光的微粒说和波动说教学设计
甘肃省兰州一中 靳建设 1月15日
一、素质教育目标：
（一）知识教学点： 1．知道光的微粒说和波动说 2．了解光的波动说和微粒说的发展史
（二）能力训练点：
1．通过实验现象的观察对比分析，注重观察能力的培养。
2．通过对光本性发展史的认识，培养科学探索、质疑精神，提高科学素质。
（三）德育渗透点：
1．通过对光本性发展史的了解，使学生感受和体会物理学的研究方法，领略物理理论的形成过程和物理学家的思维方法。
2．对光的波动说与微粒说的初步了解，培养学生的辩证唯物观点，激发学习兴趣，培养创新意识和创新精神。
二、重点、难点、疑点及解决办法：
本节课的内容，就课本而言，十分简单，而学生学起来比较枯燥抽象。但它是本章的开头.本章贯穿主线--人类对本性认识的发展过程。因而，上好这节课，对认识光的本性，提高学生的科学素质和培养创新精神十分必要。重点是了解人类对光本性认识的发展史，从而激发学生的学习兴趣，使学生受到辩证唯物主义教育，了解物理学的曲折发展过程和研究方法。初步认识光的波动性与粒子性，且光具有波粒二象性是学习的难点。要调动学生学习的积极性，使课堂变得生动活泼，增加较多的演示实验，穿插介绍物理学史是十分必要的。
三、课时安排：
本节内容：1课时
四、教具准备：
多功能激光仪 投影仪 多媒体课件
五、学生活动设计：
主要包括老师提出问题引导学生思考、讨论，观察实验，类比分析，归纳推理，质疑等，激发起兴趣，落实\以人为本，注重发展\的目标。
六、教学步骤：
（一）明确目标，引入课题：
演示一：激光仪演示观察：光的直进、反射、折射、介质分界面上同时发生的反射与折射。
演示二：激光器上演示在宽窄不同的三种单缝下所发生的直进、衍射现象等。
演示三：单色光通过双缝屏所发生的干涉现象。
在实验演示前可由老师先引导学生分析可能产生何种现象，然后演示观察，一方面检验所学知识的理解和应用能力，另一方面由于受所学知识的局限，对演示二与演示三所发生的现象产生惊奇，产生学习兴趣，可以激发求知欲。在此基础上老师提出：以上种种现象已经无法用光的直进、反射、折射等规律解释和说明，需要我们进一步弄清光的本质，光到底是什么？
人类对光本性的探讨，从很早就开始了，不过这个问题并不简单，人类对光本性的认识经历了漫长而曲折的过程，直到十七世纪，人类对光本性的认识才逐渐形成了两种学说。
（二）重点、难点的学习与目标的完成过程：
1．光的微粒说：
多媒体课件：关于光的本性问题，在1704年出版的《光学》一书中，牛顿认为光是从发光体发出的而且以一定速度向空间直线传播的微粒。这种看法被称为微粒说。牛顿用弹性小球撞击平面时发生反弹现象的类比，来解释光的反射现象，当光从空气进入透明介质时，由于介质对光微粒的吸引，使它们的速度发生变化，即造成光的折射。按这种解释，应该假设介质中的光速大于真空中的光速。当时，人们不能用实验方法测出光速，又因牛顿的威望，这种学说在18世纪取得了统治地位。
按照牛顿的微粒说，解释光的直进、影的形成、反射、折射十分方便，但一束光射到两种介质界面时，既有反射，又有折射。何种情况下反射，何种情况下折射？微粒说在解释时遇到很大的困难。
2．光的波动说；
多媒体课件展示：荷兰物理学家惠更斯在1678年写成的《光论》一书中，从光与声的某些相似性出发，认为光是在\以太\介质中传播的球面纵波。\以太\是一种假想的弹性介质，充满整个宇宙空间，这就是惠更斯的波动说。这种学说认为光是某种振动，以波的形式在\以太\介质中的传播。按此学说解释光的折射时要假设介质中的光速小于真空中的光速。惠更斯成功地推导出了光的反射和折射定律。但是，\以太\这种连续弹性介质，难以想象，给波动说本身造成了不可克服的困难\。
光的波动说在解释光的直进和影子的形成原因时也遇到困难。
可见，光的微粒说和波动说在解释光现象时，都各有成功的一面，但都不能完满地解释当时的一切光现象。
直到19世纪初，人们发现了光的干涉、衍射，从而波动说得到很大发展。19世纪未，又发现了波动说不能解释的新现象--光电效应，证实了光的确又具有粒子性。人们终于认识到了光的本性--光具有波粒二象性。
3．牛顿的辩证思想：
牛顿虽然提倡了微粒说，但他并不排斥波动说。他根据所做过的大量实验和缜密的思考，提出了不少卓越而富有启发性的思想。如牛顿提出\周期性\概念，这是波动的一个特征，而惠更斯却否认波的周期性。因此，牛顿在它的微粒说理论中包容有波动说的合理因素。牛顿认为\我只是对尚待发现的光和它对自然结构的那些效果开始做了一些分析，对它做了几点提示，而把这些启示留等那些好奇的人们进一步去用实验和观察来加以证明和改进\。牛顿的严谨、兼收并蓄的科学态度值得我们学习。
