初中光学实验05竞赛.ppt

初中物理实验,有关光学的实验,本讲座的光学实验均以几何光学为理论基础,几何光学的四个基本定律： 光的直线传播定律 光的独立传播定律 光的反射定律 光的折射定律,光的直线传播,光在同一种均匀媒质物质里沿直线方向传播。,人是怎样观察到光线的直线传播 只有当光束进入人眼时，方能引起视觉效应，人眼所能看到的只是光束的顶点，而不是光线的本身。,P,光的直线传播,光的直线传播,光的直线传播的一个例证： 针空照相机,光的直线传播,光的直线传播的另一个例证： 障碍物受扩展光源照射时，在屏上形成本影和半影,光的反射,反射定律：入射角等于反射角。,入射角,反射角,光的反射,用梳子和平面镜验证光的反射,光的反射,平面镜成像特点,光的反射,平面镜成像特点： 利用作图法求平面镜成像的位置,S,O,S,光的反射,平面镜成像特点： 利用作图法求平面镜成像的位置,S,S,光的反射,平面镜成像特点和性质 物体在平面镜里成 的是正立的虚像， 像和物体大小相等； 它们的连线跟镜面 垂直；它们到镜面 的距离相等。,光的反射,平面镜成像特点： 如何区分虚像和实像 1. 实像由光线的实际交点组 成，在实像所在位置，有实际 光线到达；而虚像是由实际光 线的反向延长线组成； s 2. 把一个光屏放在实像所在 位置，在光屏上可以获得一个清晰的像，而把光屏放在 虚像位置上，在光屏上看不到像； 3. 虚像一般是正立的，而实像则是倒立的。,光的反射,平面镜成像特点： 平面镜前有一个物，眼睛能不能看到其虚像？,A,光的反射,平面镜成像特点： 平面镜前有一个物，眼睛能不能看到其虚像？,B,光的反射,平面镜成像特点： 平面镜前有一个物，眼睛能不能看到其虚像？,C,思考题： 画出通过该平面镜所能看到物的范围。,光的反射,平面镜成像特点：,H,h,光的反射,平面镜的反射,光的反射,平面镜的一个应用 潜望镜,光的反射,平面镜的反射,光线沿SO方向投射到一片和它垂直的平面镜上，一定逆着SO方向反射回来; 若平面镜转动角，则光线沿OA方向反射, SOA=2 。,平面镜的一个应用： 微小长度变化的测量-光杠杆工作原理,光的反射,光的反射,多面平面镜的成像特点,两块90放置的平面镜，能成多少个像？,光的反射,多面平面镜的成像特点,光的反射,多面平面镜的成像特点,光的反射,多面平面镜的成像特点,推广至一般：两个平面镜相互之间夹角为，平面镜所成像的数目为n-1个，n由下式求得： （360/ ）=n+x, x为小于1的数 当=90 时，可得3个像。,思考题： 当=60 时，可得几个像？,光的折射和固体折射的测定,折射现象及其规律 光从一种物质进入另一种物质，它的传播方向通常会改变，这种现象叫做光的折射。,折射现象及其规律 折射定律 nsini=nsini 其中，i: 入射角, i: 反射角,光的折射和固体折射的测定,光从空气斜射入水或玻璃等透明物质，折射角小于入射角； 光从水或玻璃等透明物质斜射入空气，折射角大于入射角。,i,i,n,n,n大于n,n大于n,空气,水,P1,P2,光的折射和固体折射的测定,用插针法测定玻璃砖的折射率,用量角器分别测出i和i，并依照折射定律计算玻璃砖的折射率,光的折射和固体折射的测定,用插针法测定玻璃砖的折射率,光的折射和固体折射的测定,用插针法测定玻璃砖的折射率,P1,P2,光的折射和固体折射的测定,用插针法测定玻璃砖的折射率,用量角器分别测出i和i，并依照折射定律计算玻璃砖的折射率,i,i,P1,P2,Q1,Q2,A,C,B,光的折射和固体折射的测定,用插针法测定玻璃砖的折射率,O,光的折射和固体折射的测定,用激光测定玻璃砖的折射率,光的折射和固体折射的测定,用激光测定玻璃砖的折射率,O,P2,i,i,光的折射和固体折射的测定,用针尖定出入射点与出射点在纸上的投影位置，用量角器分别测出i和i，并依照折射定律计算玻璃砖的折射率,O,D,用激光测定玻璃砖的折射率,P1,P2,P1,P2,d,光的折射和固体折射的测定,用激光测定玻璃砖的折射率-利用光的二次反射,光的折射和固体折射的测定,用插针法测定玻璃砖的折射率-几个思考题,1.在纸上正确地画出玻璃砖的两个界面aa和bb后，不慎将玻璃砖向aa方向移动了少许，折射率值是否发生改变？,a,a,b,b,a,a,b,b,2.在纸上将两个界面aa和bb画得比玻璃砖宽了少许，折射率值是否发生改变？,测得的折射角比真实的要大，由n=sini/sini,测得的折射率偏小,光的折射和固体折射的测定,用插针法测定玻璃砖的折射率-几个思考题,三棱镜,玻璃圆柱体,透镜成像和透镜焦距的测定,两个侧面都磨成球面(或者一面是球面,另一面是平面)的透明体叫做透镜.,凸透镜,透镜成像和透镜焦距的测定,凸透镜的成象特点：利用作图法求透镜成像位置,F,F,透镜成像和透镜焦距的测定,凸透镜的成象特点：利用公式求透镜成像位置,u: 物距，对于实物体总是取正值。 