現代光學制造技術課件
現代光學制造技術課件
光學是物理學的重要分支學科。也是與光學工程技術相關的學科。以下是小編收集的光學制造技術課件，歡迎檢視！
光的折射
●教學目標
一、知識目標
1.瞭解光的折射的現象.
2.瞭解光從空氣射入水中或其他介質中時的偏折規律.
3.瞭解光在發生折射時，光路的可逆性.
二、能力目標
1.透過觀察，認識折射現象.
2.體驗由折射引起的錯覺.
三、德育目標
初步領略折射現象的美妙，獲得對自然現象的熱愛、親近的情感.
●教學重點
知道光的折射規律.
●教學難點
解釋簡單的折射現象.
●教學方法
實驗法、歸納法、講練法.
●教學用具
演示用：鐳射光源、光的折射演示裝置、水槽.
學生用：碗、筷子、茶杯、硬幣、適量的水.
●課時安排
1 課時
●教學過程
一、創設問題情境，引入新課
讓學生做兩個學生實驗，激發學習興趣.
〔學生實驗1〕在碗中盛滿水，把筷子斜插到碗的底部，從側面斜視水面，會發現水中的筷子看上去好像向上彎折了.
〔學生實驗2〕在空的茶杯裡放一枚硬幣，移動杯子，使眼睛剛剛看不到硬幣，保持眼睛和杯子的位置不變，慢慢地向杯裡倒水，隨著水面的升高，觀察者看到了硬幣，還會發現硬幣升高了.
上述實驗中，學生能看見水中“彎折”的筷子和“升高”的硬幣，是由於光在水和空氣的介面上發生了一種光現象，這就是本節要學習的光的折射，由此引入新課.
二、新課教學
（一）光的折射
〔師〕我們已經學習了光的直線傳播現象、反射現象.以及光在反射時所遵循的規律——光的反射定律.這些現象都是光在同種均勻介質中傳播的現象.那麼光從一種介質斜射入另一種介質時又將如何傳播呢？
教師利用演示實驗讓學生觀察光的折射現象.實驗裝置如圖所示，其中圓形白色屏E（可用2 cm厚木板刷上白油漆）邊緣標有均勻刻度，中間開有長方形口，恰好將長方形玻璃容器放進去，容器中裝適量的水，並在水中插有可轉動的白色屏F（樹脂板或塑膠板），白色屏E和F可顯示光束傳播的路徑.圓周上有一可移動的鐳射光源S（可用鐳射棒）.
〔師〕光從空氣斜射入水中，傳播方向是否改變呢？
〔生甲〕傳播方向不改變，仍沿直線傳播.
〔生乙〕傳播方向要發生改變.
〔師〕光從空氣斜射入水中，如果改變方向，是向介面偏折呢？還是向法線偏折？
〔生甲〕向介面偏折.
〔生乙〕向法線偏折.
〔師〕上面問題的回答誰對誰錯呢？下面我們用實驗來驗證一下.
〔演示1〕
使E、F在同一平面上，讓光從空氣斜射向水面.
〔現象〕光從空氣斜射入水中，在空氣中發生反射，同時在水面處改變方向進入水中，同時向法線偏折.
師生共同分析得出結論：
光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向發生偏折，這種現象叫光的折射.
（二）有關折射的幾個專用名詞
1.教師把剛才光的折射現象在黑板上畫出光的折射光路圖.
2.從圖中介紹，什麼是折射光線和折射角.為了防止學生把折射光線與介面的夾角誤認為折射角，所以，要特別指出，折射角是折射光線與法線的夾角.
（三）光的折射規律
〔演示2〕使E、F在同一平面上，讓光從空氣斜射向水面，改變入射角，再做兩次.
演示過程要讓學生觀察兩點：
1.光從空氣射入水中，入折角和折射角哪個大？
2.隨著入射角的增大（減小）折射角將如何改變？
〔現象〕①光從空氣斜射入水中，折射角小於入射角.
