选修3-4物理全册教学课件光讲义课件

光的折射和全反射1Reflectionandrefractionoflight认识光的反射和折射现象一般说来，光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质，这个现象叫做光的反射；另一部分光会进入第2种介质，这个现象叫做光的折射．入射光线反射光线折射光线NN′入射角反射角折射角一、光的折射相关知识：一、光的折射相关知识：实验探究：光的折射规律光的折射定律1、内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。2、表达式：介质1介质2用惠更斯原理研究光的折射制作：金迎时理论探究用惠更斯原理研究光的折射abcir空气水3、在光的折射现象中，光路是可逆的AOBNN′空气水AA´界面解释实际问题

人在水上看到物体像，比实际物体位置偏上，感觉水比较浅。解释实际问题空气玻璃水折射率─反映介质对光的折射作用iir′r二、折射率θ1真空介质NN'AOBθ2相关知识：1、光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号n表示。2、光在不同介质中的速度不同；某介质的折射率，等于光在真空中的速度c与光在这种介质中的传播速度υ之比。对于不同的介质来说，常数n是不同的。例如，光从空气射入水中时，n=1.33；光从空气射入某种玻璃时，n=1.55。可见常数n与介质有关系，是一个反映介质的光学性质的物理量。常数n越大，光线从空气斜射入这种介质时偏折的角度越大。实验：测定玻璃的折射率三、全反射思考：既然光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，可以预料，当入射角增大到一定程度，但还没有达到900时，折射角就会增大到900.如果入射角再增大，会出现什么现象呢？相关知识：

1、定义：当入射角增大到某一角度,使折射角达到900时,折射光完全消失,只剩下反射光,这种现象叫做全反射，这时的入射角叫做临界角。

2、产生条件①光从光密介质射入光疏介质②入射角等于或大于临界角N介质N'O空气θ1θ2

3、光从介质射入空气（真空）时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是三、全反射思考：不同的介质，由于折射率不同，在空气中发生全反射的临界角是不一样的。请计算折射率为n的某种介质在空气（真空）中发生全反射时的临界角C。相关知识：三、全反射相关知识：(1)、全反射棱镜1、定义：横截面为等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜．2、全反射棱镜对光路的控制如图所示：变化90°变化180°4、应用三、全反射的应用相关知识：(2)、光导纤维4、应用原理：利用光的全反射四、光的色散相关知识：三棱镜对光的折射光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象．光的色散现象说明：②同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大.③不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢.①白光为复色光；interferenceoflight光的干涉2干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，两束光在一定条件下应该发生干涉。s12s巧妙解决了相干光问题天才的设想托马斯·杨(1773～1829)演示光的双缝干涉实验杨氏干涉实验

在暗室中用氦氖激光器发出的红色激光照射金属档板上的两条平行的狭缝,在后面的屏上观察光的干涉情况。1、产生稳定干涉的条件：两列光的频率相同。2、形成明、暗条纹的条件暗纹亮纹S1S2PP0△s激光决定条纹间距的条件S1S2P1P0激光束M∴可认为△S1S2M是直角三角形实验：用双缝干涉测光的波长1．实验原理实验原理如图甲所示，光源发出的光，经过滤光片后变成单色光，再经过单缝S时发生衍射，这时单缝S相当于一个单色光源，衍射光波同时到达双缝S1和S2之后，S1、S2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源，相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离l有关，其关系式为：Δx＝λ，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ.两条相邻亮(暗)条纹间的距离Δx用测量头测出．测量头由分划板、目镜、手轮等构成．如实验原理图乙所示．2．数据处理(1)条纹间距的计算：移动测量头的手轮，分划板中央刻线在第1条亮条纹中央时读数为a1，在第n条亮条纹中央时读数为an，则Δx＝.(2)根据条纹间距与波长的关系Δx＝λ得λ＝Δx，其中d为双缝间距，l为双缝到屏的距离(3)测量时需测量多组数据，求λ的平均值．仪器组装与调整实验器材测光的波长观察干涉图样3.实验步骤观察下列双缝干涉图样，分析有何特点3、若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央是白色的。从双缝射出的两列光波中，各种色光都能形成明暗相间的条纹，各种色光都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹。两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红色光的亮条纹间的宽度最大，紫色光亮条纹间的宽度最小，即除中央条纹以外的其他条纹不能完成重合，这样就形成了彩色条纹。2、波长一定时，双缝越窄，条纹越宽，两相邻条纹间距越大．1、若用单色光作光源，则干涉条纹是明暗相间的条纹，且条纹间距相等，中央为亮条纹。波长越长的光，两相邻条纹间距越大。非平行膜等厚干涉非平行膜的等厚干涉竖放肥皂膜空气劈尖牛顿环光的衍射diffractionoflight光的衍射3

我们知道,波能够绕过障碍物发生衍射.既然光也是一种波,为什么日常生活中我们观察不到光的衍射,而且常常说“光沿直线传播”呢？思考与讨论圆孔衍射单缝衍射演示激光束光绕过障碍物偏离直线传播而进入阴影,并出现光强分布不均匀的现象叫做光的衍射。产生明显衍射的条件

障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。缝宽因素lf波长一定,缝宽越窄,衍射现象越显著.观察下列衍射图样，分析衍射规律3、白光的单缝衍射图样：中央是白条纹,两边是很快减弱的彩色条纹。

2、单缝不变时，波长长的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大(衍射越明显)1、波长一定时，单缝越窄，中央条纹越宽，各条纹间距越大．(衍射越明显)两种现象比较项目单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹干涉与衍射的本质光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理。在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹。．S圆孔衍射圆孔衍射演示．S泊泊松亮斑演示衍射现象衍射现象针尖狭缝圆孔圆屏衍射屏(障碍物)入射光波衍射图样观察屏圆孔衍射衍射光栅

实验表明,如果增加狭缝的个数,衍射条纹的宽度将变窄,亮度将增加。双重因素光柵衍射包含单缝衍射和缝间子波相互干涉两种因素l每条单缝都产生同样的单缝衍射图样缝与缝之间的子波干涉产生干涉条纹,各条纹的强度受单缝衍射条纹强度调制缝数增多,缝间干涉明纹变细.缝数很多,缝间干涉形成一系列很细的干涉明纹,各明纹的极值受单缝衍射因素的调制.光栅的衍射条纹是单缝衍射和多光束干涉的综合效果。（下图为衍射图样）衍射光栅光的偏振光的偏振光的偏振polarlizationoflight偏振现象偏振片只有平行于振动(或振动通过偏振片透振方向的分量)才能EE只沿某一方向振动横截面由偏振片获得偏振光演示甲乙

自然光

：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光的强度都相同。这种光叫自然光。符号表示自然光

偏振光：在垂直于传播方向平面上，只沿着一个特定的方向振动的光叫偏振光。符号表示PQ自然光偏振光P叫起偏器Q叫检偏器光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光．光振动沿着特定方向的光就是偏振光．由反射和折射获得偏振光入射角满足(起偏角或布儒斯特角)（1)两光偏振状态反射光——完全偏振光折射光——部分偏振光（2)折射光与反射光的传播方向相互垂直演示光的偏振现象并不罕见，除了从光源（太阳、电灯等）直接发出的光外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光。自然光射到两种介质的界面上，如果入射的方向合适，使反射光与折射光之间的夹角恰好为900，这时反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直。偏振现象的应用1.拍摄

在拍摄池中的游鱼、玻