优品课件之第十七章光的传播(一、光的直线传播)

1、优品课件 第十七章 光的传播（一、光的直线传播） 光学简介 我们无法想象一个没有光明的世界， 光使我们认识周边的事物，提供 了人类直接感知信息的90% 除了感知周边的事物，人们很早就对宇宙天体进行光学观测， 逐渐形 成了科学的世界观。正是有了精确的天文观测，才有了开普勒三定律， 才有牛顿万有引力定律的诞生，为经典物理大厦的建立打下了坚实的 基础。 人们不仅对光的传播规律进行研究和应用， 到十七世纪，科学家们还 开始对光的本性进行深层次的思考，这方面的研究到二十世纪取得了 丰硕的成果。光的波粒二象性学说为人们认识整个世界提供了一个更 完美的视角。而对于光谱的研究则是人们深入探索微观世界的契机。

2、第一节光的直线传播 【教学目的】 1知道光在同种均匀介质中沿直线传播，并能用来解释相关现象. 2. 理解光源的概念，知道光线是表示光的传播方向的直线，是一个 抽象模型. 3. 知道光在真空中的传播速度是 3X 108 m/s，会根据公式计算光传 播的路程和时间. 【教学重点】 光的直线传播，光在真空中的传播速度 【教学难点】 利用光的直线传播原理解释一些光学现象 【教学过程】 引入 我们学习光学，有必要从一些最基本的概念和规律开始 一光源 宇宙间的物体，有的是发光的，有的是不发光的。我们把能自行发光 的物体叫做光源：能自行发光的物体。 请大家注意构成这个概念的字眼，关键词是什么？ 那么，我们下

3、面看这样一些物体，（宇宙空间）太阳、月亮星星；（周 边事物）萤火虫、（通电的）灯泡、反光镜，哪些是光源，哪些不是？ 学生：交流、作答（太阳、萤火虫、电灯泡）。 光源之所以自行发光，是因为消耗了其它形式的能，进而将它们转化 成了光能。请大家分析一下上面提到的三个光源的能量转化情况 学生：萤火虫生物能T光能；电灯泡电能T光能；（教师补 充：对于太阳的能量转化，情形要复杂一些，我们会在第二十二章学 习到。它完成的是原子能到光能的转化。） 世界上有多种多样的光源，我们有必要对它们进行分类，但正如力的 分类有几种不同的体系一样，光源的分类方式也不是唯一的。 如果我们按照光源的形成分类，可以分为自然光源和

4、人造光源。 如果按照光源的形状，可以分为点光源、线光源、面光源等。 如果按照光照的方向特点，可以分为平行光源、发散光源等。 我们能看到光源，是因为它发出的光射入眼睛，产生了视觉反映。我 们能看到不发光的物体，是因为光源发出的光能够被它们发射， 而反 射光进入眼睛产生了视觉。 二光的直线传播光线 光的直线传播规律是我们比较好接受的。 但作为一个严谨的科学结论， 人们发现，直线传播的规律也是有条件的。所以，我们有必要先接触 一个名词 介质：光能够在其中传播的物质。 我们遇到的一些物质中，有些是透明的，有些则不透明。可以这样看， 透明物质就是光介质。 人们研究发现，光只有在同种、均匀的介质中才是直线

5、传播的。 1光在同种、均匀介质中是直线转播的。 光的传播知识在初中我们已经知道了一些， 请大家告诉我，为什么要 强调“同种”？ 学生：光越过不同介质要发生折射现象。 为什么还要强调“均匀”呢？ 学生：快速浏览 为了直观地表征光的直线传播规律，人们还引进了光线的概念一一 2.光线：沿光的传播方向作一条线，并标上箭头，表示传播方向。 在暗室的窗上开一个小孔，让一束阳光射入，可以看到光的传播路径 是笔直的。漆黑的夜晚，探照灯射过有烟雾的天空，我们也能“光沿 直线传播”的壮观景象，这都是光沿直线传播的直接证据。但是，能 不能说，这些就是光线呢？ 学生：思考、交流 教师（联系传媒）展示相关事实：如果天空

6、非常明净，我们看到的 是探照灯的光柱，还是到达地面的光斑？在太空， 宇航员能看到太 阳“光线”吗？ 学生：光斑；不能。 事实上，即使再细的光束，也不能说它就是光线，因为光线是人们为 了表征光的传播而引进的一个抽象工具，它是一个理想模型，而不是 真实的存在。 光线尽管是一个抽象模型，但对人们运用光的直线传播规律分析问题 是非常有效的。下面看几个典型的事例 a. 眼睛判断发光点的位置，列队时“向前看齐”，枪手瞄准； b. 小孔成像； c. 日食和月食的形成。 学生：补充一些应用光的直线传播规律的事例 利用光线的概念，我们还可以准确界定平行光和发散光的概念 平行光：所有光线都平行的光叫平行光。请大家

7、注意这个概念真正 的平行光源事实上是很难找到的，我们常常将太阳光近似看成平行光 （但在研究小孔成像、月食和日食的形成时，并不能作这种近似处理）； 用一些光学仪器可以造就比较理想平行光，譬如激光器、凸透镜等。 与平行光相对应的则有发散光（常见）和会聚光（不常见）。 三.光速 光在真空中的传播速度为 c = 3.00 X 108 m/s，这就是通常意义上 的光速。事实上，光传播到其它介质时，传播速度会小于c （定量规 律在下一节介绍）。 光速c是一个什么样的概念呢？我们不妨做这样一些估算一一 1. 如果飞船绕地球以光速飞行，它1秒钟可以绕行7.5圈； 2. 如果飞船以光速飞行，它从地球到达月球，只

8、需要1.3秒。 尽管光速是如此之大，但由于宇宙中某些天体之间的距离非常遥远， 光的传播仍需要很长的时间，如：太阳光到达地球需要 8分钟，光线 从天狼星到达地球甚至需要8.7年！ 由于光速很大，所以在相当长的时期内人们认为光的传播根本不需要 时间，直到17世纪，科学家们才发现光速是有限的，在测定光速的 努力中，很多科学家都做出了贡献。有关的物理学史和目前光速的权 威、精确数据怎样，请大家课后参看阅读材料光速的测定。 四小结 本节课，我们复习了一个基本的规律一一光的直线传播， 介绍了一个 数据一一光速，了解了几个名词一一光源、光线、介质、平行光等等。 如果说今天的学习相比初中应该有所提高的话， 请大家留意规律的条