（三）总结扩展与作业布置：
关于光本性的探索又一次证明了物理学是通过实验为基础发展起来的一门科学，物理学理论的形成经过实验→假说→实验→完善和发展假说……的辩证过程，这期间往往要经过几代科学家的努力。这种探索精神，是我们今天学习的动力，这种探索过程，使我们再次领略到物理学的研究方法和物理思想。
布置学生预习下二节内容，提出预习目标，按课本要求自己观察所讲述的现象。
七、板书设计（投影）
第一节 波动说和微粒说
八、参考资料：
1．牛顿在1675年提出\光是一群难以想象的细微而迅速运动的大小不同的粒子\，这些粒子被发光体\一个接一个地发射出来\。
2．为解释光在两种介质界面上同时发生的反射与折射，牛顿提出著名的\猝发理论\，他提出：\每一束光线在通过任何折射面时，便处于某种为时短暂的过渡性结构和状态之中。在光线的前进过程中，这种状态每隔相等的间隔（等时或等距）内就复发一次，并使光线在它每一次复发时，容易通过下一个折射面，而在它经过两次复发之间容易被这个面反射\，\我将把任何一条光线返回到倾向于反射的状态称它为'容易反射的猝发'。而把它反回到倾向于透射状态称为'容易透射的猝发'，并且把每一次返回和下一次返回之间所经过的距离称它为'猝发的间隔'\。
3．\以太\：惠更斯提出的波动说中，需要指出光传播的介质。因而，他预言有这样一种连续弹性物质，它充满我们观察所及的整个空间，渗透于一切物体之中，这种介质取名为\以太\。第13单元：光的衍射
教学目的：1、通过对肥皂液薄膜干涉的分析和实验使学生理解薄膜干涉的原理。并对光的干涉现象加深认识。
2、通过举例使学生了解薄膜干涉在科学技术中的一些应用
3、从光的衍射实验中使学生对光的波动性有进一步的认识和理解。
重点内容：1、薄膜干涉的原理及实验
2、光的衍射条件
3、光的衍射图样
教学过程：
1、 复习
用某种单色光做双缝干涉实验，若两狭缝间相距0.1毫米，缝与光屏的距离是2米，已知屏上相邻两条暗纹之间的距离是1.3厘米，求这种色光的频率？(4.62×1014赫兹)
2、 讲授新课
引言：前节我们学习了光的干涉现象，在实验中由双缝发出的光波是同一光源产生的，因此它们是相干光波，从而得到了干涉现象。本节我们还要介绍薄膜产生相干光波而发生干涉的情况-----薄膜干涉。
1、薄膜干涉
（1）肥皂液薄膜干涉实验
1 介绍实验做法。强调肥皂薄膜必须竖直立放，并把液膜当成镜面从前面看火焰的反射后的虚像。
2 由学生两人一组做实验，注意观察火焰反射虚像中近似水平的明暗相间的条纹。
（2）分析明暗相间条纹的来源。
……虚线代表前表面反射
——实线代表后表面反射
介绍竖直放置的肥皂液薄膜由于重力作用而形成楔形薄膜。
强调指出图中所画的波都是反射波，是从楔形薄膜前表面和后表面分别反射的两列波叠加，这两列波是同一光源发出的，所以是相干波，由于同一水平线上的薄膜厚度近似相同，所以干涉后能产生水平的明暗条纹。
（3）若用白光照射，则在薄膜某一厚度的地方某一波长的光反射后增强，而另一些波长的光反射后弱，这样薄膜的像上就出现彩色条纹。在水面的油膜上常常看到彩色花纹就是由于油膜的各部分的厚度不均匀，从油膜的上表面和下表面分别反射的光发生干涉而形成的。
2、光的干涉在技术上的应用。
（1） 介绍干涉法检查镜面
（2） 介绍牛顿环构造
（3） 讲解镜片增透膜。
3、光的衍射。
引言：光的干涉现象证明了光具有波动性，为了进一步了解光的波动特性，我们下面将介绍光的衍射现象。
（1）、提问：什么是波的衍射？
产生明显的波的衍射要具备什么样的条件？（障碍物或小孔的尺寸跟波长相差不多）
怎样才能观察光的衍射现象？（必须使点光源（或线光源）发出的光通过非常小的孔（或是非常窄的狭缝））
（2）、光的衍射实验------单缝衍射。
使激光通过非常狭窄的缝，光线明显地偏离了原来的直进的方向，照在屏（或墙壁）上相当宽的区域，出现了明暗相间的条纹。
强调指出：
在单缝衍射图样里，
中央条纹最亮、最宽（见插图）
看课本单缝衍射照片：
狭缝越窄才出现明显的衍射。
小孔衍射可在屏上得到明暗相间的圆环。
介绍泊松亮斑实验。
说明光的衍射现象在光学发展史中对建立的波动说起了重要作用。
小结：
薄膜干涉的原理
光的衍射条件
要能区分单缝衍射和双缝干涉的图样。
作业：课本P236（1）（2）第5单元：全反射
教学要求:1、全反射现象及其发生条件;
2、＊临界角的计算；
3、全反射的应用。
重点和难点:全反射现象及其发生条件。理科综合可考虑全反射的应用。
教学用具:水槽、光源等。
教学过程:
一、光疏媒质与光密媒质
1、定义:
1)、光疏媒质:两种媒质中折射率较小的媒质叫做光疏媒质.
