中学物理教材分析-光学

光的全反射
• 光在两种介质界面上反射时，反射光 强和透射光强是如何变化的？ • 反射、透射、与入射的能量关系分别 由反射系数R和透射系数T描述。 • 在入射角很小的正入射情况下，R≈4%， T≈96%。随着入射角的增大，总的趋势 是R增大，T减小。
• 光纤的工作原理 • 桌面上放在玻璃 板下的照片，为 什么在进水后看 起来更清晰。
关于双缝干涉条纹的以下说法中正确的是 [ ] A．用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到 明暗相间的单色条纹 B．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两 缝的距离之差为该色光波长的整数倍． C．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两 缝的距离之差一定为该色光波长的奇数倍． D．用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两 缝的距离之差一定是该色光半波长的奇数倍
i
n=1.5
1.取任一适当长度的线段作为单位长度值，并 代表空气折射率。 2.以此单位长度为半径，以入射点o为圆心做 圆，与入射光线交与A点。 3.过A点做界面的平行线，交圆与B点。 4.过B点做法线的平行线BC 5.以n倍单位长度为半径，以o点为圆心做圆， 交BC与C点。 6.OC即为折射光线的方向。 请证明该方法成立！
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虹、霓形成的思考： 1.人与太阳的相对位置有关系吗？ 2.人的视角有限制吗？ 3.太阳高度角有限制吗？
光的干涉
• 若干个光波相遇时产生的光强分布不 等于由各个成员波单独造成的光强分 布之和，而出现明暗相间的现象。
• 在杨氏双缝干涉实验中，做以下改变， 结果将如何？ • 改变双缝的宽度 • 改变双缝的距离 • 改变光源为普通光源
确定折射光线传播方向的几何作图法
A
i
O
B
n=1.5 C
Leabharlann Baidu
• 请用作图法，画出水中物体的视觉位置。 • 空气折射率为1。
水。n=1.33
透镜成像
• 用“傻瓜相机”拍照时，为什么不需要调焦？ • 将相机的镜头简化为凸透镜。物距u>>2f， 所成实像在焦平面附近，此处放置感光胶片。 • 物距在较大范围移动时，像的移动范围非常 小(若焦距为35mm，物体从无限远移动到4 米，像距由35mm变为35.31mm，移动距离 仅为0.31mm) • 且眼睛对此画面上的细节分辨能力有限，只 要组成像的光斑不大于模糊圈，都认为是清 晰的。
• 干涉现象产生的原因是什么？ • 只有两列光波的频率相同，位相差恒定， 振动方向一致的相干光源，才能产生光的 干涉。 • 由两个普通独立光源发出的光，不可能具 有相同的频率，更不可能存在固定的相差， 因此，不能产生干涉现象。 • 光照到窗玻璃上，能观察到干涉现象吗？
• 由于玻璃厚度太厚了，使同一个光波 所分出的两个光波不能相遇。 • 所以薄膜干涉时厚度非常小。

( 2k 1 )
( k 0 ,1,2 )
所以当屏幕上P点的位置满足 D D x L ( 2 k 1 ) d 2 d
时，P点处光强最小，即干涉暗条纹中心。 ⑶ 条纹间距–––相邻两个明暗条纹中心间距 D x xk 1 xk d
• 为什么水是透明的，水蒸气却是白色的？ • 水蒸气室由大量小水珠组成的，在白光的 照射下，光降在水珠内经过多次反射，最 后从小水珠中折射出来形成反射光，由于 水对光的选择吸收是红外区，对可见光无 显著吸收，因而反射光是白光。 • 白云也是一样的原因。
中学物理教材与课例分析
福建师范大学 物理与能源学院 林钦 linqin126@126.com
光学
• 几何光学：是以直线传播定律为基础， 研究光在透明介质中的传播规律及其 应用，而不涉及光的本性问题。 • 光的直线传播定律 • 光的独立传播定律 • 光的反射和折射定律 • 光的可逆性原理
平面镜反射问题
• 要看到镜中的全身像，镜子应多大？
• 平面镜对于镜前的物体能够理想成像，而 与镜的大小、物体到镜的距离无关。
折射定律
• 透过平板玻璃观察窗外景物，见到的是虚 像？实像？ • 枯井和水井底部中心的蛙，所见井外天空 的大小有何不同？
sin i n sin r
c n v
确定折射光线传播方向的几何作图法
• 透明的物体为什么透明？ • 当介质的吸收带远离可见光区域时，由于 普遍吸收，光强随着透入介质的距离而逐 渐减小。当光强降到原入射光强的1/e时， 光所通过的距离称为穿透深度。 • 如果介质的厚度远小于光的穿透深度，光 通过该介质后，仍有足够大的光强，这时 物体就是透明的。 • 所以水是透明的，但是很深的水下，却是 一片黑暗。
在双缝干涉实验中，以下说法正确的是 [ ] A．入射光波长越长，干涉条纹间距越大 B．入射光波长越长，干涉条纹间距越小 C．把入射光由绿光变成紫光，干涉条纹间 距变小 D．把入射光由绿光变成红光，干涉条纹间 距变小
由图可见，两光束间的波程差为 d L r2 r1 d sin x D 2 两光束间的相位差为 L
• 雨后天 空的彩 虹形成， 和全反 射有关 系吗？
• 虹是太阳光沿着一定角度射入空气中的水滴 霓的形成经过了二次折射和二次全反射，其 引起的比较复杂的折射和反射所造成的一种 颜色分布与虹恰好相反，即外紫内红，称为 色散现象. 阳光水平射向一水珠，光线经两 霓. 次折射和一次全反射后射出水珠

⑴ 当 L k 时， 2k ( k 0 ,1,2 ) 所以当屏幕上P点的位置满足 D D x L k d d
时，P点处光强最大，即干涉明条纹中心。 k = 0时，ΔL=0，所以x = 0处（屏幕中心）为明条纹
⑵当 L ( 2k 1 ) 2 时，