八年级光学拓展学习单（四）
● 敢于超越——拓宽视野
1、阅读材料：
知识链接——全反射
当光线从光密介质（如水、玻璃）射入光疏介质（如空气）时，既有反射光线在光密介质中传播，又有折射光线射入光疏介质，折射角大于入射角。当入射角增大时，反射角和折射角也随之增大，并且反射光强增强，折射光强减弱。当入射角大到一定程度后，折射角达到90°，折射光线不再出现，入射光全部反射到光密介质中，这种现象叫全反射。发生全反射的最小入射角称为临界角。
知识应用——光导纤维：使光只发生发射，不发生折射，使损失达到最小。
光纤是光导纤维 ( http: / / www.21cnjy.com" \t "_blank" \o "欢迎登陆21世纪教育网 )的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理 ( http: / / www.21cnjy.com" \t "_blank" \o "欢迎登陆21世纪教育网 )而 达成的光传导工具。光纤实际是指由透明材料做成的纤芯和在它周围采用比纤芯的折射率稍低的材料做成的包层，并将射入纤芯的光信号，经包层界面反射，使光信号在纤芯中传播前进的媒体。一般是由纤芯、包层和涂敷层构成的多层介质结构的对称圆柱体。光纤有两项主要特性：即损耗和色散 ( http: / / www.21cnjy.com" \t "_blank" \o "欢迎登陆21世纪教育网 )。光纤每单位长度的损耗或者衰减（dB/km），关系到光纤通信系统 ( http: / / www.21cnjy.com" \t "_blank" \o "欢迎登陆21世纪教育网 )传输距离的长短和中继站 ( http: / / www.21cnjy.com" \t "_blank" \o "欢迎登陆21世纪教育网 )间隔的距离的选择。光纤的色散反应时延畸变或脉冲展宽，对于数字信号 ( http: / / www.21cnjy.com" \t "_blank" \o "欢迎登陆21世纪教育网 )传输尤为重要。每单位长度的脉冲展宽，影响到一定传输距离和信息传输容量。
光导纤维是由两种或两种以上折射率不同的透明材料通过特殊复合技术制成的复合纤维。
1、构成材料
光导纤维由芯线和外涂层组成。一般要求芯料的透光率高，而涂层材料要求折射率低，并且要求芯料和涂料的折射率相差越大越好。在热性能方面，要求两种材料的热膨胀系数相接近，若相差较大，则形成的光导纤维产生内应力，使透光率和纤维强度降低。另外，要求两种材料的软化点和高温下的粘度都要相接近。
2、实际应用
(1)光纤通讯—信息高速公路
激光是进行光纤通信的理想光源。 光缆的直径不到 0．1毫米，然而在这种小小的信息通道上，从理论上讲，同时能传送100亿路的电话，100万路高质量的电视节目，且不受电磁干扰，信息损失也极小。而目前利用铜或其他金属导线，将会占据很大的空间，而且价格高，还会受电磁的干扰。
光导纤维的原料就是我们常见的石英。 1公斤高纯度的石英玻璃可以拉制出成千上万公里的光导纤维。光缆的直径仅是铜轴电缆的1／50—1／250，其重量仅为后者的百分之一。由于体积小，重量轻，可沿电缆同孔铺设，节省了管道建设费用，长途干线用光缆代替电缆，可节省30％的费用。在宇航和军事航空上更可大显身手，被称为材料科学的神通。
(2)医用内窥镜
光导纤维可以用于食道、直肠、膀胱、子宫、胃等深部探查内窥镜（胃镜、血管镜等）的光学元件和不必切开皮肉直接插入身体内部，切除癌瘤组织的外科手术激光刀，即由光导纤维将激光传递至手术部位。
(3)照明和光能传送
利用光导纤维可以实现一个光源多点照明，光缆照明，可利用塑料光纤光缆传输太阳光作为水下、地下照明。由于光导纤维柔软易弯曲变形，可做成任何形状，以及耗电少、光质稳定、光泽柔和、色彩广泛，是未来的最佳灯具，如与太阳能的利用结合起来将成为最经济实用的光源。
今后的高层建筑、礼堂、宾馆、医院 、娱乐场所、甚至家庭都可直接使用光导纤维制成的天花板或墙壁，以及彩织光导纤维字画等，也可用于道路、公共设施的路灯、广场的照明和商店橱窗的广告。此外，还可用于易燃、易爆、潮湿和腐蚀性强的环境中不宜架设输电线及电气照明的地方作为安全光源。
(4)光纤服装
法国一公司首创了光纤喷砂打磨技术。用该方法处理后，可使激光沿着光导纤维束传播而不受其包裹在外层的有反光作用的护套的影响。用这种光导纤维束织成的布料可通过发光传递信息。这些信号在黑暗里或浓烟密布中，可起到很大的救生作用。若用光导纤维织物制作带传感器的消防服，则其上的传感器装置可探测出化学危害并通过发光显示，以警示附近其他人员。若特种部队穿上这种面料制成的迷彩服，真成了 “变色龙”。
2、小视窗：光的折射、反射在交通工具中的应用——回归反光膜
高速公路上的标志牌都用"回归反光膜"制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，所以标牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制作的。