2)、光密媒质:两种媒质中折射率较大的媒质叫做光密媒质.
因,对光疏媒质,n较小,V较大. 对光密媒质,n较大,V较小.故也可以说,对于两种媒质,光在其中传播速度较大的是光疏媒质,光在其中传播速度较小的是光密媒质.反过来说,同一种光在光疏媒质中传播速度较大,在光密媒质中传播速度较小. 即：
对光疏介质 n较小 同一频率的光在其中传播的V较大；
对光密介质 n较大 同一频率的光在其中传播的V较小。
2、理解:
1)、光疏媒质光密媒质是相对而言的.只有对给定的两种媒质才能谈光疏媒质与光密媒质.没有绝对的光密媒质.
如：水、玻璃和金刚石三种介质比较，n水＝1.33 n玻璃＝1.5~1.9 n金刚石＝2.42。
对水而言，玻璃是光密介质；但对金刚石而言，玻璃则是光疏介质。
2)、光疏媒质与光密媒质的界定是以折射率为依据的,与媒质的其它属性(如密度等)无关.例如：水和酒精，n水＝1.33＜n酒精＝1.36，酒精相对于水而言是光密介质，但ρ水＞ρ酒。
二、全反射:
1、全反射：当光从光密媒质进入光疏媒质时,折射角大于入射角.当入射角增大到某一角度时,折射角等于900,此时,折射光完全消失入射光全部反回原来的媒质中,这种现象叫做全反射.
2、临界角:
1)、定义:光从光密媒质射向光疏媒质时,折射角等于900时的入射角,叫做临界角.用字母C表示.临界角是指光由光密媒质射向光疏媒质时,发生全反射形象时的最小入射角,是发生全反射的临界状态.当光由光密媒质射入光疏媒质时:
若入射角i若入射角i≥C,则发生全反射形象.
2)、临界角的计算:
A、任意两种媒质:n密、n疏: :n密对疏=,故临界角C==arcsin().
其中, :n密、n疏分别为光密媒质和光疏媒质的绝对折射率.
B、当光由某种媒质射入真空或空气时: .
3、发生全反射的条件:
1)、光从光密媒质射向光疏媒质;
2)、入射角大于或等于临界角,即i≥C.以上两个条件必须同时满足,缺一不可.
三、全反射的应用:
1、光导纤维—光纤通讯：
一种利用光的全反射原理制成的能传导光的玻璃丝,由
内芯和外套组成,直径只有几微米到100微米左右,内芯的折射
率大于外套的折射率.当光线射到光导纤维的端面上时,光线就
折射进入光导纤维内,经内芯与外套的界面发生多次全反射后
从光导纤维的另一端面射出,而不从外套散逸,故光能损耗极小. 图 1
如果把光导纤维聚集成束使其两端纤维排列的相对位置相同,这样的纤维束就可以传送图像,如图1所示.
利用光导纤维可以弯曲传光,传像,可制作各种潜望镜,医用内窥镜等.
如图2所示，一透明塑料棒的折射率为n,光线由棒的
一端面射入，当入射角i在一定范围内变化时，光将全部从另一端面射出。当入射角为i时，光在棒的内侧面恰好发生全反射。
由图可知，光在左端面折射时的折射角r=.
由折射定律得：。故有：
， 图 2
。所以只要，光将全部从右端面射出。
再如图3所示，一个横截面为矩形、折射率为n=1.5的
玻璃条被弯成900，一束平行光由A端面射入。若矩形边长
为d，则只要曲率半径R≥2d，光均能从B端射出。
由图可知，只要a光线能发生全反射，则所有从A端
入射的光均能发生全反射：sini=sinc==. 图 3
解得：R2d.可见，光纤通迅中，只要光导纤维弯曲满足R，则光导纤维可以足够细，楞弯成半圆及圆。
1、 蜃景的成因和规律：
夏天，在气压恒定的海面上，空气密度随高度增加而减小，对光的折射率也随之减小
从而形成一具有折射率梯度的空气层。当光线通过此空气层时，将发生偏转。如图4所示，设一束从远处景物A发出的光线a以入射角I由折射率为n处射入空气层。由折射定律有：nsini=n1sinr1……(1) n1sinr1=n2sinr2…….(2)
联立（1）、（2）式可得： nsini=n2sinr2 依此类推：nsini=ncsinc, sinc=sini.
