二级培训讲稿声学、光学培训.doc

第一章 声现象综述：声现象是声学入门知识，属力学范畴，相对独立。不宜难度过大，但教师要明白其根本。一、声音的产生与传播1、声的本质是什么?声的本质是波，属机械波的一种，且以波的形式传播声源振动和介质传播。振动学是研究“声学”的基础，声学现象实质上就是传声媒质（气体、液体固体等）质点所产生的一系列力学（机械）振动传递过程的表现，而且声波的发生（无论是自然产生还是人工获得）基本上都来源于物体的振动。机械波意思为：机械振动在媒质中的传播2、振动与声的关系振动分为物体振动和质点振动。声波的本体是质点振动，即传声媒质的振动。物体振动引发了质点振动，故声音源于物体的振动。可以说有物体振动即有声音产生需要搞清声源振动 还是介质振动。例如：敲瓶子（瓶子中有水）大家都在振动，声源为玻璃和水，空气为介质；吹瓶子三者也都振动，声源为空气，其余为传播介质。（例如瓶子、水、空气） 瀑布的声音声源是谁？固体（如石头）、液体（水流）、气体（空气）肯定都在振动，大多数人会认为水流是声源，实际上是空气作为声源的，我们听到的轰轰声主要是空气的爆鸣声。二、我们怎样听到声音教材中关于双耳效应的论述是有错误之处的。何谓？何谓双声道立体声？两者是一回事吗？让我们先看看双耳效应根本意思是什么？双耳效应是人们依靠双耳间的音量差、时间差和音色差判别声音方位的效应。由于声源（一个）距人的两只耳朵的距离不同，声音到达的时间就会出现时间差值，响度也会不同。人会根据微小的差异判断声源的方位。简言之，用于定位。何谓双声道立体声呢？立体声，就是指具有立体感的声音。自然界发出的声音是立体声，但我们如果把这些立体声经记录、放大等处理后而重放时，所有的声音都从一个扬声器放出来，这种重放声（与原声源相比）就不是立体的了。这时由于各种声音都从同一个扬声器发出，原来的空间感（特别是声群的空间分布感）也消失了。这种重放声称为单声。如果从记录到重放整个系统能够在一定程度上恢复原发生的空间感（不可能完全恢复），那么，这种具有一定程度的方位层次等空间分布特性的重放声，称为音响技术中的立体声。一般的录音是单声道的。例如一个音乐会的录音，从舞台各方面同时传来的不同乐器声音，被一个传声器接收（或被几个传声器接收然后混合在一起），综合成一种音频电流而记录下来。放音时也是由一个扬声器发出声音。我们只能听到各个方向不同乐器的综合声，而不能分辨哪个乐器声音是从哪个方向来的，感觉不到像在音乐厅里面听音乐时的那种立体感（空间感）。如果录音时能够把不同声源的空间位置反映出来，使人们在听录音时，就好像身临其境直接听到各方面的声源发音一样。这种放声系统重放的具有立体感的声音，就是立体声。在舞台上用两个相距不太远的传声器，分别连到两个放大器上，然后把放大器放大后的变化电流连接到另一个房间的两个与传声器位置对应的扬声器中。这样当一个演员在舞台上由左向右、边走边唱地走过时，在另一个房间里的听众就会感到好像演员就在自己面前由左向右、边走边唱地走过一样。如果用两个录音机同时分别记录从两个传声器送来的音频电流；放音时，再将同时放音的两个扬声器放到与传声器对应的位置上，听到的声音就会有很好的立体感，这就是两声道立体声录音。现在的立体声发展到多声道环绕立体声。最具代表性的是Dolby立体声技术（杜比环绕）、DTS影院系统。它不仅在电影荧幕后面放置了左、中、右三组扬声器，还可以在剧场的旁边和后边放置若干组扬声器来实现环绕声。立体声简言之，自然界本身声源是立体声，用多个麦克风录制，用多个音箱还原，以获得现场感。三、声音的特性1、音调（与发声体的本身材料、结构有关）（1）声与声音：首先请大家注意：初中阶段声音与声无区别。（2）如何理解“钢尺实验”（响度不需控制，是干扰因素，最好相同）（3）振动频率与敲击频率（梳子实验不妥）物体的振动频率由物体决定，与敲击频率无关。（敲鼓、敲钟时，慢敲与快敲的问题？）2、响度（1）声源的响度（2）接收处的响度（3）声在介质中传播时能量不断衰减。例证：离得远听不到3、音色发声体的材料和结构决定了音色 问题讨论：如何用三个特性解决声现象的实际问题四、噪声的危害和控制防止噪声产生：消声器 （怎样理解在声源处？）阻断噪声传播：隔音板防止噪声进入人耳：耳罩第二章 光现象属几何光学初步，主要描述光行进时在方向上的变化规律。如直线、反射、折射等规律。把组成物体的物点看作是几何点，把它所发出的光束看作是无数条光线。一、光的传播1、光源：只需说发光的物体。（太阳、烛焰等）2、光速：是课标唯独要记住的常量。其它都不必记忆。3、光线：教材中有错误。要求箭头画在中间。4、光直线传播的条件：同种（一种介质）、均匀（密度一样）介质，两条件同时满足。例：煤油、酒精密度一样，但不同种介质，折射率不同5、小孔成像：孔“足够小”的含义？孔大了不成像，可以理解为成像重叠，只能看到光斑。太小倒是可以成像，只不过太暗无法看清。二、光的反射平行光发散光束会聚光束漫反射四面八方四面八方四面八方镜面反射平行光发散光束会聚光束条件：反射面是有限面积漫反射和镜面发射的本意是反射光与入射光对比。