②折射角隨著入射角的增大 （減小）而增大（減小）.
〔演示3〕把白色屏F分別向前、向後折，讓光以某一角度射向水面.
〔師〕大家能否看到水中的光線.
〔生〕看不見.
師生共同分析得出結論：
①折射光線、入射光線、法線位於同一平面內.
②折射光線、入射光線位於法線的兩側.
〔演示4〕讓光垂直射向水面
〔師〕大家觀察一下進入水中的光線沿什麼方向前進？
〔生〕光沿直線傳播，傳播方向不變.
師生共同分析得出：
當光線垂直射向介質表面時，傳播方向不改變.
〔師〕當光線垂直射向介質表面時，入射角和折射角各是多少度？
〔生〕當光線垂直射向介質表面時，入射角為0°,折射角也為0°.
〔師〕利用圖提出問題：如果讓光線逆著折射光線的方向從水或其他介質射入空氣中，光線是否沿原入射光線射出呢？
〔演示5〕
①先讓光由空氣射入水中，記下入射光線、入射點、折射光線的位置.
②再讓光線逆著折射光線方向射入，觀察光線是否逆著原入射光線方向射出.
教師演示，學生觀察後師生共同分析得出結論：
在折射時光路是可逆的.
（四）用光的折射規律解釋一些簡單的現象
1.盛了水的碗，看上去好像變淺了
〔分析〕如圖所示，從碗底S點發出的光線，由水進入空氣時，在水面上會發生折射，折射角大於入射角，折射光線進入人眼，人眼逆著折射光線的方向看去，覺得這些光線好像是從它們反向延長線交點S′發出來的.S′就是S的虛像，S′比S與水面的距離近.所以，人看上去盛水的碗底好像變淺了.
2.放在杯底剛好看不見的小石頭，加上水又會看得見.
〔分析〕在未加水之前的小石頭S點，射入人眼的這部分光，被杯的邊沿擋住如圖甲所示，射向其他方向的光線，也沒有射進人的眼睛，所以，人眼看不見小石頭.當水加到一定程度時，S點從水射入空氣時，在水面發生折射，折射角大於入射角，折射光線進入人眼.如圖乙所示，人可以看見小石頭，其實，人看到的只是小石頭的虛像.
三、知識小結
透過本節課的學習，主要學習了以下幾個問題：
1.光的折射現象.
2.光的折射規律.
3.用光的折射解釋簡單的光現象.
四、佈置作業
1.複習本節課文.
2.P48動手動腦學物理①②③④.
3.預習第五節“看不見的光”.
五、板書設計
第四節 光的折射
1.光的折射
光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向一般會發生變化，這種現象叫光的折射.
2.光的折射規律
①折射光線與入射光線、法線在同一平面內.
②折射光線和入射光線分居法線兩側.
③折射角隨著入射角的增大（減小）而增大（減小）.
④當光從空氣斜射入其他透明介質時，入射角大於折射角；當光從其他透明介質斜射入空氣時，入射角小於折射角.
⑤當光線垂直射向介質表面時，傳播方向不改變.
⑥在折射時光路是可逆的.
3.解釋現象
①池水變淺.
②硬幣升高.
看不見的光
●教學目標
一、知識目標
1.初步瞭解太陽光譜和看不見的光.
2.初步認識紅外線及其作用.
3.初步認識紫外線及其作用.
二、能力目標
1.透過觀察，瞭解紅外線、紫外線的作用.
2.透過收集、交流關於紅外線、紫外線的資料，獲得處理資訊的方法.
三、德育目標
1.初步認識科學技術對社會發展和自然環境及人類生活的影響.
2.初步建立可持續發展的意識，有保護人類生存環境的意識.
●教學重點
1.紅外線的作用.
2.紫外線的作用.
●教學難點
1.紅外線的作用及應用.
2.紫外線的作用及應用.
●教學方法
閱讀法、查詢資料法、問答法.
●教學用具
有關紅外線、紫外線的掛圖、光碟.
