高中物理光的折射课件

高中物理光的折射欢迎来到高中物理光的折射课程本课程将深入探讨光的折射现象，包括其概念、条件、法则以及在日常生活中的应用我们将通过生动的例子和详细的讲解，帮助大家掌握光的折射的原理，并能运用这些知识解决实际问题光折射的概念什么是光的折射？光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象，叫做光的折射光的折射是自然界中常见的光学现象例如，我们看到水中的物体看起来比实际位置要浅，这就是光的折射造成的光的折射是由于光在不同介质中的传播速度不同造成的当光从光速较快的介质进入光速较慢的介质时，光线会向法线方向偏折；反之，当光从光速较慢的介质进入光速较快的介质时，光线会远离法线方向偏折光折射的条件两种不同的介质界面入射角不为零123光必须从一种介质进入另一种介质光必须通过两种介质的界面界面是光以一定的角度入射到界面上如果如果光在同一种介质中传播，那么就两种介质的分界线，是光发生折射的光垂直入射到界面上，就不会发生折不会发生折射现象地方射现象入射角是指入射光线与法线之间的夹角法线是垂直于界面的直线光折射的法则入射光线、折射光线、法线在同一平面内折射现象发生时，入射光线、折射光线和法线必须位于同一平面内，这是一个重要的几何关系折射光线和入射光线分居法线两侧折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，这是光线传播方向改变的直观体现入射角的正弦与折射角的正弦成正比入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数，这个常数就是相对折射率，反映了两种介质对光线折射能力的差异光折射指数的定义定义公式光在真空中的传播速度与光在该其中，表示光在真空n=c/v c介质中的传播速度之比，叫做该中的传播速度，表示光在该介质v介质的绝对折射率通常简称为中的传播速度由于光在真空中折射率，用字母表示的速度最快，所以任何介质的折n射率都大于1意义折射率反映了光在介质中传播速度的快慢折射率越大，光在该介质中的传播速度越慢折射率是描述介质光学性质的重要参数光折射指数的测量实验法仪器法通过测量光在介质中的入射角和折射角，利用折射定律计算出介使用专门的折射仪测量介质的折射率折射仪是一种精密的光学质的折射率这种方法简单直观，适用于测量固体和液体介质的仪器，可以快速准确地测量各种介质的折射率常用的折射仪有折射率阿贝折射仪、普尔弗里希折射仪等光折射的临界角定义1当光从光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角当入射角增大到某一角度时，折射角达到，此时的入射角叫做临界角临界角90°是全反射现象发生的必要条件公式2其中，表示临界角，表示光密介质对光疏介质的相sinC=1/n Cn对折射率临界角的大小与两种介质的折射率有关折射率越大，临界角越小意义3临界角是全反射现象发生的界限当入射角大于临界角时，就会发生全反射现象了解临界角对于理解和应用全反射现象非常重要全反射的条件光必须从光密介质射向光疏介质1光密介质是指折射率较大的介质，光疏介质是指折射率较小的介质例如，水是光密介质，空气是光疏介质入射角大于或等于临界角2当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于或等于临界角，就会发生全反射现象此时，光线不会进入光疏介质，而是全部反射回光密介质中全反