可见，当n i一定时，从下层空气进入上层
空气的入射角不断增大，当增大到由某两层空气
的折射率决定的临界角时，就会全反射。
人在C处逆着C光线看，可看到经全反射
形成的倒立虚像；在B处逆着b光线看，也可
看到经折射形成的正立虚像。
总之。若人在较高处，看到的蜃景是由折射
形成的正立虚像；若人在较低处，看到的蜃景是
由折射和全反射形成的倒立虚像。
作业：P195(1)~(5)
《基础训练》第六节第16单元：光电效应
教学目的：1、了解光电效应产生的条件、特点和规律，及在科学技术上的应用。
2、光子的量子性、光的光子说及其建立过程。会运用爱因斯坦光电方程解释光电效 应现象。
3、培养学生运用新的物理模型。分析研究微观粒子行为规律，从而对宏观实验加以解释的能力。
教学过程：
一、导入新课
1、光电效应。
光的电磁说，使光的理论发展到相当完美的地步，取得了巨大成就，但是并不能解释所有的光现象，光电效应现象的出现，光的电磁说遇到了不可克服的困难。
演示光电效应实验：
锌板被光照后，验电器带正电，
说明从锌板表面上发射出电子
在光（包括不可见光）照射下
从物体发射出电子（光子）的现象叫做光电效应。
对光电效应的研究，得出如下结论
（1）任何一种金属，都有一个极限频率，入射光频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应
（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大（线性关系）
（3）入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的（ t﹤10-9秒）
（4）当入射光频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光强度成正比。
这就是光电效应的规律。
金属中的自由电子，由于受到晶格正离子的吸引，必须从外部获得足够能量才能从金属中逸出。
按照波动理论，光的能量是由光的强度决定的，而光的强度又是由光波的振幅决定的，跟频率无关。因此无论光的频率如何，只要光的强度足够大或照射时间足够长，都能使电子获得足够的能量产生光电效应。然而这跟实验结果是直接矛盾的，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。
2、光子说
1900年德国物理学家普朗克在研究“电磁场辐射的能量分布”时发现，只有认为电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，每一份的能量等于hr，理论计算的结果才能跟实验事实完全符合。
普朗克恒量h=6.63×10-34焦耳．秒
爱因斯坦在上述学说的启发下,于1905年提出光的光子说,在空间传播的光也不是连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光子,光子的能量与频率成正比.E=hr
光子说对光电效应的解释:
当光子照射到金属上时,它的能量可以被金属中某个电子全部吸收,电子吸收能量足够大,能克服金属内部的引力做功,离开金属表面逃逸出来,成为光电子.
根据能量守恒定律:
mv2/2=hr-W(光电方程)
mv2/2___光电子最大初动能
W______金属的逸出功
3、光电管
光电管是利用光电效应把光信号转化为电信号的器件
构造原理：
应用：自动化装置、有声电影、无线
电传真和光纤通信技术中
巩固练习：
1、 用可见光照射锌板，能否产生光电效应？
2、 用一红光照射铯材料，不产生光电效应，如果用一个凸透镜将红光聚焦到此金属上，并经历相当长时间，能否产生光电效应？为什么？
3、 有两束强度相同的光，以不同的入射角，分别入射到两块相同的金属板上，在相同的时间内，从金属板逸出的电子数目是否相等？
4、 在图中，直线PQ表示光电子的最大初动能与入射光频率r的变化关
（1） 图中哪一个值可确定普朗克恒量h。
（2） 图中哪一个线段表示极限频率r0的值。
（3） 图中哪一个线段相当于金属的逸出功W。光的干涉、薄膜干涉
教学目的
1．知识目标：
(1)认识光的干涉现象及产生光干涉的条件．
(2)理解光的干涉条纹形成原因，认识干涉条纹的特征．
(3)了解双缝干涉条纹的特点．
(4)知道薄膜干涉是如何获得相干光源的，了解薄膜干涉产生的原因，知道薄膜干涉在技术上的应用．
2．能力目标：
通过观察、实验，培养学生对物理现象的观察、表达、分析及概括能力．
3．情感目标：
通过介绍光的波动性的发现过程，渗透科学家认识事物的科学态度和辩证唯物主义观点．
教 具