●課時安排
0.5 課時
●教學過程
一、複習提問，引入新課
〔師〕白色光是單色光還是複色光？
〔生〕白光是複色光.
〔師〕白光透過三稜鏡後在光屏上形成一條粉帶，自上而下分別是什麼顏色的光？
〔生〕白光透過三稜鏡後在光屏上形成一條綵帶，自上而下是紅、橙、黃、綠、藍、 靛、紫.
〔師〕稜鏡可以把太陽光分解成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫幾種不同顏色的光.把它們按這個順序排列起來，就是光譜（spectrum).此外，在紅光之外是紅外線，紫光之外是紫外線，這兩種都是人眼看不見的光，今天我們一起來研究看不見的光——紅外線、紫外線.
二、新課教學
（一）紅外線
讓學生閱讀課文，然後回答以下問題：
〔師〕紅外線有哪些特性？
〔生〕紅外線的主要特性是它的熱效應，一切物體都在不停地發射紅外線.
〔師〕紅外線有哪些應用？
〔生甲〕物體在溫度升高時，它輻射的紅外線會大大增強.人體生病時，區域性皮膚的溫度異常，如果在照相機裡裝上對紅外線敏感的膠片.給皮膚拍照並與健康人的照片對比，有助於對疾病做出判斷.
〔生乙〕夜間人的體溫比野外草木、岩石的溫度高，人輻射的紅外線比它們強，人們根據這個原理製成了紅外線夜視儀.
〔生丙〕紅外線還可用來進行遙控.如電視機遙控器的前端有一個發光二極體.按下不同的鍵時，可以發出不同的紅外線，來實現電視機的遙控.
〔生丁〕利用紅外線遙感技術可以在飛機或衛星上勘測地熱.尋找水源、估計農作物的長勢和收成等.
〔生戊〕利用紅外線的熱作用，可以加熱物體、烘乾油漆和穀物、進行醫療等.如市場上烤制雞鴨等肉類食品的“遠紅外烤箱”.
教師對同學的回答給予充分的肯定後，為使學生獲得真實、充實的學習資訊.教師也可以補充以下材料：
紅外線位於紅光外，它的頻率範圍在1012 Hz~5×1014 Hz.一切物體都在不停地輻射紅外線. 物體的溫度越高，輻射出的紅外線越多.物體在輻射紅外線的同時，也在吸收紅外線.
紅外線的主要特性是熱作用強，各種物體吸收了紅外線後溫度升高.因此人們利用紅外線來加熱物品.工業上用紅外線烘乾汽車表面的噴漆，家庭用紅外線箱烤食品，浴室用的浴室暖燈用紅外線來取暖.醫療上利用紅外線來理療.
由於紅外線穿透雲霧的能力比較較強，利用靈敏的紅外線探測器吸收物體發出的紅外線，再利用電子儀器對吸收的訊號進行處理，可以顯示出物體的形狀和特徵，這就是紅外遙感.利用紅外遙感技術可以對地球勘測，尋找水源，監視森林水災，估測大面積農作物的長勢和收成，預測風暴和寒潮，在軍事上也有重要的應用.
〔補充後教師板書〕
一、紅外線
1.特性
①紅外線的熱作用很強.
②紅外線穿透雲霧的能力很強.
2.應用
①利用紅外線加熱物體.
②紅外線遙感.
③紅外線遙控.
（二）紫外線
讓同學閱讀課文，然後回答問題：
〔師〕在光譜的紫端以外，也有一種看不見的光，叫紫外線（ultraviolet ray).那麼紫外線有何特性呢？
〔生甲〕紫外線的化學作用強.
〔生乙〕紫外線具有熒光效應.
〔生丙〕紫外線能殺菌.
〔師〕紫外線有哪些應用呢？
〔生甲〕紫外線能促使人體合成維生素D，這種維生素有助於人體對鈣的吸收，所以兒童常曬太陽能預防缺鈣引起的佝僂病.但是過高的紫外線會使皮膚粗糙.甚至誘發皮膚癌.