射的应用光纤通信内窥镜棱镜光纤利用全反射原理传内窥镜利用全反射原理潜望镜利用全反射原理输光信号光信号在光进行医学检查医生通改变光的传播方向潜纤内部不断发生全反射，过内窥镜观察人体内部望镜可以观察水面以下从而实现远距离传输器官的状况内窥镜具的物体棱镜还可用于光纤通信具有容量大、有微创、无痛等优点制造望远镜、照相机等损耗小、抗干扰能力强光学仪器等优点人眼的光折射人眼的结构人眼是一个复杂的光学系统，包括角膜、晶状体、虹膜、瞳孔、视网膜等结构其中，角膜和晶状体是主要的屈光介质，负责将光线折射并聚焦到视网膜上当光线进入人眼时，首先经过角膜的折射，然后经过晶状体的进一步折射，最终在视网膜上形成清晰的像视网膜上的感光细胞将光信号转换成神经信号，传递到大脑，从而产生视觉视力不良的成因遗传因素1环境因素2不良用眼习惯3疾病因素4视力不良的成因是多方面的，主要包括遗传因素、环境因素、不良用眼习惯和疾病因素等遗传因素是指父母的视力状况会影响子女的视力发育环境因素是指长期处于光线不足或过度刺激的环境中会导致视力下降不良用眼习惯包括长时间近距离用眼、用眼姿势不正确等疾病因素包括白内障、青光眼、糖尿病等近视的矫正方法佩戴凹透镜角膜塑形镜凹透镜可以使光线发散，从而使角膜塑形镜是一种特殊的硬性透像距增大，将像落在视网膜上气性隐形眼镜，通过改变角膜的这是最常见的矫正方法需要根曲率来矫正近视适用于青少年据个人的近视程度选择合适的度近视患者需要在医生的指导下数使用激光手术激光手术通过改变角膜的曲率来矫正近视常见的激光手术有、LASIK等适用于成年近视患者需要经过严格的术前检查PRK远视的矫正方法佩戴凸透镜激光手术凸透镜可以使光线会聚，从而使像距减小，将像落在视网膜上激光手术通过改变角膜的曲率来矫正远视适用于成年远视患这是最常见的矫正方法需要根据个人的远视程度选择合适的者需要经过严格的术前检查度数散光的矫正方法佩戴柱面镜柱面镜可以矫正角膜表面的不规则弯曲，从而使光线聚焦在视网膜上这是最常见的矫正方法需要根据个人的散光程度和轴向选择合适的度数激光手术激光手术通过改变角膜的曲率来矫正散光适用于成年散光患者需要经过严格的术前检查棱镜的性质折射色散棱镜可以使光线发生折射，改变光的传播方向不同颜色的光在棱镜可以使复色光分解成单色光，形成光谱这是由于不同颜色棱镜中的折射程度不同，从而产生色散现象这是棱镜最基本也的光在棱镜中的折射率不同造成的彩虹的形成就是光的色散现是最重要的性质象的体现棱镜的作用分解复色光21改变光的传播方向成像3棱镜的作用是多方面的，它可以改变光的传播方向，分解复色光，还可以用于成像在光学仪器中，棱镜被广泛应用于各种不同的场合，发挥着重要的作用通过对棱镜作用的深入了解，我们可以更好地理解光学现象和光学仪器的原理棱镜的应用光谱仪望远镜照相机光谱仪利用棱镜或光栅将复色光分解成光谱，望远镜利用棱镜改变光的传播方向，从而实照相机利用棱镜或透镜将景物成像在胶片或用于分析物质的成分和性质光谱仪在化现对远处物体的观察棱镜望远镜具有体传感器上棱镜可以用于改变光的传播方学、物理、生物等领域有着广泛的应用积小、成像正等优点向，从而实现特殊的拍摄效果凸透镜的性质会聚作用实像与虚像凸透镜对光线具有会聚作用平行于主光轴的光线经过凸透镜后凸透镜可以成实像，也可以成虚像实像可以用光屏承接，虚像会会聚于焦点这是凸透镜最重要的性质，也是其成像的基础不能用光屏承接成像的性质与物体到透镜的距离有关凸透镜的焦距定义1焦点到透镜中心的距离叫做焦距，用字母表示焦距是描述f透镜会聚光线能力的重要参数焦距越小，透镜的会聚能力测量越强2测量凸透镜焦距的方法有多种，常用的方法有平行光法、物像法等平行光法是指将平行光照射到凸透镜上，测量焦点到透镜中心的距离物像法是指利用凸透镜成像规律，测量物距和像距，然后计算出焦距凸透镜的成像规律物距像距像的性质u