透明发波水槽，投影仪，光的干涉演示仪，激光干涉演示仪，灯泡，多媒体，电脑动画课件，酒精灯，肥皂溶液，铁丝圈，食盐，火柴，空气尖劈，牛顿圈，照相机镜头．
教学过程
引入新课
【演示】通过投影仪演示水波的干涉现象，提问：
1．这是什么现象？
2．干涉图样中的“明”“暗”条纹是如何形成的？
3．是否任何两列波在传播空间相遇都会产生这样的现象？
引导学生在复习旧知识的基础上解释波的干涉现象是两列波在传播中相遇叠加而形成的，是波的特性，产生稳定干涉现象的条件是有相干波源——频率相等且振动情况相同的两列波，干涉图样中的“明”“暗”条纹就是相干波源叠加形成的振动“加强区”和振动“减弱区”．
提问：
1．光有波动性吗？能否产生干涉现象？
2．怎样得到光的干涉图样？
【板书】第一节 光的干涉
进行新课
引导学生思考：光若具有波动性，应会产生光的干涉现象，那么要得到稳定的干涉图样，必须具备什么前提条件呢？
由前面复习可知，必须要有相干光源及频率相同、振动情况相同的两列光波．
如何得到相干光波呢？可由学生先讨论．
【演示】将两个通有同频率交流电的单丝灯泡作为两个光源，放在光屏前面，如图21－1所示，移动屏与灯泡之间的距离．
现象：屏幕上看不到明暗相间的现象．
【演示】把两支同样的蜡烛点燃作为两个相同光源也看不到光的干涉现象
提问：为什么不能看到干涉图样？是光没有波动性还是没有满足相干光源的条件？
引导学生讨论后得到：两个独立热光源的光波相遇得不到干涉现象，是由于光无波动性，还是实验设计有错误，没有满足相干条件？历史上很长时间内人们一直认为光不是波，所以没有波动性，也不会产生干涉现象．直到19世纪英国物理学家托马斯·杨改进实验设计，在历史上第一次得到了相干光源．
【板书】一、双缝干涉
介绍实验装置——杨氏双缝干涉仪．
说明双缝距离很近，约为0.1mm，强调双缝S1、S2与单缝S的距离相等，所以两单缝S1、S2处光的振动不仅频率相同，而且总是同相的．如图21－2．
【演示】先用加有红色滤光片的双缝演示仪演示单色红光的干涉条纹．再用激光干涉演示仪演示得到一个更大的干涉图样让学生观察．增大双缝与屏的距离，可以看到条纹宽度和间距都增大．
通过观察，让学生总结干涉图样的特点．
【板书】1．双缝干涉现象：
(1)明暗相间的条纹；
(2)相邻的亮条纹等距，相邻的暗条纹——中央亮纹．
提问：为什么会出现这种现象？怎样用波动理论解释干涉条纹的形成？
【板书】2．波动理论解释
【电脑演示】两列频率相同、振动方向相同或相反的波在一直线上叠加的情形，如图21－3．
引导学生分析：
(1)两列机械波传播经同一位置时此点的运动仍在它的平衡位置附近做往复振动，位移随时间而改变．
(2)两列波传播经同一位置时，若两列波同相，此点的振动振幅变大，说明此点的振动加强了；若反相，此点的振幅变小，说明此点的振动减弱了．
【电脑演示】一列波由近及远传播时波峰、波谷在移动的示意图，如图21－4．
【电脑演示】两列频率相同、同相波由近及远传播时波峰、波谷示意图，如图21－5．
【挂图展示】双缝干涉示意图样，如图21－6．
引导学生分析：
(1)示意图是两列波在某一时刻峰谷位置分布图．
(2)在两列波峰峰、谷谷相遇点均是加强点；而峰谷相遇点均是减弱点．
(3)S1、S2连线中垂线上的点：振动在峰——平衡位置——谷——平衡位置——峰之间往复振动，是加强点．均是峰峰相遇或谷谷相遇，S1、S2中垂线两侧相距λ/4的两个对称位置的点，即两波峰谷相遇点，是削弱点，所在连线是削弱区．在S1、S2中垂线两侧更远相距λ/2的两个对称位置的点又是加强区……
小结：通过以上分析可知：振动加强区与减弱区的分布是相互间隔的，而且位置是不变的．反映在屏幕上：同相光叠加，光能量较强——亮；反相光叠加，光能量较弱——暗．得到亮暗间隔的干涉条纹．
【板书】若同相叠加，振幅增大，振动加强，光能增加，出现亮条纹；反之，出现暗条纹．
引导学生总结屏幕上出现亮、暗条纹的条件．以图21－6说明．
(1)实线a0上各点，S1、S2发出的光波到达此线上某点的路程差δ＝0．
实线a2(a2′)上各点，S1、S2发出的光波到达此线上某点的路程差δ＝λ．
实线a4(a4′)上各点，S1、S2发出的光波到达此线上某点的路程差δ＝2λ．
……
(2)虚线a1(a1′)上各点，S1、S2发出的光波到达此线上某点的路程差δ＝λ/2．
虚线a3(a3′)上各点，S1、S2发出的光波到达此线上某点的路程差δ＝3λ/2．
【板书】3．双缝干涉规律
回忆干涉实验现象，屏与双缝间距越大，条纹间距越大．从彩图2可以看出，用红光做实验时的间距比用蓝光时大，双缝间距离也与条纹间距有关，可见，条纹间距受哪些因素的影响？
引导学生回答：受光波波长λ，屏到双缝间距L，双缝间距离d的影响．(见图21－7)