〔生乙〕紫外線有熒光作用，有些物質受到紫外線照射時能夠發出可見光.日光燈管的管壁上塗的就是一種熒光物質.大額鈔票上也有用熒光物質印刷的文字，用紫外線照射則會發出可見光，這是一種防偽措施.
〔生丙〕紫外線能殺死多種細菌，所以醫院和食品店常用紫外線消毒.
〔生丁〕紫外線很容易使照相底片感光.
學生回答後教師給予充分的肯定後講解.
1.紫外線的頻率範圍是7.5×1014 Hz~5×1016 Hz，在光譜上位於可見光紫光之外，人眼看不見.
2.不要誤認為紫外線是紫色的或藍色的，紫外線是看不見的“不可見光”.紫外線看起來是淡藍色的，那是因為除了紫外線外，它們還發出少量藍光和紫光.
3.地球上的天然紫外線，來自太陽光.地球周圍的'大氣層阻擋了大量的紫外線進入地球表面，才使地球上的生物獲得生存的條件.為了保護人類生存家園.我們應有環保的意識，承擔起環保的責任和義務.
〔教師講解完後板書〕
二、紫外線
1.特性
①紫外線的化學作用很強.
②紫外線的生理作用很強.
③紫外線具有熒光作用.
2.應用
①醫用消毒.
②防偽措施.
③生理作用.
三、知識小結
透過本節課的學習，主要學習了以下幾個問題：
1.紅外線的特性及應用.
2.紫外線的特性及應用.
四、佈置作業
1.複習本節課文.
2.課本P53①②③.
3.複習本章內容.
五、板書設計
1.紅外線
特性
①紅外線的熱效應強.
②紅外線的穿透雲霧的能力很強.
應用
①利用紅外線加熱物體.
②利用紅外線實現遙感、遙控.
2.紫外線
特性
①紫外線的化學作用.
②紫外線的生理作用.
③紫外線的熒光效應.
應用
①紫外線可使照相底片感光.
②紫外線的生理作用.
③醫用消毒、防偽.
複習和應用
●教學目標
一、知識目標
1.知道光沿直線傳播的條件及光速.
2.瞭解色散現象，知道色光的三原色和顏料的三原色是不同的.
3.理解光的反射定律.
4.知道平面鏡成像特點及應用.
5.知道光的折射定律.
6.瞭解紅外線、紫外線的特性及應用.
二、能力目標
培養學生綜合的能力，用所學知識解決實際問題的能力.
三、德育目標
要抱著實事求是的態度，透過實驗，探究所學知識的內在規律.
●教學重點
1.光在同種均勻介質中是沿直線傳播的.
2.光的反射定律和平面鏡成像的規律.
3.光的折射定律.
●教學難點
1.光學知識的實際應用.
2.運用光學知識完成光路圖.
●教學方法
歸納法、問答法、講練法.
●教學用具
投影片、投影儀.
●課時安排
1課時
●教學過程
一、引入新課
上一節課的課後作業是複習第二章，大家是否複習過？複習的效果如何呢？讓我們檢查一下.
二、新課教學
（一）光的直線傳播、光速、顏色
〔師〕光沿直線傳播的條件是什麼呢？
〔生〕光在同一種均勻介質中是沿直線傳播的.
〔師〕哪些現象說明光沿直線傳播？
〔生〕小孔成像、影子的形成、日月食的形成、鐳射準直都說明光是沿直線傳播的.
〔師〕光在真空中的傳播速度是多大？
〔生〕光在真空中的傳播速度最大,為3×108 m/s.
〔師〕色光的三源色和顏料的三原色分別是什麼？
〔生〕色光的三原色是紅、綠、藍.
顏料的三原色是品紅、黃、青.
〔投影片出示例題〕
〔例1〕夜晚,當你與一盞路燈的距離由近到遠時，你的影子的長度有什麼變化？請作圖說明.
解析：由燈到頭頂的連線與地的交點到人腳的區域光不能到達而形成人影,如圖所示.