实物体是指镜前所放的物体或镜前由其他透镜所成的一个实像 V: 像距，实像是正值，虚像是负值。 f: 透镜焦距，凸透镜是正值，凹透镜是负值。,凸透镜的成象特点：利用作图法求透镜成像位置,透镜成像和透镜焦距的测定,F,F,u,v,凸透镜的成象特点：利用作图法求透镜成像位置,透镜成像和透镜焦距的测定,u,v,所以，虚像是负值。,凸透镜的成象公式：,透镜成像和透镜焦距的测定,凹透镜,透镜成像和透镜焦距的测定,凹透镜的成象特点：,透镜成像和透镜焦距的测定,F,凹透镜的成象特点：,透镜成像和透镜焦距的测定,F,自准直法测凸透镜焦距,位于凸透镜焦平面上物体发出的光，经透镜折射后成为平行光，若用一面反射镜将这平行光反射回去，再经过原透镜，则必然成像于原焦平面上，透 镜与物之间的距离即为透镜的距离。,透镜成像和透镜焦距的测定,用准直法测凸透镜焦距,位于凸透镜焦平面上物体发出的光线，经过透镜折射后，再用一面反射镜将这光线反射回去，再经过原透镜，则必然成像于原焦平面上，用作图法可求得该像。,透镜成像和透镜焦距的测定,F,副光轴作图法,物距-像距法测量透镜焦距,透镜成像和透镜焦距的测定,光的折射,光学实验的几个技巧问题： 光源：通常用平面图形（例如网格）做物，还需要用小灯照明，由于小灯发光的线度甚小，应在小灯和物之间加一块毛玻璃，毛玻璃起漫反射作用，使物得到均匀照明。 像屏：实像是光束的会聚中心，眼睛可以看到实像，但光束直径较小，眼睛直接观察不容易，可利用毛玻璃的漫反射，在各个角度都能看到屏上的像。 各光学元件共轴的调节： 粗调：将各个元件的中心大致在一条直线上，通常与光具座 平行。 细调：根据成像位置来调节，在移动透镜的过程 中，像的中心位置保持不变,光的折射,光学实验的几个技巧问题： 各光学元件共轴的调节： 粗调：将各个元件的中心大致在一条直线上，通常与光具座平行。 细调：根据成像位置来调节，在移动透镜的过程中，像的中心位置保持不变.,由透镜两次成法求凸透镜焦距,透镜成像和透镜焦距的测定,由透镜两次成像求凸透镜焦距,透镜成像和透镜焦距的测定,(L4f),物,小像,大像,d,L,由透镜两次成像求凸透镜焦距,L,透镜成像和透镜焦距的测定,由辅助透镜成像法求凹透镜焦距,透镜成像和透镜焦距的测定,由辅助透镜成像法求凹透镜焦距,A,C,C,透镜成像和透镜焦距的测定,透镜组的成象,组装显微镜与放大率测定,显微镜,组装显微镜与放大率测定,显微镜,组装显微镜与放大率测定,A,B,F1,F2,f1,f2,物镜,目镜, 光学间隔,显微镜,组装显微镜与放大率测定,F1,F2,f1,f2,物镜,目镜,由眼睛的调节作用所能看得清楚的最远和最近两点，分别叫作远点和近点。正常眼的远点在无限远处，近点在眼前10cm至15cm处。物体离开眼睛25cm处，眼睛看得最清晰，并且看起来不感到疲劳，这个距离称之为明视距离。,3.显微镜的放大作用可用横向放大率来描述：,1.物镜的横向放大率：,2.目镜的横向放大率：,4. 通常规定，明视距离d=25cm,显微镜的光学间隔=16cm.按照上述数据计算出的oe刻在物镜和目镜,显微镜放大率的测定方法： 在距离目镜25cm处放置一毫米分度的米尺（B），在物镜前放置另一毫米分度的短尺（A)，观察者用一只眼睛通过显微镜观察短尺A的像，另一只眼睛直接观察米尺B,将同时看到的物长和像长进行比较.,组装显微镜与放大率测定,25cm,A尺,B尺,B尺,A尺的像,望远镜,物镜,目镜,组装望远镜与放大率测定,对于望远镜，两透镜的光学间隔近乎为零。,望远镜,物镜,目镜,组装望远镜与放大率测定,用望远镜观察时，通常物在很远处或无限远处，物镜所成的像近乎位于物镜焦片面上，该像再通过目镜成像在观察者眼睛的明视距离和无穷远处。,望远镜视角放大率定义：,AB是物AB的像, 用仪器时虚像所张的视角, 不用仪器时物体所所张的视角 望远镜角放大率为：,组装望远镜与放大率测定,B,A,A1,B1,B2,A2,fo,fe,所以，望远镜的放大率为：,组装望远镜与放大率测定,(实际上，物和望远镜的距离远大于望远镜长度，所以可看作不用仪器时物体所所张的视角）,望远镜放大率的测定方法： 观察者用一只眼睛观察望远镜视野中标尺的像l0,另一只眼睛同时不通过望远镜直接观察标尺l,将同时看到的物长和像长进行比较.,组装望远镜与放大率测定,望远镜放大率的测定方法1：,组装望远镜与放大率测定,从望远镜看到的像A2B2投影到物AB的平面上，显然，这样投影后像的视角仍为，所以,望远镜放大率的测定方法2：,组装望远镜与放大率测定,当望远镜对无穷