定量推导：δ＝r2－r1
∵L＞＞d，L＞＞x，∴r2＋r1＝2L
∴r2－r1＝dx/L，即δ＝dx/L．
当δ＝k λ＝dx/L，k＝0，±1，±2，…，则x＝kLλ/d，出现亮条纹．
当δ＝(2k＋1)λ/2＝dx/L，k＝0，±1，±2，…，则x＝(2k＋1)Lλ/(2d)，出现暗条纹．
所以，相邻两条暗纹(或明纹)间的距离Δx＝Lλ/d．
【板书】(2)x＝Lkλ/d亮条纹位置(k＝0，1，2，…)
x＝(2k＋1)Lλ/(2d)暗条纹位置(k＝0，1，2，…)
相邻的条纹间距Δx＝Lλ/d．
思考题：能否测定一种单色光的波长？如何测定？
可测λ．
让学生猜测若用复色光源做双缝干涉试验，干涉图样将如何？
【演示】白光双缝干涉实验．
【板书】4．白光双缝干涉出现彩色条纹．
色条纹．
以上杨氏双缝干涉实验中相干光源的获得方法是采用“一分为二”法．产生亮、暗条纹的原因是由于不同位置光程差不同，两列波叠加后结果不同．
思考：是否有获得相干光源的其他途径？
【板书】二、薄膜干涉
【演示】肥皂液薄膜干涉实验．
(1)介绍做法：强调肥皂液薄膜必须竖直立放，并把液膜当成镜面从前面看火焰反射后的虚像．
(2)学生两人一组做实验，注意观察火焰反射虚像上近似水平的明暗相间的条纹．
提问：为什么会出现这种现象？
学生讨论后分析：
(1)火焰的反射像由薄膜前后两表面的反射光波叠加而成，这两列光波频率相同．
(2)从前后两表面上反射的光波存在光程差，其大小与薄膜厚度有关，厚度不同处光程差不同．
(3)由于重力作用，使肥皂薄膜形成上薄下厚楔形．上下位置不同，厚度不同．
(4)在薄膜某一厚度处，两列波反射回来恰是波峰和波峰、波谷和波谷叠加，使光波加强出现亮纹；而在另一厚度处，两列波的波峰和波谷叠加，使光波减弱出现暗条纹．
【演示】白光照射下出现彩色条纹．
【板书】1．从薄膜两表面反射的光波是相干光波，相干光波叠加形成干涉条纹．由于重力作用，薄膜上下厚度不等，因而反射的光波存在光程差．在单色光照下，看到明暗相间的条纹；在白光照射下，呈现彩色条纹．
2．薄膜干涉在技术上的应用．
(1)用干涉法检查平面．
原理：在被检平面与透明样板间垫一个薄片，使其间形成一个楔形的空气薄层．当用单色光从上面照射时，入射光从空气层的上、下表面反射出两列光波，于是从反射光中看到干涉条纹．
如果被检平面是平的，那么空气层厚度相同的各点分布在一条直线上，产生的干涉条纹是等距的平行线；如果被测表面有些地方不平，那么空气层的厚度相同的各点不再位于一条直线上，该处产生的干涉条纹就会发生弯曲．如图21－8(a，b，c)．
组织学生讨论：如何判断被检平面的凹凸情况？
根据同一条亮(暗)纹上各处空气层厚度不同，可知被检平面发生弯曲处的空气层厚度和同一条纹上未发生弯曲的地方空气层厚度相同．再根据弯曲方向与垫片位置可知空气层在弯曲线本该比同一条纹上其他位置厚一些还是薄一些．以上两点对比分析可判断出该处存在条纹凸起还是凹陷．
分析图21－8c中所示干涉图样，推测图中被检平面在条纹弯曲处的凹凸情况．
学生回答：由图a看到右边空气层比左边厚．由图c所示条纹向左弯曲，则弯曲处空气层厚度应该比同一条纹上其他位置空气层厚度小．而现在实际上是一样厚度．可见，该处一定存在凹陷．
[学生活动]让学生观察空气尖劈和牛顿环中的干涉图样，根据牛顿环中看到的不等距的明暗相间的圆环，推测牛顿环的结构．如图21－9．
【板书】(2)增透膜．
a．使用增透膜的原因．
我们用照相机照相或用某光学仪器观察时，常有这种情况：光线进入透镜后，一部分透射，还有相当一部分光线被界面反射．这样，使通过透镜射到底片或光屏上的光的能量减弱，影响了图像的清晰度．如图21－10．因此，必须减少反射光，增加透射光．
b．原理：利用薄膜干涉，在透镜表面涂一层薄膜(常用氟化镁)，当薄膜厚度等于入射光在薄膜中波长的1/4时，在薄膜的两个上表面反射的光，光程差恰等于半个波长，互相抵消，大大减少了光的反射损失，增强透射光的强度．这层薄膜叫增透膜．
提问：增透膜能否将所有反射光都抵消？
学生回答：由于入射光一般是白光，是由各种不同波长的单色光复合而成的．所以，增透膜不可能将所有波长的反射光都抵消．
提问：那么，怎样来确定增透膜的厚度？
回答：对于有特殊用途的光学元件，按需要增强的那种单色光的波长来确定增透膜的厚度．一般情况下，增透膜的厚度应使光谱中的绿色光(照相底片最敏感的光)在垂直入射时削弱反射光，而光谱两端的红色光和紫色光没有被显著削弱，所以从镜头反射回来的光主要是红色光和紫色光，因此照相机镜头看起来呈淡紫色．
【展示】照相机镜头．
引导学生总结获得相干光源的方法——“一分为二”法(分光法)．