由於光是沿直線傳播的，人站在D點時，如圖所示，CD段光不能到達為人影部分；人站在B點時，AB段光不能到達為人影部分；因為CD＜AB，所以當人與一盞路燈的距離由近到遠時，影子的長度由短變長.
〔例2〕下圖是月球的影區分佈，當人隨地球運動到____區時會看到日全食.運動到____區時會看到日偏食，運動到____區時會看到日環食.
解析：由於光的直線傳播，月球又是不透明體，當月球運轉到太陽和地球之間時，因月球擋住了太陽光，地球上的人就能觀察到日食現象.從圖中不難看出，地球運動到B區，太陽光全部被月球擋住，看到的是日全食.
運動到A區，太陽光部分被擋住，看到的是日偏食.
運動到C區，太陽中間被月球擋住，看到的是日環食.
〔例3〕太陽光穿過茂密樹葉間的縫隙在地面上形成的光斑
A.是方形的，它是太陽的虛像
B.是圓形的，它是太陽的虛像
C.是圓形的，它是太陽的實像
D.是方形的，它是太陽的實像
解析：這是一個小孔成像的問題，由於光斑是實際光線會聚而成的，所以是太陽的實像，是圓的.選C.
（二）光的反射、平面鏡成像、球面鏡
〔師〕光的反射定律是什麼？
〔生〕光的反射定律為：反射光線、入射光線、法線在同一平面內；反射光線、入射光線分居在法線的兩側；反射角等於入射角.
〔師〕能不能說入射角等於反射角？為什麼？
〔生〕不能說入射角等於反射角，因為先有入射，後有反射.
〔師〕漫反射遵守光的反射定律嗎？
〔生〕漫反射也遵守光的反射定律.
〔師〕平面鏡成像原理是什麼？
〔生〕平面鏡所成的像是反射光線反向延長線的交點，是虛像.
〔師〕平面鏡成像特點是什麼？
〔生〕平面鏡成像特點可概括為八個字：虛像、等大、等距、垂直.即①平面鏡所成的像是虛像；②像和物體的大小相等；③像和物體到鏡面的距離相等；④像和物體的連線垂直於鏡面.
〔師〕球面鏡可分為哪兩類？
〔生〕球面鏡可分為凹面鏡和凸面鏡.
〔師〕凹面鏡、凸面鏡各有什麼光學性質？
〔生甲〕凹面鏡能使平行光線會聚在焦點上，如把光源放在凹鏡的焦點上，光源發出的光經凹鏡將成為平行光.
〔生乙〕凸面鏡能使平行光線變得發散.
〔投影片出示例題〕
〔例4〕一條光線投射到和它垂直的平面鏡上，如圖所示，要想使反射光線跟入射光線成直角，鏡面應旋轉多少度角？
解析：此題中鏡面可向任意方向旋轉，所得結果都一樣，因此可選取任意一種轉動方式來解此題.
①由題意作出反射光線OB，使OB⊥OA.
②由反射定律知，∠AOB的角平分線ON即為法線.
③因為法線垂直於鏡面，所以可作出平面鏡位置，如圖所示.
④平面鏡轉動的角度：
∠BOM′=∠M′ON-∠BON=90°-45°=45°
可見，當入射光線不變，鏡面繞入射點旋轉一個角度時，反射光線偏轉的角度等於兩部的鏡面旋轉的角度.
〔例5〕一平面鏡豎直地掛在牆上，A、B、C三物體放在鏡子前面，人眼的位置如圖所示固定不動，則人透過平面鏡可以看到
A.A和B的像
B.B和C的像
C.只看見B的像
D.A、B、C的像都能看到
解析：人眼能看到物體的像的條件是：從物體發出（或反射）的光線經鏡面反射後能到達人眼中.當鏡子和人眼的相對位置確定後，人眼所能看到的反射光線就被限制在入射到鏡子邊緣後，反射光線能到達人眼的範圍之內，如圖所示的光線Ⅰ和Ⅱ所夾部分的範圍內人眼只能觀察到物體A和B的像，不能觀察到C的像.答案A正確.
