2024年度-高中物理课件光的折射

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几何光学初步：球面镜成 像规律
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球面镜分类及特点
01
02
03
球面镜分类
根据反射面的形状，球面 镜可分为凸面镜和凹面镜 。
凸面镜特点
反射面为外凸的球面，具 有发散作用，成像比实物 小，视野范围大。
凹面镜特点
反射面为内凹的球面，具 有会聚作用，成像比实物 大，视野范围小。
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凸面镜成像规律
实验目的
通过测量光在玻璃砖中的入射角和折射角，计算玻璃的折射 率，加深对光的折射定律的理解。
实验原理
光的折射定律指出，光在两种不同介质交界面处发生折射时 ，入射光线、折射光线和法线位于同一平面内，且入射角和 折射角的正弦之比等于两种介质的相对折射率。
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实验器材准备和步骤
实验器材 半圆形玻璃砖
平行光源
高中物理课件光的折射
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目 录
• 光的折射现象与定义 • 光线在不同介质中传播特性 • 几何光学初步：球面镜成像规律 • 波动光学基础：干涉和衍射现象 • 光的折射在日常生活中的应用 • 实验探究：测量玻璃砖折射率
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光的折射现象与定义
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折射现象描述
01
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。
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单缝衍射实验原理及结果分析
单缝衍射实验原理
光波通过单缝后发生衍射，形成明暗相间的衍射条纹。
单缝衍射实验结果分析
衍射条纹的间距与光源波长、单缝宽度及屏幕到单缝的距离有关。当光源波长越 长、单缝宽度越小或屏幕到单缝的距离越大时，衍射条纹间距越大。
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光学仪器分辨率问题
分辨率定义
光学仪器能够分辨开两个相邻物 点的最小距离。
成像位置
成像在凸面镜的另一侧， 即反射光线的反向延长线 相交于一点。
成像大小
成像比实物小，且随着物 体远离凸面镜，成像逐渐 变小。
像距变化
随着物体远离凸面镜，像 距逐渐增大。
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凹面镜成像规律
成像位置
成像在凹面镜的同侧，即反射光 线相交于一点。
成像大小
成像比实物大，且随着物体靠近凹 面镜，成像逐渐变大。
02
折射现象在日常生活中的应用， 如透镜成像、眼镜矫正视力等。
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折射定义及产生条件
折射定义
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称 为光的折射。
产生条件
光斜射入不同介质且入射角不为 零。
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折射定律内容
折射光线、入射光线和法线在同一平面内。
折射光线和入射光线分居法线两侧。
入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比，即 n1/n2=sinθ2/sinθ1，其中n1和n2分别为两种介质的折射率，θ1和θ2 分别为入射角和折射角。
发生全反射时的入射角称为临界角，其大小与两种介质的折射率有关。
全反射现象在光纤通信、内窥镜等领域有重要应用。
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光纤通信原理及应用
01
光纤通信利用光波在光导纤维中传输 信息的通信方式。由于激光具有高方 向性、高相干性、高单色性等显著优 点，光纤通信中的光波主要是激光， 所以又叫做激光-光纤通信。
02
分辨率与波长关系
光学仪器的分辨率受光源波长限 制，波长越短，分辨率越高。
提高分辨率方法
采用短波长光源、增大物镜孔径 、减小像差等方法可提高光学仪
器的分辨率。
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光的折射在日常生活中的 应用
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眼镜矫正视力原理
近视眼镜
利用凹透镜对光的发散作用，使物体的像成在视网膜上，从而矫 正视力。
远视眼镜
利用凸透镜对光的会聚作用，使物体的像成在视网膜上，以改善 远视眼的视力。
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THANKS
感谢观看
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障碍物尺寸很大时，可用几何光学方法处理。
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双缝干涉实验原理及结果分析
双缝干涉实验原理
通过双缝的相干光源发出的光波在空间叠加，形成明暗相间的干涉条纹。
双缝干涉实验结果分析
干涉条纹的间距与光源波长、双缝间距及屏幕到双缝的距离有关。当光源波长 越长、双缝间距越小或屏幕到双缝的距离越大时，干涉条纹间距越大。
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实验器材准备和步骤
测角仪 纸屏 笔和纸
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实验器材准备和步骤
01
实验步骤
02
1. 将半圆形玻璃砖放置在纸屏上，确保玻璃砖的平面与纸屏紧
密接触。
2. 使用平行光源发出一束平行光，照射在玻璃砖的平面上。
03
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实验器材准备和步骤
3. 通过测角仪分别测量入射角和折 射角，记录数据。
4. 改变入射角的大小，重复步骤3，至 少测量5组数据。