如图反光膜内部均匀分布着直径为10 μm的细玻璃珠，所用玻璃的折射率n=3，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和入射光线平行。学科 科学 年级 八年级 授课课题 光学拓展 教学设计者
教材分析： 本章以光的传播为主线，通过探究活动使学生认识光的反射及其规律、光的折射及其规律，认识平面镜成像的特点、凸透镜成像的特点，了解透镜和面镜的应用，并认识眼的成像原理，为进一步学习视觉奠定基础。本章在介绍眼的成像原理和视力矫正时，以光的传播规律为基础来阐述的，为视觉的形成及生物体内更为复杂的过程奠定基础，为第三章眼和视觉做好铺垫。本章在光的反射和折射与自然界中的现象和生活应用联系密切，因此可以灵活应用拓展性知识来提升学生能力和素养，以更好地渗透科学、技术与社会关系的教育。
教学要求：1、学生通过知识框架的复习，掌握光的反射规律、光的折射规律、凸透镜成像的特点等基础知识。2、学生通过对专题的练习，掌握常规题型的解决策略。3、学生通过对变式的训练，领悟解题技巧的灵活应用。4、学生通过对知识的系统复习，达成知识体系的连贯性，4、学生通过课堂讲评，提升学习的能力和表达能力，同时通过同伴的互助学习，提升合作能力。
教学重点、难点：重点：光的反射规律、光的折射规律、凸透镜成像的特点及其应用难点：反射的动态变化和平面镜成像原理、凸透镜成像原理应用
教法选择：习题课利用学生讲评、互评教师总结的方式来达到知识的整合利用，提升学生思维能力和解决问题的能力。
学法指导：1、通过专题式指导法给学生介绍具体的学习方法。2、通过领悟式和迁移式指导法引导学生按教学思路去领悟、发现、总结新的学法。3、通过内化式指导法学生把有效的学习活动转化为学习习惯。4、通过训练式和交流式指导法，对其他学生说是一个很好的启发诱导。
教具准备：多媒体课件、演示器材、习题卷
教学过程：教：一、课堂引入二、新课讲评 学：一、基础巩固——学而时习之，不亦乐乎 1、光的发生 （1）光源：自身能够发光的物体。（2）光的传播：不一定需要媒介物传播特点：光在真空中是沿 传播的；光在________、 介质中是沿直线传播的。（3）光的传播速度：光在不同介质中的传播速度 ，在真空中速度最____，约为________ 米/秒 2、光的反射（1）光的反射规律： 。（2）反射的两种类型：________、_____。都遵循 。（3）在光的反射现象中，光路是可逆的。（4）平面镜的作用：①________ ；②____________（5）平面镜成像的特点：①成的像是正立的 （虚或实）像；②像和物的大小 ③像和物的连线与镜面 ，像和物到镜的距离
（6）虚像和实像的区别实像是实际光线会聚而成的，用屏承接。虚像是实际光线反向延长线相交而成的， （能或否）用屏承接。3、光的折射（1）光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生变化。（2）光的折射规律：①入射光线垂直界面入射时，折射角等于入射角等于 度；②光从空气斜射入水等介时折角 （大于、小于、等于）入射角；③光从水等介质斜射入空气中时，折射角 入射角。（3）在光的折射中光路是可逆的。 4、凸透镜和凹透镜 （1）透镜的光学特性：凸透镜对光线起_________作用；凹透镜对光线起_____作用。 （2）作图说明凸透镜的三条重要的特殊光线1、作出凸透镜成像的原理图——追根溯源，我会学以致用2、作出凹面镜、凸面镜成像的光路图——找到方法，我能解决问题3、作出凹透镜成像的光路图——由此及彼，我依然能行三、拓展训练新课标第一网 ( http: / / www.21cnjy.com" \o "欢迎登陆21世纪教育网 )1.把反射面向上的凹面镜放在容器内，在凹镜的焦点F处放一点光源S，然后往容器内注水，使水面处于光源S的凹镜之间，要使光源射到凹镜的光线仍是平行射到空气中，光源S的位置 （ ）A.不变 B.适当提高 C.适当降低D.若水面高则升高，水面低则降低2.如图，S点光源，S/为S的像点，MN为透镜主轴，用作图的方法确定透镜的种类、位置和透镜的两个焦点。
板书设计：一、光的反射拓展类型一、反射光线动态变化题 类型二：平面镜成像题类型三：平面镜极限光题 类型四：凸面镜和凹面镜题二、光的折射拓展类型一：光在不同介质中的光路判断 类型二：不同色光经过折射后的变化类型三：不同介质中折射时光线的动态变化 类型四：透镜成像和光具组合题
教学后记（施教后填写）：整节课节奏偏快，学生基础比较扎实，但对思维性的交流还是有待改进。学生表现欲望一开始比较拘谨，但随着思维的打开，方法的提炼，争先讨论发表意见。课堂中就海洋和沙漠中光的全反射现象成为了老师讨论的焦点。在凸透镜成像图中由于图片的问题，学生出现了比较多的疑问。总之这节拓展性的复习课容量适当可以精简，思维的空间可以再提升，留给学生的时间可以更多些。
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