气中的光学现象彩虹光晕12过时晕过彩虹是由于阳光穿雨滴发光是由于阳光或月光穿冰将时将生折射和反射形成的雨滴晶发生折射形成的冰晶颜将线环状状阳光分解成不同的色，并光折射成或弧，形成们晕其反射到我的眼睛中，从而光形成彩虹极光3带极光是由于太阳风中的电粒子与地球大气中的气体分子碰撞发光形成现区的极光通常出在高纬度地光折射与植物生长光合作用向光性进将茎植物利用光能行光合作用，植物具有向光性，即植物的和转为这二氧化碳和水化有机物和氧叶会朝着光照方向生长是由线过时内气光在穿叶片会发生折于植物体生长素的分布受到光线匀导射，使光能够更均地分布在照的影响，从而致植物的生长内叶片部，从而提高光合作用的方向发生改变效率影响过挥光折射在植物生长程中发着重要作用，影响着植物的光合作用效率和关们进生长方向了解光折射与植物生长的系，可以帮助我更好地行植物栽培和管理光折射与生物适应视觉1觉将线图动物的视系统利用光的折射原理，光聚焦在视网膜上，形成清晰的结对应像不同动物的眼睛构不同，光的折射方式也不同，从而适不同的生环存境伪装2进伪围环一些动物利用光的折射原理行装，使自己能够更好地融入周境，从击猎结而躲避捕食者或伏物例如，一些鱼类的身体表面具有特殊的构，能线弯难现够使光发生曲，从而使鱼在水中以被发影响3应过挥觉伪为光折射在生物适程中发着重要作用，影响着动物的视、装等行应关们了解光折射与生物适的系，可以帮助我更好地理解生物的生存策略光折射在日常生活中的应用眼镜镜镜矫远问题眼利用透的折射原理，正视力，使近视、视等视力得到解决照相机镜将记录来为们照相机利用透的成像原理，景物下，成我生活中忆的美好回光纤通信现传光纤通信利用光的全反射原理，实高速、大容量的信息输，们改变了我的通信方式光折射与能源利用太阳能电池应将转为2太阳能电池利用光电效太阳能化过结电能通优化太阳能电池的构和材料，太阳能聚光转换可以提高其光电效率1镜镜将利用透或反射太阳光聚集到一点，未来提高太阳能的利用效率，用于发电、加热等领阔应光折射在能源利用域具有广的用前们景，可以帮助我更好地利用太阳能等可3对赖再生能源，减少化石能源的依光折射与天气预报大气探测测层湿数为预报1利用大气折射的原理，探大气的温度、度、密度等参，天气提供数据支持雷达2测层为预报利用雷达发射电磁波，探大气中的降水、云等，天气图提供像信息现来预测过观测时颜来断湿气象学家利用光在大气中的折射象天气，例如通日出和日落的色变化判空气中的度和污染物含量此外，雷达来测层为预报也利用电磁波的折射和反射原理探大气中的水汽和云，天气提供重要依据光折射与天文观测望远镜1修正2观察3远镜观测遥远线层对线产观测结对进天文学家利用望天体的光，但地球大气会光生折射，影响果因此，天文学家需要大气折射行修正，获过还层结质才能得准确的天体位置和亮度信息通分析大气折射，可以了解大气的构和性光折射与医疗诊断内窥镜激光手术光学相干断层扫描内窥镜观断层医生利用察人医生利用激光束精确地医生利用光学相干内进诊断状矫扫术对组体部器官，行改变角膜的形，正描技，眼部织疗内窥镜摆镜进诊和治利用光视力，使患者脱眼行高分辨率成像，传图开缚断纤输像，避免了的束眼部疾病术刀手，减少了患者的痛苦光折射与艺术创作绘画摄影颜线创过摄师记录线摄师过调画家利用料和光的相互作用，作出美丽的画作画家通影利用相机光，捕捉美丽的瞬间影通整相颜线营觉数线创术摄控制料的色彩和光的角度，造出不同的视效果，表达自机的参，控制光的曝光和景深，作出富有艺感的影作己的情感和思想品光折射在军事领域的应用侦察制导12侦获敌导术击利用光学察设