v倒立、缩小、实像u2f fv2f倒立、等大、实像u=2f v=2f倒立、放大、实像fu2f v2f不成像不成像u=f正立、放大、虚像uf vu凸透镜的应用放大镜照相机投影仪当物体位于凸透镜的一照相机利用凸透镜成倒投影仪利用凸透镜成倒倍焦距以内时，凸透镜立、缩小的实像的原理立、放大的实像的原理成正立、放大的虚像，将景物成像在胶片或传将图像投射到屏幕上放大镜就是利用这个原感器上理制成的凹透镜的性质发散作用虚像凹透镜对光线具有发散作用平行于主光轴的光线经过凹透镜后凹透镜只能成虚像，不能成实像虚像不能用光屏承接凹透镜会发散，其发散光线的反向延长线交于焦点这是凹透镜最重要所成的虚像是正立、缩小的虚像的性质凹透镜的焦距定义1焦点到透镜中心的距离叫做焦距，用字母表示凹透镜的焦距f是负值焦距是描述透镜发散光线能力的重要参数焦距的绝对值越小，透镜的发散能力越强测量2凹透镜的焦距不能直接测量，需要借助辅助方法进行测量常用的方法有透镜组合法、自准直法等透镜组合法是指将凹透镜与凸透镜组合在一起，测量组合透镜的焦距，然后计算出凹透镜的焦距自准直法是指利用凹透镜的反射性质，测量其焦距凹透镜的成像规律只能成虚像无论物体位于凹透镜的任何位置，凹透镜都只能成正立、缩小的虚像虚像位于物体和透镜之间凹透镜所成的虚像总是位于物体和透镜之间，且虚像比物体更靠近透镜像随物近而近，随物远而远当物体靠近凹透镜时，虚像也靠近凹透镜，且虚像变大；当物体远离凹透镜时，虚像也远离凹透镜，且虚像变小凹透镜的应用近视眼镜近视眼镜就是利用凹透镜制成的凹透镜可以使光线发散，从而使像落在视网膜上光学仪器凹透镜常与其他透镜组合在一起，用于改善光学仪器的成像质量例如，照相机的镜头中就含有凹透镜光纤的工作原理全反射光纤利用全反射原理传输光信号光信号在光纤内部不断发生全反射，从而实现远距离传输为了满足全反射的条件，光纤的纤芯折射率大于包层折射率光纤由纤芯和包层组成纤芯是光信号传输的通道，包层起保护作用纤芯和包层都由透明材料制成，例如石英玻璃或塑料光纤通信的优势容量大1光纤的传输带宽很大，可以传输大量的信息相比于传统的电缆通信，光纤通信的容量提高了几个数量级损耗小2光信号在光纤中传输的损耗很小，可以实现远距离传输这减少了中继站的数量，降低了通信成本抗干扰能力强3光纤不受电磁干扰的影响，通信质量高这保证了数据传输的可靠性，减少了错误率保密性好4光信号不易被窃听，保密性好这对于传输敏感信息非常重要光纤通信的应用互联网电话通信有线电视光纤是互联网的重要基光纤用于传输电话信号，光纤用于传输有线电视础设施，用于传输大量提供清晰、稳定的通话信号，提供高质量的图的数据高速光纤网络质量光纤电话逐渐取像和声音光纤有线电为人们提供了快速、稳代传统的电缆电话视为用户提供了更多的定的互联网服务频道和更好的观看体验光的干涉定义两列或多列光波在空间相遇时，发生叠加，使某些区域的光强加强，而另一些区域的光强减弱的现象，叫做光的干涉光的干涉是光的波动性的重要体现发生干涉的条件是两列光波的频率相同，振动方向相同，相位差恒定满足这些条件的光波叫做相干光产生相干光的方法有多种，常用的方法有杨氏双缝干涉、薄膜干涉等光的衍射定义光波绕过障碍物继续传播的现象，叫做光的衍射光的衍射是光的波动性的