2023学年完整公开课版光全章

第一节光的折射（第1课时）

第十三章光引入：光的反射现象平面镜入射光线反射光线法线入射角反射角光被两种介质的界面反射回原来的介质中（1）反射光线、入射光线和法线同平面（2）反射光线和入射光线分居法线两侧（3）反射角和入射角相等光路可逆ir空气水入射角折射角一、折射定律

光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。

折射光线入射光线光的折射定律①折射光线、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

入射角、折射角有什么关系呢？③当光从空气斜射入水或玻璃中时，折射角小于入射角⑤当入射角增大

时，折射角也随

着增大

④当光从水或玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角空气水人类经历了一千多年的时间，从积累的入射角i和折射角r的数据中寻求两者之间的定量关系。⑥入射角的正弦和折射角的正弦成正比空气----水n大于1水----空气n小于1ir空气水折射光路是可逆的：学生实验：

测玻璃砖的折射率问题：玻璃是一种透明介质，光从空气入射到玻璃的界面上会发生折射，如何把玻璃的折射率测出来？实验原理：1、根据折射率的定义：

要测折射率，必须知道与一个折射现象对应的折射角和入射角。空气玻璃i=?r=?界面法线实验器材：玻璃砖

白纸、大头针若干、铅笔、直尺、量角器实验过程：应用1：

人在水上看到物体的像，比实际物体位置偏上，感觉水比较浅。从上向下看,假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比,A.将提前

B.将延后C.在某些地区将提前,在另一些地区将延后

D.不变应用2：没有大气有大气有大气，看到太阳更早没有大气，将迟一些看到太阳再见第一节光的折射（第2课时）

第十三章光长郡中学 扈炳芳2009-02-22

光从一种介质射入另一种介质时，虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n，但是对不同的介质来说，这个常数n是不同的，它是一个反应介质光学性质的物理量，物理学中把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角与折射角的正弦之比n，叫做这种介质的折射率．一、折射率ir′空气水i空气玻璃r折射率（1）折射率---是光从真空射入某种介质中时的折射率（2）n的大小与介质有关，与i和r无关，对于确定的介质，n是定值，不能说n∝sini或n∝1/sinr（3）折射率无单位

任何介质的折射率皆大于1。sinisinrn=定义式：几种介质的折射率：介质折射率空气1.0028水1.33(4/3)玻璃1.50(3/2)真空本身的折射率=1某介质的折射率，等于光在真空中的速度c与光在介质中的速度之比：cvn=（n＞1）

光在不同介质中的速度不同，这正是发生折射的原因。研究表明：例：斜插入水中的筷子与竖直方向成45°角，由空气中向下观察，看到筷子在水中的部分与竖直方向成的角度为θ，则()A.θ＜45°B.θ＞45°C.θ=45D.条件不足，无法判断B

例：光线以30°的入射角从玻璃射向空气，它的反射光线与折射光线成90°夹角，则玻璃的折射率为

？rβ⌒⌒i⌒玻璃空气例：光在某种介质中的传播速度是2.122×108m/s，当光线以30°入射角由该介质射入空气时，折射角为多少？45°irir例：光线从空气中以入射角i射在玻璃砖的上表面上，穿过玻璃砖后，又射入空气中。如果玻璃砖的上下表面是平行的，求光线从玻璃砖射出后的传播方向。

单色光经玻璃砖后，侧移而传播方向不变再见第二节光的干涉

第十三章光长郡中学 扈炳芳2009-02-24假设光真的是一种波托马斯·杨1773~18291801年，英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功的观察到了光的干涉现象．我们必然能看到波的特有现象一、光的干涉实验探究：

1、我们怎样才能使两列光相遇时发生干涉现象？干涉条件?2、实验介绍——双缝干涉从S1S2出射的两列光相当于两列相干波单色光屏S1S2双缝单缝3、实验演示思考：屏上出现了明暗相间的条纹,这说明了什么?单色激光束屏中央亮条纹明暗相间等间距双缝干涉图样图样有何特征？S1S2亮条纹的中心线亮条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线双缝光屏上何处出现亮条纹？何处出现暗条纹？小组讨论：S1S2P1ΔSP1S2－P1S1=ΔS光程差双缝干涉图样分析亮条纹暗条纹单色激光束（1）出现亮条纹和暗条纹的条件（n=0，1，2，3…）（n=0，1，2，3…）探究：相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距Δx与什么有关？亮条纹的中心线探究1:d减小，其他条件不变,ΔX如何变化？d探究2：L增大，其他条件不变,ΔX如何变化？屏BL2屏AL1探究3：波长增大，其他条件不变,ΔX如何变化？亮亮亮亮LL结论：双缝的间距d越小，屏到挡板间的距离L越大，光的波长λ越大则相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距△x越大。理论上可以证明：S1S2P1ΔS单色激光束二、相干波源如果两个光源发出的光能够产生干涉，这样的两个光源叫做相干光源。我们在上一章学过，两列波要产生敢，它们的频率必须相同，而且相位差要保持不变。只有这样，一旦它们在空间某点产生的震动相互加强，才会一直是相互加强的关系，否则不可能出现干涉现象。室内的白炽灯是各种独立的光源，不符合产生干涉的条件。所以房间里的两盏灯发出的光不会发生干涉。再见第三节实验：用双缝干涉测量光的波长

