|
本章以光的直线传播为基础,利用几何知识,研究光传播到两种介质的界面时发生的反射、折射、全反射、色散等现象和它们表现的规律,即光的反射定律和折射定律;研究有关光学元件(如:平面镜、球面镜、透镜、棱镜等)对光路的控制作用和成像规律. 本章的重点是把握住现象、规律和应用之间的关系.光线是贯穿本章的重要概念,几何作图、计算是本章的重要方法. 本章内容与初中相差不多,大部分是在初中的基础上加深、扩展和定量化.在光的反射部分,与初中内容变化不大.在光的折射部分,增加了光的折射率的概念等,使研究折射现象时可以定量化. 本章的重点与难点是: 1. 在研究日食、月食、小孔成像和影的形成的基础上,理解光在同一种均匀介质中沿直线传播; 2. 通过对反射现象的解释、作图和讨论来理解光的反射定律,而平面镜成像是反射定律的一种应用; 3.通过实验及数据分析等得到光的折射定律,通过对折射现象、全反射现象的解释、作图和讨论加深理解光的折射定律,而三棱镜和透镜均可视为折射定律的应用. 知识点分析 1.点光源 发光体可以认为是由无数个发光点所组成,每一个发光点均可视为一个点光源.从点光源发出的光是一同心光束(即由同一中心点发出的光束).点光源是一个理想化的物理模型. 2.实像和虚像 点光源发出的同心光束被反射镜反射或被透射镜折射后,若能会聚在一点,则该会聚点称为实像点;若被反射镜反射或被透射镜折射后光束仍是发散的,但这光束的反向延长线交于一点,则该点称为虚像点.实像点构成的集合称为实像,实像可以用光屏接收,也可以用肉眼直接观察;虚像不能用光屏接收,只能用肉眼观察. 3.光的基本传播规律 (1)光在同一种均匀介质(折射率为 )中总是沿直线传播,其传播速度为  其中:光在真空或空气中的传播速度  (2)光射到两种介质的界面上后返回原介质时,其传播规律遵循反射定律.反射定律的基本内容包含如下三个要点: ① 反射光线、法线、入射光线共面; ② 反射光线与入射光线分居法线两侧; ③ 反射角等于入射角,即  (3)光射到两种介质的界面上后从第一种介质进入第二种介质时,其传播规律遵循折射定律.折射定律的基本内容包含如下三个要点: ① 折射光线、法线、入射光线共面; ② 折射光线与入射光线分居法线两侧; ③ 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  当光从空气(折射率为1)射入折射率为 的介质时,上式变为  4.全反射现象 (1)现象:当光从光密介质射向光疏介质,且入射角不小于临界角时,折射光线将消失,这一现象叫做光的全反射现象. (2)条件: ① 必要条件:光从光密介质射向光疏介质; ② 充分条件:入射角不小于临界角,即  (3)临界角 若光从光密介质(折射率为n)射向光疏介质(折射率为 )时,发生全反射的临界角C 可由如下公式求得  当光从光密介质射向空气(折射率为1)时,求得全反射的临界角的公式又可表为  5.平面镜对光路的控制及成像特征 平面镜对光路的控制特征是:不能改变光束的会聚或发散的程度.其具体的含义是:如果两条光线夹角为 ,经平面镜反射后夹角仍为 . 一方面,光的反射定律决定了平面镜对光路的上述控制特征;另一方面,平面镜对光路的上述控制特征又决定了平面镜的成像特征:只能在平面镜异侧成正立、等大的虚像,且物与像对于平面镜的反射面是对称的. 6.棱镜对光路的控制特征及色散现象 三棱镜对光路的控制特征是: 光线通过三棱镜将向底面偏折.这实质上是由于光线经三棱镜的两个侧面发生了两次折射所致,也就是说:光的折射定律决定了三棱镜对光路的上述控制特征. 由于不同颜色的光在同一种介质中传播速度不同,介质对其折射率不同,所以,由各种颜色的光组成的复色光通过三棱镜时,将会由于介质对不同颜色的光偏折的程度不同而发生色散现象.
|