光学学案-教学设计

第十五讲光学【教学目的】（正文内容均采用宋体11号字，标题加粗）1、掌握光的折射定律2、会用透镜成像公式计算有关问题3、了解光的干涉，会解析有关干涉现象【学习目标】（学生填写，老师不用考虑）1、这节课，我可以掌握的内容是：2、这节课，我有困难掌握的内容可能是：3、我可能有的疑问是：=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③【课堂精讲】（请老师填写）一、几何光学三定律(1)学法精讲1、光的直线传播定律----光在均匀媒质中沿直线传播2、反射定律和折射定律：(2)例题精讲：2．（2022年华约自主招生）若实心玻璃管长40cm，宽4cm，玻璃的折射率为2/，光从管的左端正中心射入，则光最多可以在管中反射几次（）A．5B．6C．7D．8【难易程度】容易（3）通关检测:（2022北约）等腰直角三角形棱镜ABC，一组平行光垂直斜边AB射入。（1）如果光线不从AC、BC面射出，七三棱镜的折射率n的范围。（2）如果光线顺时针转过θ=30°，即与AB呈60°角斜向下，不计反射两次以上的光线，当n取（1）中最小值时，能否有光线从BC、AC边射出？（不考虑经过多次反射的情况）【难易程度】中等二、薄透镜成像1、凸透镜三条特殊光线①跟主轴平行的光线，折射后通过焦点；②通过焦点的光线，折射后跟主轴平行；③通过光心的光线经过透镜后方向不变。2、凹透镜三条特殊光线跟主轴平行的光线，折射后反向延长线通过物方焦点；通过光心的光线经过凹透镜后方向不变；通过光心的光线经过凹透镜后方向不变；3、薄透镜成像公式和放大率成像公式：1u+1v=(2)例题精讲：2ffFαL在焦距为f的会聚薄透镜L的主光轴上放置一发光圆锥面，圆锥的中心轴线与主光轴重合，锥的顶点位于焦点F，锥高等于2ffFαL【难易程度】中等3、光的干涉(1)双缝干涉在暗室里，托马斯·杨利用壁上的小孔得到一束阳光。在这束光里，在垂直光束方向里放置了两条靠得很近的狭缝的黑屏，在屏在那边再放一块白屏，如图所示，于是得到了与缝平行的彩色条纹；如果在双缝前放一块滤光片，就得到明暗相同的条纹。A、B为双缝，相距为d，M为白屏与双缝相距为l，DO为AB的中垂线。屏上距离O为x的一点P到双缝的距离，由于d、x均远小于l，因此PB+PA=2l，所以P点到A、B的光程差为：阳光阳光若A、B是同位相光源，当δ为波长的整数倍时，两列波波峰与波峰或波谷与波谷相遇，P为加强点（亮点）；当δ为半波长的奇数倍时，两列波波峰与波谷相遇，P为减弱点（暗点）。因此，白屏上干涉明条纹对应位置为暗条纹对应位置为。其中k=0的明条纹为中央明条纹，称为零级明条纹；k=1，2…时，分别为中央明条纹两侧的第1条、第2条…明（或暗）条纹，称为一级、二级…明（或暗）条纹。相邻两明（或暗）条纹间的距离。该式表明，双缝干涉所得到干涉条纹间的距离是均匀的，在d、l一定的条件下，所用的光波波长越长，其干涉条纹间距离越宽。可用来测定光波的波长。(2)薄膜干涉当透明薄膜的厚度与光波波长可以相比时，入射薄膜表面的光线薄满前后两个表面反射的光线发生干涉。ABcD如图所示，光线a入射到厚度为h，折射率为的薄膜的上表面，其反射光线是，折射光线是b；光线b在下表面发生反射和折射，反射线图是，折射线是；光线再经过上、下表面的反射和折射，依次得到、、ABcDb光线的光程差=如果i=0，则上式化简为。由于光线在界面上发生反射时可能出现“半波损失”，因此可能还必须有“附加光程差”，是否需要增加此项，应当根据界面两侧的介质的折射率来决定。在发生薄膜干涉时，如果总光程等于波长的整数倍时，增强干涉；如果总光程差等于半波长的奇数倍时，削弱干涉。(2)例题精讲：（2022同济大学）利用尖劈空气膜的干涉可以测量微丝的直径。如图所示，取两块平面玻璃，一端互相接触，另一端夹着待测直径的微丝，微丝与接触棱平行，用单色光直接照射到玻璃上，则两块玻璃之间的空气膜产生等厚干涉。测出干涉条纹的间距可以测出微丝的直径。若已知入射光波长为λ，光垂直于玻璃表面入射，测得两条相邻明条纹之间的距离为a，微丝到劈棱的距离为L，求微丝的直径D。【难易程度】中等【课后巩固】（请老师填写，属于学生课后的练习作业）结合精选练习引导学生自主学习、独立思考，进一步理解知识点之间的衔接，构建完整的知识网络。学生通过巩固性的练习，进一步消化课程内容，从而达到熟练掌握的目的。给出题目考查的知识点难易度、能力层次和答案解析。1.（2022华约自主招生）在杨氏双缝干涉实验中，如果单色光源S从如图所示的中轴位置沿垂直于SO的方向向上移动一段微小的距离，则中心干涉条纹向何方向移动？相邻明条纹间的间距如何变化？A．相邻明条纹间的间距不变，中心干涉条纹向上移动B．相邻明条纹间的间距变大，中心干涉条纹向下移动C．相邻明条纹间的间距不变，中心干涉条纹向下移动D．相邻明条纹间的间距变小，中心干涉条纹向上移动【难易程度】容易2.如图所示，在一焦距为15cm的薄凸透镜的焦点处，放置一垂直于透镜主光轴的平面镜，镜面对着透镜．今在平面镜前5cm处放一点光源S．试计算它所有的像到透镜光心的距离，并画出成像光路图．【难易程度】中等【参考答案】（请老师填写，所有课后习题参考答案附在学案最后面）1.答案：C。根据相邻明条纹间的间距公式，由于L、、d都不变，则相邻明条纹间的间距不变。单色光源S从如图所示的中轴位置沿垂直于SO的方向向上移动一段微小的距离，根据中央明条纹的光程差为零，中央明条纹应该向下移动，选项C正确。2.解：点光源的像共有三个．点光源在平面镜中成一虚像Sl，其位置在透镜光心左侧20cm处。光路图如图所示。点光源在透镜中成一虚像S2．物距u=10cm，f=15cm．按透镜成像公式OS1S2OS1S2SFS0求得所以，像S2位于透镜光心左侧30cm处．光路图如图。点光源S在平