【板书】三、获得相干光源的方法——“一分为二”法
【思考题】1．干涉条纹中的“暗”纹是不是能量损耗了，“明”纹是不是能量增强了？
2．增透膜增加入射光的能量了吗？
通过以上两个问题的思考与讨论，引导学生用能量转化与守恒的观点看待事物，认识干涉现象只有光波能量的重新分配．暗纹处光能量几乎为零，亮纹处能量较强．光能量增加并不是光的干涉可以产生能量，而是按波的传播规律，到达该处的光能量比较集中，而暗纹处基本没有光能量传到该处．
巩固练习
1．干涉实验中，用白光做光源，在屏上观察到彩色干涉条纹．若在双缝中的一缝前放一红色滤光片，另一缝前放一绿色滤光片，这时
[ ]
A．在屏上出现红色干涉条纹
B．在屏上出现绿色干涉条纹
C．在屏上出现红绿相间的干涉条纹
D．无干涉条纹
2．用某种单色光做双缝干涉实验，测定光的频率．已知两缝之间的距离为0.12mm，缝到屏的距离是1.95m，测出屏上第四条暗线到中央亮线的距离是3.8cm．计算该色光的频率．
参考答案
1．D 2．4.47×1014Hz
作业
1．复习本节内容．
2．把课本练习一第(1)、(2)、(3)题做在作业本上．
参考题
1．一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹，除中央白色亮纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是
[ ]
A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同
B．各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同
C．各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同
D．上述说法都不正确
2．关于光的干涉现象，下列说法正确的是
[ ]
A．在双缝干涉实验中，亮条纹的宽度是不等的
B．在双缝干涉实验中，把入射光由红色光换成紫色光，相邻亮条纹间距变宽
C．只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象
D．频率不相同的两列光也能发生干涉现象
3．某单色光由水射向空气时，下列说法正确的是
[ ]
A．频率不变，波长变短，波速变小
B．频率不变，波长变长，波速变大
C．频率变大，波长变长，波速变大
D．频率变小，波长不变，波速变小
4．在空气中做光的双缝干涉实验，双缝到光屏上p点的距离之差为0.6μm，若分别用频率v1＝5×1014Hz和v2＝7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝，则p点出现亮、暗纹的情况是下列所说的哪个？
[ ]
A．用频率为v1和v2的单色光分别照射双缝时，均出现亮条纹
B．用频率为v1和v2的单色光分别照射双缝时，均出现暗条纹
C．用频率为v1的单色光照射双缝时出现亮条纹，用频率为v2的单色光照射双缝时出现暗条纹
D．用频率为v1的单色光照射双缝时出现暗条纹，用频率为v2的单色光照射双缝时出现亮条纹
5．钠蒸气所发出的黄光，频率是5.1×1014Hz，它以45°入射角由空气射入玻璃后，折射角是30°，当它从空气射入玻璃中，光的传播速度和波长如何改变？改变多少？
参考答案
1．A 2．C 3．B 4．C 5．光速变小，Δv＝0.88×108m/s，波长变短，Δλ＝0.17×10-6m
说 明
1．如何用波动理论解释干涉条纹的形成是本节的难点，可通过复习“水波的干涉”，对比分析光的干涉条件和产生原理．在此过程中，消除学生头脑中的两个疑点：“为什么两个相同的灯泡或蜡烛不能产生干涉条纹”和“为什么在两个光源的照射下，屏幕上还会出现暗条纹”．同时，利用电脑动画演示干涉条纹的形成，有助于学生更加形象地认识光的干涉．最后，从能量的角度说明光的干涉只是光能量的重新分配，使学生对能量的转化与守恒思想有进一步的认识．
2．引导学生寻找获得相干光源的方法是本节的又一难点．可结合双缝干涉知识，从光程差入手分析薄膜干涉的产生原理，对比双缝干涉和薄膜干涉，总结用“一分为二”的方法来获得相干光源．从能量守恒角度解释增透膜原理，消除学生头脑中的疑点：增透膜是增强了入射光的能量吗？
3．本节内容较多，需分两课时进行．第15单元：光谱和光谱分析
教学目的：1、掌握光谱的种类、产生条件及观察方法（包括分光镜的构造原理）
2、了解光谱分析的原理、方法、特点和应用
3、初步理解原子光谱规律性，是原子内部结构规律性的宏观表现
教具：分光镜、小电珠、酒精灯、食盐、氢光谱管、感应圈、电源
教学过程
1、 复习提问