备，取方利用激光制技，精确打军标为军敌标导事目的信息，事决策方目激光制武器具有侦提供依据光学察设备包括精度高、抗干扰能力强等优点远镜红望、照相机、外成像仪等隐身3隐术军标难敌测隐术隐利用身技，使事目以被方探到身技包括雷达身、红隐隐外身、光学身等光折射与国防安全预警防御预测敌导敌导弹利用光学警系统，探方利用激光武器，摧毁方和弹为时卫的发射，防御提供间光星激光武器具有速度快、精预红测卫学警系统包括外探星、度高、威力大等优点远镜地面光学望等安全术领挥预光折射技在国防安全域发着重要作用，提高了国家的警能力和防维稳御能力，护了国家的安全和定光折射与交通运输导航1导导辆驶导利用光学航系统，引车和船舶行光学航系统包括惯导全球定位系统（GPS）、性航系统等安全2利用光学安全设备，提高交通运输的安全性光学安全设备包标括车灯、反光志、交通信号灯等未来3术领阔应光折射技在交通运输域具有广的用前景，可以提高交们验通运输的效率和安全性，改善人的出行体光折射与气象预报大气探测气象雷达气候模型卫遥术获层湿测层将应利用星感技取大气的温度、利用气象雷达探大气中的降水、云等，光折射的原理用于气候模型中，提高为预报数为预报图预测度、云量等信息，气象提供据支气象提供像信息气候模型的精度持光折射与地质勘探地震预测2传监测为利用光纤感器地壳的微小变形，预测数地震提供据支持遥感技术1卫遥术获质利用星感技取地表的地信息，质矿产例如地构造、分布等油气勘探术测资3利用光学技探地下油气源的分布情况，提高油气勘探的效率光折射与工程建设测量1测进测证质利用光学量仪器行精确量，保工程的量和精度检测2检测术检测质证利用光学技工程材料的量，保工程的安全可靠应测检测测证在建筑工程中，光折射原理被广泛用于量和例如，使用激光水平仪可以精确地量水平高度，保建筑物的水平度和垂直度还检测术检测质锈蚀此外，可以利用光学技建筑材料的量，例如混凝土的强度和钢筋的情况，确保工程的安全可靠光折射与农业生产光照1生长2产量3对产过进产光折射农业生具有重要影响通合理利用光折射的原理，可以提高农作物的光照强度，促农作物的生长，提高农作物的量例进还传监测为产如，在温室中可以使用反光膜增加光照强度，促蔬菜的生长此外，可以利用光学感器农作物的生长情况，农业生提供指导光折射与环境保护监测水质遥感传监测传监测卫遥术监测利用光学感器大利用光学感器水利用星感技浓为质为环环气中的污染物度，体的水，水境保地球表面的境变化，环数数为环观境保护提供据支持护提供据支持境保护提供宏视角光折射与航空航天导航探测惯导导现导惯测测标导弹卫测利用性航系统和星光航系统，实飞行器的自主航利用光学探器探目，例如、星等光学探器包括导计测态红测测性航系统利用陀螺仪和加速度量飞行器的姿和加速度，外探器、紫外探器等导测星光航系统利用星敏感器量星光的方向，从而确定飞行器的态位置和姿光折射与海洋探索潜艇水下相机12镜观摄利用潜望察海面情况潜利用水下相机拍海底照片和镜镜镜组频望利用透和棱的合，视水下相机需要克服水的将图传内摄海面上的像送到潜艇吸收和散射作用，才能拍出内员观图部，使潜艇部的人能够清晰的像察到海面上的情况水下探测3测利用水下激光雷达探海底地形和海洋生物水下激光雷达利用激光束扫获数描海底，取海底的地形据和海洋生物的分布情况光折射与生命科学显微镜激光显镜观细结术进细利用微察胞的构和功利用激光技行胞切割和基显镜编辑术能微是生命科学研究的重因激光技具有精度高、损伤应要工具，可以帮助科学家了解生小等优点，被广泛用于生命的奥秘命科学研究基因进测诊断测术利用光学方法行基因序和基因