三、平面镜成像1、实验中的 “物”，如果是蜡烛是不带火焰的，点火的目的就是为了照亮物。2、三次实验：每次实验结果相同，找规律，由特殊到一般3、像的特点：等距、等大、连线垂直、虚像“对称”的意思4、凸面镜的发散作用：扩大视野（课标不要求就不讲，对中间相关知识，即使课标不要求但也要讲）5、凹面镜的会聚作用：手电筒、太阳灶等 不研究凸、凹面镜的成像问题（哈哈镜用平面镜若干来解释、看水柱）四、光的折射1、像与物的位置关系（见教材48页图=错，正上方）鱼的像应在鱼的正上方。2、垂直入射问题（不命名），垂直是一临界问题不等同与直线传播。玻璃砖问题：像在物正上方。笔的像浅了，在物上方，故从不同角度看错位不同。五、光的色散1、色带的位置（只是记住）。2、要求知道不同色光偏折程度不同,紫光（下）偏折最厉害，红光（上）偏折最小。色光的混合：色光就是单色光（理论上分析）三原色及其合成（记住）物体的颜色（看教材就行）1、透明物体；2、不透明物体第三章 透镜及其应用一、透镜1、要求掌握三条特殊光线。2、所学透镜都指薄透镜，理想透镜没有厚度（折射点）。3、凸透镜对光线的会聚作用：出射光线与入射光线相比是靠近法线的（主光轴）。4、凹透镜对光线的发散作用：出射光线与入射光线相比是远离法线的。二、生活中的透镜1、凸透镜成实像和虚像2、凹透镜成像课标没要求三、探究凸透镜成像的规律1、倒立像的含义：所谓倒正是指像与物比。2、如何用眼睛看像透镜对光线的作用，我们知道从焦点发出的光线经透镜作用后将是平行光，而平行光是既不能成实像，也不能成虚像的。因为平行光既不能会聚，又不能反向延长会聚。太阳发出的光是平行光，汽车的远光灯也是接近平行光。晚上开车时，如果对面车打远光灯，司机眼里一片白茫茫的什么也看不到。ABAB物体跨过了焦点之后，物距大于焦距，光线就可以会聚了，会聚的光线在空间会相交一点，如果拿光屏承接，就会在光屏上打出一个亮点，我们称之为实像。如果不用光屏承接，这些会聚的光线会继续前进，它们这种散开光线与一个真实物体发出的散开的光线是没有分别的。其中一部分进入人眼， 人眼就会看到这个像点。但是人眼必须在像AB的外侧。如果眼睛的位置在A B之内，这时的光线还是向内会聚的，进入人眼，人眼逆向去找，是什么也找不到的。这就是我们直接用眼看倒立、实像时，眼睛是要离透镜一定距离的。如果太近，或者干脆眼睛贴到透镜上，只会看到模模糊糊的光斑是无法成像的。四、眼睛与眼镜1、正常眼睛是如何工作的。凸透镜成像是由三个物理量决定的，它们分别是物距（u）、像距（v）、焦距（f）。当f一定时，物距的变化会影响像距，当物距一定时，f的变化会影响像距。我们有理由推测当像距一定时，物距的变化会影响焦距的大小。我们的眼睛刚好是这样的一个系统。人眼的角膜和晶状体共同的作用相当于一个凸透镜，视网膜相当光屏。人的眼球大小和长度是不会改变的，相当于光屏到透镜的距离是不会改变的，即像距一定。而人一会看远，一会看近，物距在不断变化，这就意味着人眼的透镜焦距要不断变化。人眼好比是一个精密的变焦相机。人抬头看窗外景物，然后收回视线，低头看书。在这很短时间内，物距迅速变小，我们知道“成实像时，物近、像远、像变大”，如果眼睛的折光系统焦距不变，像将落在视网膜后，人会看不清书上的文字的。此时晶状体就在睫状肌的作用下发生形变，曲度变大，凸透镜变厚，焦距变短。由于像的位置是被局限在1倍和2倍焦距之间的，焦距变短，将使像距也变短，像就仍呈在视网膜上，人就看清楚书上文字了。2、近视眼、远视眼与物的距离如果总低头看书，睫状肌就会一直处于紧张状态，这就需要过一段时间我们闭上眼睛放松一下，或者抬头远眺一下。因为当我们看远处景物时，物距变大，睫状肌会放松，晶状体将变薄，焦距变长，又将像送到视网膜上，人又会看清晰。这一系列的变化是在大脑的控制下自动完成的，且用时很短，以至于人自己根本无法觉察。如果眼睛的焦距不变，像距将变小，像成在视网膜前，什么也看不清。如果长时间看近处物体，而不休息，睫状肌就会处于疲劳甚至麻痹状态。当看远处时，睫状肌将无法放松，晶状体仍然较厚，焦距较短，成像在视网膜前，就看不清远处物体了，这就是常说的近视了。此时为“假近视”，通过按摩、休息会调整睫状肌的功能，视力仍能恢复正常。但是此时仍不注意休息，就会使晶状体发生器质性的变化，不再能够恢复到较薄的状态了，此时就发展成为“真性近视”了。近视眼看远处物体不清楚，只能看近处物体清楚。这时通常配眼镜加以矫正。3、近视眼、远视眼及其矫正近视眼要配戴凹透镜。凹透镜对光线有发散作用，相当于消弱了晶状体的折光能力，两者组合的透镜组的焦距相当于变长了。这样看远处物体，由于焦距变长，像又被送到视网膜上，从而看远处物体又清楚了。远视眼刚好相反。其实人在婴儿时都是远视眼，因为眼睛的折光系统功能尚待加强，睫状肌的力量也不够。故看远处物体清楚，看近处物体折光系统的折光能力并未加强，成像在视网膜后，形成远视眼。如果随着年龄的增长，晶状体的折光能力仍未得到加强