光的反射和折射(浙教版)-課件

光的反射和折射光在傳播過(guò)程中遇到不同的介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生反射或折射現(xiàn)象。反射是指光線遇到障礙物時(shí)改變傳播方向，反射光線和入射光線位于同一平面內(nèi)。折射是指光線從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。本節(jié)將詳細(xì)介紹反射和折射的現(xiàn)象、規(guī)律和應(yīng)用。光的反射光照射到物體表面發(fā)生偏轉(zhuǎn)光線在遇到物體表面時(shí)，會(huì)改變方向，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為光的反射。光的傳播方向改變反射光線與入射光線、法線在同一平面內(nèi)，反射角等于入射角。反射光線的方向與入射光線的方向有關(guān)光線的入射角越大，反射角也越大，反之亦然。反射定律11.反射光線光線照射到物體表面發(fā)生改變方向的現(xiàn)象，稱(chēng)為光的反射。22.入射角入射光線與法線的夾角叫做入射角，反射光線與法線的夾角叫做反射角。33.反射定律反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射角等于入射角。反射定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)中需要使用激光筆、平面鏡、量角器、白紙等器材。實(shí)驗(yàn)步驟首先，將平面鏡固定在白紙上，并用激光筆照射平面鏡。然后，用量角器測(cè)量入射角和反射角，觀察入射角和反射角之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)論通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以得出反射定律：反射光線、入射光線和法線都在同一個(gè)平面內(nèi)。反射光線和入射光線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角。正反射和散射正反射光線照射到光滑表面，反射光線平行，方向一致。散射光線照射到粗糙表面，反射光線向各個(gè)方向散射。反射角等于入射角光線照射到鏡面時(shí)，會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象。反射光線與法線的夾角稱(chēng)為反射角，入射光線與法線的夾角稱(chēng)為入射角。反射角和入射角的大小關(guān)系可以用反射定律來(lái)描述：反射角等于入射角。1入射角2反射角3法線4鏡面平面鏡成像規(guī)律平面鏡成像的規(guī)律是重要的光學(xué)知識(shí)，它解釋了我們?nèi)绾卧谄矫骁R中看到自己的倒影。平面鏡成像的規(guī)律可以幫助我們理解許多日常生活現(xiàn)象，例如，為什么我們?cè)阽R子中看到左右顛倒的影像。通過(guò)學(xué)習(xí)平面鏡成像的規(guī)律，我們可以更好地理解光學(xué)原理，并應(yīng)用這些原理解決日常生活中的實(shí)際問(wèn)題。平面鏡成像特點(diǎn)虛像平面鏡成像為虛像，無(wú)法用光屏承接。等大物體與像的大小相等。等距物體到鏡面的距離等于像到鏡面的距離。左右相反物體與像左右顛倒。球面鏡的光線圖解球面鏡是曲面鏡，分為凹面鏡和凸面鏡，分別由球面的一部分構(gòu)成。凹面鏡可以將平行光匯聚到一點(diǎn)，稱(chēng)為焦點(diǎn)，凸面鏡可以將平行光發(fā)散。光線圖解是研究光學(xué)現(xiàn)象的重要方法，通過(guò)繪制光線傳播路徑，可以直觀地分析和理解球面鏡的成像特點(diǎn)。凸透鏡和凹透鏡凸透鏡中間厚邊緣薄，類(lèi)似放大鏡。會(huì)聚光線，能形成實(shí)像或虛像。凹透鏡中間薄邊緣厚，類(lèi)似老花鏡。發(fā)散光線，只能形成虛像。光線通過(guò)透鏡的路徑1凸透鏡平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后會(huì)聚于焦點(diǎn)。通過(guò)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡折射后平行于主光軸。通過(guò)光心的一條光線，方向不變。