光学基因序技具有速度快、应组临诊断成本低等优点，被广泛用于基因学研究和床光折射与建筑设计采光1计内利用光的折射原理设建筑物的采光系统，提高室光照强度，导将内减少能源消耗例如，可以利用光管阳光引入室，提高内室照明效果装饰2计饰利用光的折射原理设建筑物的装效果，例如利用玻璃幕墙、营绚觉彩色玻璃等材料造出丽多彩的视效果安全3传计红传利用光学感器设建筑物的安全系统，例如利用外感器测探入侵者，提高建筑物的安全性能光折射与文化传承博物馆文化遗产展览术传检测术检测遗产损术计览览利用光学展示技展示文物，保护文物，利用光学技文化的毁情况，利用光学展示技设文化展，提高展历术为遗产传识承史文化例如，可以利用全息投影技文化的保护提供依据例如，可以利的吸引力，播文化知维图观扫术获遗产维展示文物的三像，使众能够更全面地用激光描技取文化的三模型，为遗产数了解文物的信息文化的修复提供据支持光折射与科技创新光子芯片2进利用光子代替电子行信息处理，提高信超材料息处理的速度和效率1现对线为利用超材料实光的任意控制，计光学器件的设和制造提供新的思路激光技术术进疗诊断3利用激光技行材料加工、医、传进通信输等，推动科技步光折射与社会发展通信1能源2医疗3术疗领挥术传术光折射技在通信、能源、医等域发着重要作用，推动社会发展光纤通信技提高了信息输的速度和容量，太阳能利用技减对赖疗术疗诊断疗术应进少了化石能源的依，激光医技提高了医和治的水平光折射技的用促了经济发展、改善了人民生活、提高了社会文明程度未来光折射技术的发展趋势集成化1智能化2高效化3来术将将积未的光折射技朝着集成化、智能化、高效化方向发展集成化的光折射器件具有更小的体和更低的功耗，智能化的光折射系统将应术将转换传这趋势将具有更强的自适能力和更精确的控制能力，高效化的光折射技具有更高的能量效率和更高的信息输速率些发展术领应推动光折射技在各个域的广泛用光折射研究的新方向量子光学非线性光学等离子体激元学质场质纳结研究光与物相互作用研究强光下光与物研究金属米构中的应为为现为的量子效，新型光的相互作用，新型激等离子体激元象，计调开学器件的设和制造提光器和光学制器的超分辨率成像和光电子论础论础计供理基发提供理基器件的设提供新的思路光折射在科学研究中的应用光谱学显微镜谱质组结谱质显镜观观细节显镜利用光学分析物的成和构光学利用光与物的相互利用微察微世界的微是科学研究的重要工具，获质谱质细结观结作用，取物的光信息，从而分析物的化学成分和物理性可以帮助科学家了解胞的构和功能、材料的微构等质光折射在日常生活中的重要性视觉通信12觉础们础光折射是视的基我的光折射是光纤通信的基光将线传眼睛利用光折射光聚焦在纤通信利用光的全反射原理图为们视网膜上，形成清晰的像输信息，我提供了高速、没们传如果有光折射，我就无法大容量的信息输通道这看到个世界能源3础术将光折射是太阳能利用的基太阳能利用技利用光的折射原理太阳光聚集到一点，提高太阳能的利用效率光折射知识的教育意义培养提高养养创践问题培学生的科学素和新精神提高学生的实能力和解决过习识过进验通学光折射的知，可以培的能力通行光折射的实，养对践养学生科学的兴趣，提高学生可以提高学生的实能力，培养养创问题的科学素，培学生的新精学生解决的能力神了解让术应对热学生了解光折射在日常生活和科学技中的用，激发学生科学的情总结与展望回顾1顾规应领来回了光折射的基本概念、基本律、用域以及未发展趋势总结2结术总了光折射在科学技和社会发展中的重要作用展望3来术术为展望了未光折射技的发展前景，希望光折射技能够人贡类社会做出更大的献。