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彩虹形成原理及观测方法
形成原理
太阳光经过雨滴时发生折射、反射和再折射的光 学过程，分散成七种颜色的光谱，形成彩虹。
观测方法
背对太阳，面向还有残留雨滴的区域，适当调整 角度和位置，便有机会观测到彩虹。
注意事项
避免在阳光强烈或云层过厚的情况下观测，以免 影响观测效果。
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其他应用举例
光学仪器
望远镜、显微镜等光学 仪器利用光的折射原理 ，实现对远距离或微小
折射角与入射角和两种介质的 折射率有关，满足折射定律： n1*sinθ1 = n2*sinθ2。
折射现象在日常生活和自然现 象中非常普遍，如彩虹、水中 的倒影等。
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临界角和全反射现象
当光线从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，当入射角增大到某一角度时，折射 角达到最大值，此时再增加入射角，光线将不再进入光疏介质，而是全部反射回光密介质， 这种现象称为全反射。
观察。
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04
波动光学基础：干涉和衍 射现象
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波动光学简介
波动光学的定义
01
研究光波在传播过程中产生的干涉、衍射等现象的光学分支。
波动光学的历史发展
02
从牛顿的微粒说到惠更斯的波动说，再到麦克斯韦的电磁理论
，波动光学逐渐发展成熟。
波动光学与几何光学的关系
03
几何光学是波动光学在特定条件下的近似，当光波波长很短或
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折射率概念及计算
折射率定义
光在真空中传播速度与光在该介质中 传播速度之比，即n=c/v，其中c为光 在真空中的速度，v为光在该介质中的 速度。
折射率与介质性质的关系
折射率的计算
通过实验测量入射角和折射角，利用 折射定律计算折射率。或者通过查找 相关表格或数据库获取已知介质的折 射率。
不同介质的折射率不同，且折射率与 光的波长有关。一般来说，波长越短 ，折射率越大。
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02
光线在不同介质中传播特 性
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光线在均匀介质中传播路径
光线在同种均匀介质 中沿直线传播。
光线在均匀介质中的 传播速度与该介质的 折射率有关。
光线传播路径可以通 过实验进行观察和记 录，如通过小孔成像 实验。
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光线从一种介质进入另一种介质时变化
当光线从一种介质斜射入另一 种介质时，传播方向会发生偏 折，这种现象叫做光的折射。
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数据处理方法和误差分析
数据处理方法
根据光的折射定律，计算每组数据对 应的折射率，并求出平均值和标准偏 差。
误差分析
误差可能来源于测量角度时的仪器误 差、人为误差以及环境因素（如光源 不稳定）等。为减小误差，可以采用 更精确的测角仪、多次测量取平均值 等方法。
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实验结果讨论和改进建议
实验结果讨论
散光眼镜
针对散光现象，通过柱面透镜矫正视力，使光线能够聚焦在视网 膜上。
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摄影技术中镜头选择依据
焦距
根据拍摄距离和拍摄对象大小选择合适的焦距，以实现清晰的成 像效果。
光圈
通过调节光圈大小来控制进光量，进而影响景深和曝光效果。
折射率
镜头材料的折射率会影响镜头的成像质量和光学性能，因此需要根 据实际需求选择合适的折射率。
物体的观测。
珠宝首饰鉴定
通过光的折射现象观察 宝石的折射率、色散等 光学性质，从而鉴定其
真伪和品质。
渔业捕捞
利用光的折射原理，判 断鱼群的位置和游动方
向，提高捕捞效率。
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医学诊断
在医学领域，利用光的 折射原理进行眼科检查 、内窥镜检查等诊断方
法。
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实验探究：测量玻璃砖折 射率
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实验目的和原理
光纤通信的原理是：在发送端首先要 把传送的信息（如话音）变成电信号 ，然后调制到激光器发出的激光束上 ，使光的强度随电信号的幅度（频率 ）变化而变化，并通过光纤发送出去 ；在接收端，检测器收到光信号后把 它变换成电信号，经解调后恢复原信 息。
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光纤通信具有传输容量大、传输质量 好、损耗小、中继距离长等优点，被 广泛应用于通信、医疗、军事等领域 。
像距变化
随着物体靠近凹面镜，像距逐渐减 小。
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实际应用举例
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03
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汽车后视镜
利用凸面镜的发散作用，扩大 视野范围，减少盲区。
太阳灶
利用凹面镜的会聚作用，将太 阳光会聚于一点，产生高温用
于烹饪。
天文望远镜
利用凹面镜作为物镜和目镜， 实现远距离天体的观测和研究
。
显微镜
利用凹面镜作为物镜和目镜的 组合，实现微小物体的放大和
根据实验数据，可以计算出玻璃的折射率，并与理论值进行比较。若实验值与理论值相符，则说明实验结果可靠 ；若存在较大差异，则需要分析原因并改进实验方法。
改进建议
为进一步提高实验精度和可靠性，可以采取以下措施：使用更精确的测角仪；确保光源的稳定性；增加测量次数 以减小随机误差；改进实验环境以减小系统误差等。