第十三章光长郡中学 扈炳芳2009-02-26

如图所示的双缝实验中，屏离开挡板越远，条纹间的距离越大，另一方面，实验所用光波的波长越大，条纹间的距离也越大，这是为什么？r2-r1=dsinθX=ltanθ≈lsinθ当两列波的路程差为波长的整数倍，即dx/l=±kλ（k=0,1,2…)时才会出现亮条纹，亮条纹位置为：X=±klλ/dS1S2P1Plr1r2dxθ一、实验原理相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为

其中，波长用λ

表示，d表示两个狭缝之间的距离，l为挡板与屏间的距离．实验步骤：1、安装双缝干涉仪2、单缝到双缝的距离为5-10cm3、通过目镜，可看见白光的双缝干涉条纹4、放红光虑光片，观测红光的双缝干涉条纹调节d比较△x的变化换绿色虑光片5、测量出n条亮条纹间距a6、察看说明书，得出d和L7、代入公式，求出波长二、观察双缝干涉图样光源滤光片单缝双缝遮光筒屏图（甲）L1L2注意事项：1、安装仪器的顺序：光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏2、双缝与单缝相互平行，且竖直放置3、光源、虑光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上4、若出现在光屏上的光很弱，由于不共轴所致5、若干涉条纹不清晰，与单缝和双缝是否平行有很大关系ΔXΔXΔXΔXΔXΔX中间亮纹第二条亮纹第一条亮纹第一条亮纹第二条亮纹第一条暗纹第一条暗纹第二条暗纹第三条暗纹第二条暗纹第三条暗纹15205100202515图（丙）第1条时读数第4条时读数1520510030354045图（乙）螺旋测微器的读数三、测定单色光的波长游标尺的读数：测量结果求波长：

测出n个亮条纹间的举例a。就可以求出相邻两个亮条纹的距离

再由得再见第四节光的颜色色散（第1课时）

第十三章光长郡中学 扈炳芳2008-02-27红光白光

各种光的不同颜色，实际反映了它们不同的波长（或频率）．用白光做双缝干涉实验，由于白光内各种单色光的干涉条纹间距不同，在屏上会出现彩色条纹．一、光的颜色色散不同颜色的光，波长不同白光双缝干涉条纹特点：彩色条纹中央明条纹是白色的光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象人眼视网膜上的两种感光细胞视杆细胞：对光敏感，不能区分不同波长（频率）的光视锥细胞：对光敏感度不如视杆细胞，但能区分不同波长（频率）的光。

我们知道：波速等于波长和频率的乘积，这个关系对一切波都是适用的．不同的色光在真空中的传播速度相同，所以波长不同的色光，它们的频率也不同：波长越长，频率越小；波长越短，频率越大．各色光在真空中的频率的范围见下表：光谱

让一束光经薄膜的两个表面反射后，形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉．二、薄膜干涉中的色散不同单色光的薄膜干涉条纹

可见，波长λ越长，干涉条纹越宽1、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定，所以薄膜干涉中同一明条纹（暗条纹）应出现在膜的厚度相等的地方．由于光波波长极短，所以微薄膜干涉时，介质膜应足够薄，才能观察到干涉条纹．2、用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹，阳光下的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉．白光的薄膜干涉条纹——彩色条纹水面上的油膜呈彩色标准样板待检部件空气薄层薄膜干涉的应用（一）——检查表面的平整程度如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的,如图（b）所示；(a)(b)(c)单色光标准样板薄片被检测平面薄膜干涉的应用（一）——检查表面的平整程度如果观察到的干涉条纹如图（c）所示，则表示被检测表面微有凸起或凹下，这些凸起或凹下的地方的干涉条纹就弯曲。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达10-6cm。(a)(b)(c)单色光标准样板薄片被检测平面注：薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片的厚度镀层薄膜在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁)。当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程度恰好等于半个波长，因而互相抵，这就大大减小光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜。薄膜干涉的应用（二）——增透膜再见第四节光的颜色色散（第2课时）

第十三章光长郡中学 扈炳芳2009-03-02

常用的棱镜是横截面积为三角形的三棱镜，通常简称为棱镜．棱镜可以改变光的传播方向，还可以使光发生色散．一、折射时的色散

通过实验或作光路可知（如图），从玻璃棱镜的一个侧面射出的光线从另一侧面射出时向底面偏折．偏折角度不仅与棱镜材料的折射率有关，还跟入射角底大小有关．由 知；在同一物质中，不同波长的光波的传播速度不一样，波长越短（频率越大），波速越慢。1、下列现象属于薄膜干涉的有（）A.在水面上的油膜呈现的彩色花纹;B.雨后天空中呈现的彩虹;C.阳光下通过三棱镜得到的彩色条纹D.肥皂泡上呈现的彩色环纹。练习C

2、用单色光照射肥皂薄膜（）A.看到的干涉图样是明暗相间的条纹;B.从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发生干涉,形成干涉图样。C.一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别反射出来,形成两列波,这两列波频率相同,所以可以产生干涉;D.若改用白光照射则看不到干涉条纹。C2002（上海卷）3、如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯。往