2凹透鏡平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后發(fā)散，其反向延長(zhǎng)線交于焦點(diǎn)。通過(guò)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凹透鏡折射后平行于主光軸。通過(guò)光心的一條光線，方向不變。3透鏡的折射定律光線方向光線從空氣進(jìn)入透鏡，速度減慢，發(fā)生偏折。折射角大小折射角的大小取決于入射角和透鏡的材料。透鏡類(lèi)型凸透鏡會(huì)使光線會(huì)聚，凹透鏡會(huì)使光線發(fā)散。太陽(yáng)能電池中的折射太陽(yáng)能電池板通常由硅制成，硅是一種半導(dǎo)體材料。當(dāng)陽(yáng)光照射到太陽(yáng)能電池板上時(shí)，光線會(huì)發(fā)生折射，進(jìn)入硅晶體。折射的光線會(huì)被硅晶體中的電子吸收，并將光能轉(zhuǎn)化為電能。全反射與光纖通信1光纖通信光纖通信技術(shù)利用光纖傳輸信號(hào)，光纖由透明材料制成，可以將光信號(hào)有效地傳輸。2全反射全反射是指光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，入射角大于臨界角，光線完全反射回光密介質(zhì)中的現(xiàn)象。3光纖傳輸光纖通信中利用全反射原理，將光束限制在光纖內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸。全內(nèi)反射的條件入射角大于臨界角當(dāng)光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，入射角大于臨界角時(shí)，光線將發(fā)生全反射。光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)光線必須從光密介質(zhì)（折射率較大的介質(zhì)）射向光疏介質(zhì)（折射率較小的介質(zhì)）。全內(nèi)反射的應(yīng)用光纖通信光纖通信利用光纖進(jìn)行信息傳輸，光纖內(nèi)部由玻璃或塑料制成。光線在光纖內(nèi)部傳播時(shí)發(fā)生全內(nèi)反射，確保信號(hào)不會(huì)泄露，提高傳輸效率。內(nèi)窺鏡內(nèi)窺鏡通過(guò)光纖將光線傳遞到人體內(nèi)部，利用全內(nèi)反射原理觀察人體器官內(nèi)部的狀況。醫(yī)生可以利用內(nèi)窺鏡進(jìn)行診斷和治療，避免開(kāi)刀手術(shù)。光的屈折定律入射角與折射角光線從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向會(huì)發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的折射。折射定律折射光線與法線的夾角叫做折射角，入射角的正弦與折射角的正弦之比是一個(gè)常數(shù)，叫做介質(zhì)的折射率。折射率折射率是描述光線在不同介質(zhì)中傳播速度的物理量，折射率越大，光線在該介質(zhì)中的傳播速度越慢。折射率的含義折射率是一個(gè)重要的光學(xué)參數(shù)，它描述了光在不同介質(zhì)中傳播速度的變化。光在真空中的速度最快，而在其他介質(zhì)中速度會(huì)減慢，折射率就是光在真空中的速度與光在介質(zhì)中的速度之比。折射率越高，光在該介質(zhì)中的傳播速度越慢。例如，水的折射率為1.33，表示光在水中的速度是光在真空中的速度的1.33倍。臨界角與全反射臨界角光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，入射角逐漸增大，折射角也會(huì)隨之增大。當(dāng)入射角增大到某一特定角度時(shí)，折射角達(dá)到90度，此時(shí)入射角被稱(chēng)為臨界角。全反射當(dāng)入射角大于臨界角時(shí)，光線不再折射，而是全部反射回光密介質(zhì)中，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為全反射。光的色散現(xiàn)象當(dāng)一束白光通過(guò)三棱鏡后，就會(huì)被分解成七色光，稱(chēng)為光的色散現(xiàn)象。光的色散現(xiàn)象證明了白光是由多種色光混合而成的，不同顏色的光在介質(zhì)中的傳播速度不同。