又一重要体现当障碍物或孔的尺寸与光波的波长相近或小于光波的波长时，衍射现象最为明显单缝衍射是指光波通过一个狭缝后发生的衍射现象圆孔衍射是指光波通过一个圆孔后发生的衍射现象衍射现象在日常生活中随处可见，例如，我们可以在肥皂泡上看到彩色条纹，这就是光的衍射造成的光的干涉与衍射的应用全息术光学显微镜干涉滤光片全息术利用光的干涉和衍射原理记录和再现光学显微镜利用光的干涉和衍射原理提高分干涉滤光片利用光的干涉原理选择特定波长物体的三维图像全息术在艺术、防伪等辨率，观察微小物体光学显微镜是生物的光通过干涉滤光片在光学仪器、照明领域有着广泛的应用学、医学等领域的重要工具等领域有着广泛的应用光的色散定义复色光分解为单色光的现象叫做光的色散这是由于不同颜色的光在介质中的折射率不同造成的光的色散是光的波动性的体现彩虹是光的色散现象最常见的例子当阳光照射到空气中的水滴时，由于不同颜色的光在水中的折射率不同，从而形成彩虹光谱的形成定义将复色光分解成单色光，并按波长或频率顺序排列，形成的图案叫做光谱光谱是研究物质性质的重要工具光谱分为连续光谱、线状光谱和带状光谱连续光谱是由炽热的固体、液体或高压气体发出的光谱，包含所有波长的光线状光谱是由稀薄气体发出的光谱，只包含特定波长的光带状光谱是由分子发出的光谱，包含若干条带状的光光谱的应用天文学化学环境科学通过分析星光的光谱，通过分析物质的光谱，通过分析污染物的光谱，可以了解恒星的成分、可以了解物质的成分和可以了解污染物的种类温度、运动速度等信息结构光谱分析是化学和浓度光谱分析是环光谱分析是天文学研究研究的重要手段境监测的重要手段的重要手段发色团定义在有机化合物中，含有能够吸收特定波长光的原子团，这些原子团叫做发色团发色团是决定物质颜色的重要因素常见的发色团有-NO

2、-N=N-、-C=O、-C=C-等不同的发色团吸收不同波长的光，从而呈现出不同的颜色补色原理定义两种颜色混合在一起，呈现出白色或灰色，这两种颜色互为补色补色是颜色混合的重要概念常见的补色有红色和青色、绿色和品红色、蓝色和黄色利用补色原理可以配制出各种不同的颜色光的三原色红色绿色12蓝色3光的三原色是指红色、绿色和蓝色这三种颜色可以混合出各种不同的颜色电视机、电脑显示器等都是利用光的三原色原理显示颜色的光的三原色与颜料的三原色不同，颜料的三原色是品红、黄、青颜色的形成光的吸收当光照射到物体上时，物体会吸收一部分光，反射一部分光物体呈现的颜色就是其反射的光的颜色例如，红色的物体吸收了其他颜色的光，只反射红色的光颜色的形成还与观察者的视觉系统有关人眼的视网膜上有三种感色细胞，分别对红色、绿色和蓝色敏感当光照射到视网膜上时，这三种感色细胞会产生不同的反应，从而产生不同的颜色感觉颜色的应用绘画服装设计室内设计绘画中利用各种颜色的服装设计中利用各种颜室内设计中利用各种颜颜料，创造出美丽的画色的面料，设计出时尚色的材料，营造出舒适面颜色的搭配和运用的服装颜色的搭配和的居住环境颜色的搭是绘画的重要技巧运用是服装设计的重要配和运用是室内设计的因素重要内容总结与思考本课程我们学习了光的折射现象，包括其概念、条件、法则以及在日常生活中的应用我们还学习了凸透镜和凹透镜的成像规律，以及光纤通信的原理和优势通过本课程的学习，希望大家能够掌握光的折射的原理，并能运用这些知识解决实际问题希望同学们在课后能够继续思考以下问题光的折射在自然界中还有哪些应用？如何利用光的折射制作出更先进的光学仪器？通过不断地学习和思考，我们才能更好地理解光的奥秘，并将其应用于人类的生活。