〔例6〕如圖甲所示，從發光點S發出的一條光線經鏡面MN反射後恰好過A點，畫出這條光線.
解析：根據平面鏡成像的規律.首先根據對稱法作出S點關於鏡面MN的對稱點S′，透過A點的反射光線反向延長必過S′，連線A、S′交鏡於鏡面於O點，OA即為反射光線，SO即為入射光線，如圖乙所示.
〔例7〕如右圖所示，在平面鏡前有一物體AB，畫出物體在平面鏡中所成的像.
平面鏡成像的光路圖作法
方法1：用光的反射定律完成.
方法2：用平面鏡成像規律，直接利用物像對於鏡面對稱的特點完成.
解法1：如圖甲所示，根據平面鏡成像特點從A、B兩點各畫一條與平面鏡垂直的線AO1、BO2，然後延長AO1交A′,使O1A′=AO1，A′就是A點的虛像.同法找出B點的虛像B′，連線A′B′即為AB的像.
解法2：如圖乙所示，根據反射定律，由A點發出兩條光線AC、AD射到平面鏡上，畫法線，進而畫出反射光線CE、OF，反向延長CE、DF在鏡後有一個交點A′，A′即為A在平面中所成的像.同法可找出B在平面鏡中所成的像B′.連線A′B′即為AB在鏡子所成的像.
（三）光的折射、看不見的光
〔師〕光的折射遵循什麼規律？
〔生〕光的折射遵循光的折射定律.
〔師〕光的折射定律的內容是什麼？
〔生〕光的折射定律的內容是：折射光線、入射光線、法線在同一平面內；折射光線、入射光線分居在法線的兩側；折射角隨著入射角的增大（減小）而增大（減小）；當光從空氣斜射入水等其他透明介質時，入射角大於折射角；當光從水等其他透明介質中斜射到空氣中時，入射角小於折射角；當光線垂直入射時，傳播方向不改變.
〔師〕在反射、折射時光路是否可逆？
〔生〕在反射、折射時光路都是可逆的.
〔投影片出示例題〕
〔例8〕如圖所示，AO是由空氣向水面斜射的一條光線，光線與水面的夾角為30°，畫出反射光線和折射光線的大致方向，並標出入射角和反射角的大小.
解析：由題意知，本題是已知入射光線和水面位置，作反射光線和折射光線.
這類作圖題，關鍵在於透過入射點作垂直介面（水面）的法線，然後根據光的反射定律作反射角等於入射角，從而得到反射光線，再根據光從空氣斜射入水中，折射角小於入射角作出折射光線.
解答：過入射點O作法線NN′,則入射角為∠AON=90°-30°=60°.在法線另一側空氣中，作∠NOB=60°，∠NOB為反射角，OB為反射光線，再在法線另一側的水中，作∠N′OC.∠N′OC為折射角，使折射角小於入射角，OC為折射光線的大致方向.如圖所示.
〔例9〕如圖所示，圖中畫出了四個穿過平行玻璃板的光路示意圖，其中正確的是
解析：光從空氣斜射入玻璃，或從玻璃斜射入空氣，光的傳播方向都要改變，即發生折射現象.A圖中光的方向始終沒有改變，因此是錯誤的，B圖光從空氣進入玻璃的折射是對的，但從玻璃進入空氣的折射是不對的，因此B圖錯，D圖中光從空氣進入玻璃時，折射角大於入射角，而從玻璃進入空氣時，折射角小於入射角，這恰恰與光的折射規律相反，所以D圖錯，只有C圖符合光的折射定律.
三、知識小結
透過本節課的學習，主要複習了以下幾個問題：
1.光的直線傳播、光速、顏色.
2.光的反射、平面鏡成像、球面鏡.
3.光的折射.
4.看不見的光.
四、佈置作業
1.複習本節講的內容.
2.複習本章知識準備考試.
3.預習第三章.