彩虹的形成陽(yáng)光照射到空氣中的水滴，水滴像棱鏡一樣，將白光分解成紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七色光。不同顏色的光折射角度不同，因此形成彩虹。彩虹的形狀通常呈弧形，這是因?yàn)殛?yáng)光照射到水滴時(shí)，光線會(huì)發(fā)生折射和反射，這些反射和折射的光線會(huì)集中在一個(gè)特定的角度，形成一個(gè)圓形的光環(huán)。色差的產(chǎn)生及其消除色差的產(chǎn)生白光是由各種顏色的光混合而成。當(dāng)白光通過(guò)棱鏡或凸透鏡時(shí)，由于不同顏色的光折射程度不同，就會(huì)產(chǎn)生色散現(xiàn)象，導(dǎo)致圖像邊緣出現(xiàn)彩色光暈，這就是色差。色差的消除為了消除色差，可以采用多種方法，例如使用消色差透鏡或改變鏡頭結(jié)構(gòu)。消色差透鏡由兩種不同折射率的玻璃材料制成，通過(guò)組合兩種材料，可以使不同顏色的光聚焦在同一個(gè)點(diǎn)上。光的干涉11.光的疊加當(dāng)兩束或多束光波相遇時(shí)，會(huì)發(fā)生疊加現(xiàn)象。光波的振幅會(huì)相互影響，導(dǎo)致光強(qiáng)度的變化。22.干涉條紋當(dāng)兩束相干光波疊加時(shí)，會(huì)在疊加區(qū)域形成明暗相間的條紋，稱(chēng)為干涉條紋。33.相干光源為了觀察到穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，需要使用相干光源，即兩束光波頻率相同、相位差恒定。44.應(yīng)用光的干涉現(xiàn)象在許多領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，例如激光技術(shù)、薄膜干涉儀等。光的衍射定義光的衍射是指光波繞過(guò)障礙物或孔隙傳播的現(xiàn)象。特點(diǎn)衍射現(xiàn)象表明光具有波動(dòng)性，光波可以繞過(guò)障礙物，進(jìn)入幾何陰影區(qū)。影響因素光的波長(zhǎng)、障礙物或孔隙的大小和形狀都會(huì)影響衍射現(xiàn)象的程度。應(yīng)用衍射現(xiàn)象在光學(xué)儀器、全息技術(shù)等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)步驟用單色光照射到帶有雙縫的屏上2觀察現(xiàn)象在后面的屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋3解釋光波在雙縫處發(fā)生干涉現(xiàn)象光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是證明光具有波動(dòng)性的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)兩束相干光波相遇時(shí)，會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象，從而形成明暗相間的條紋。薄膜干涉肥皂泡肥皂泡的表面通常呈現(xiàn)出美麗的彩虹色，這正是薄膜干涉現(xiàn)象的體現(xiàn)。油膜水面上的一層薄薄的油膜，也會(huì)顯示出五彩斑斕的光澤，同樣是由于薄膜干涉引起的。光學(xué)薄膜光學(xué)薄膜是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于控制光的干涉和反射的材料，廣泛應(yīng)用于光學(xué)儀器和設(shè)備中。光的偏振偏振光眼鏡偏振光眼鏡可以過(guò)濾掉部分偏振光，減少眩光，提高視覺(jué)清晰度。自然界中的偏振光自然界中的偏振光來(lái)自太陽(yáng)的反射，如水面反射、天空散射等。偏振光濾鏡偏振光濾鏡可用于攝影，減少反射光，增強(qiáng)天空和水面的色彩飽和度。偏振光的性質(zhì)方向性偏振光只在某個(gè)特定方向振動(dòng)，就像一根繩子只在某個(gè)方向上下波動(dòng)。偏振片偏振片只能讓特定方向振動(dòng)的光線通過(guò)，就像一個(gè)只讓特定方向的繩子波動(dòng)的“過(guò)濾器”。應(yīng)用偏振光的性質(zhì)在生活中有很多應(yīng)用，比如偏振太陽(yáng)鏡可以減少眩光，偏振濾光片可以提高圖像質(zhì)量。偏振光的應(yīng)用3D影院偏振光濾鏡可用于分離左右眼的光線，創(chuàng)造出立體視覺(jué)