什么是光的色散？红外线、可见光、紫外线三种电磁波，它们产生的机理是什么？
2、 导入新课
光波是由原子内部电子受到激发后产生的，由于各种物质的原子内部电子运动情况不同，所以它们发射的光波也不相同，都具有自已的特性。因此，研究物体的发光或吸收光情况，就可以了解它的化学组成，方法是通过光谱的观察，进行光谱分析。
首先熟悉一下，观察光谱的工具----分光镜的构造原理。如图所示，由平行光管A、三棱镜P和望远镜筒B组成的。
如在MN处放有照相底片的装置就是一台摄谱仪。
1、 分组分批观察不同光源产生的光谱。
（1） 小电珠发光
（2） 酒精灯芯放些食盐，钠蒸气发光。
（3） 接高压直流电源的氢光谱管。
2、 学生区分三种光源的光谱的不同特点。
（一）发射光谱
发射光谱——物体发光直接产生的光谱
连续光谱——由连续分布的一切波长的光（一切单色光）组成的光谱。由炽热的固体、液体及高压气体产生（产生条件）
明线光谱——由一些不连续的亮线组成的光谱。通常气压下，炽热的气体（稀薄气体）或金属蒸气产生的光谱，由游离状态的原子的发射而产生的，所以也叫原子光谱。
实验证明：每种元素的原子都有一定的明线光谱，每种原子只能发出具有本射特性的某些波长的光，因此，明线光谱的谱线叫做原子的特征谱线。
（二）吸收光谱
吸收光谱——高温物体发出白光，通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱（条件）
实验证明：各种原子的吸收光谱中的每一条暗线，都跟该种原子的明线光谱中的一条明线相对应。这表明，低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光（特点）
因此，吸收光谱中的暗线，也就是原子的特征谱线，只是通常看到的要比明线光谱中少一些。
2、光谱分析
光谱分析——由于每种原子都有自已的特征谱线，根据原子光谱来鉴别物质和确定它的化学组成的方法叫做光谱分析。
优点：非常灵敏而且迅速
应用：在科技中有广泛的应用。如检查半导体材料硅或锗的纯度。
历史上铷和铯的最初发现是19世纪初，研究太阳光谱，确定了太阳大气层中含有几十种元素
课后思考：1、为什么用光谱分析的方法可以鉴别物质的化学组成？
2、一个光强可调的平行光筒，发出一束平行光，通过钠的炽热蒸气，用分光镜观察它的光谱，是在连续光谱的明亮背景上出现了两条挨得很近的暗线。如果把平行光筒发光强度逐渐减弱下去。试问你所看到的光谱，将会发生怎样的变化？第4单元：光的折射
教学要求:1、折射定律；2、绝对折射率和相对折射率；3、反射与折射的能量分配
重点和难点:1、对折射定律的理解；
2、对绝对折射率和相对折射率的理解；
3、用折射定律和能量关系分析相关光学现象。
教学用具:平面镜、透明玻璃、蜡烛等。
教学过程:
一、光的折射
1、定义:光由一种媒质进入另一种媒质或在同一种不均匀媒质中传播时,方向发生偏折的现象叫做光的折射。
2、图示:如图1所示,AO为入射光线,O为入射点,OB为反射光线,
OC为折射光线.
1)、入射角:入射光线与法线间的夹角i叫做入射角.
2)、折射角:折射光线与法线间的夹角r叫做折射角.
3、折射定律:
1)、内容:折射光线位于入射光线与法线所决定的平面内,折射光线
和入射光线分别位于法线两侧.
2)、数学表达式:入射角的正弦与折射角的正弦成正比,即. 图 1
这就是光的折射定律,也称斯涅尔定律（斯涅尔是荷兰数学家）
二、相对折射率与绝对折射率
1、相对折射率:光从一种媒质斜射入第二种媒质发生折射时,入射角i的正弦与折射角r的正弦之比,对于给定的两种媒质来说是一个常数,用表示,。常数称为第二种媒质对第一种媒质的相对折射率。
2、绝对折射率:任意一种媒质对真空的相对折射率称为这种媒质的绝对折射率,简称这种媒质的折射率,用表示.通常说某种媒质的折射率即是指它的绝对折射率,也就是它对真空的相对折射率.
3、相对折射率与绝对折射率的关系:
实验表明:第二种媒质对第一种媒质的相对折射率等于光在第一种媒质中的传播速度V1与光在第二种媒质中的传播速度V2之比,即.
由此可得某种媒质的折射率,C为真空中的光速。进而可得:
,即第二种媒质对第一种媒质的相对折射率等于第二种媒质的绝对折率与第一种媒质的绝对折射率之比。光在任何媒质中的速度都小于光在真空中的速度，即V＜C，所以任何媒质的折射率n=都大于1。
光在空气中的速度与光在真空中的速度相差很小，故空气的折射率n=。若把真空也看作一种媒质,则真空的折射率为。
三、光路的可逆性
在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。
当光由空气进入玻璃，发生折射现象时，如图1中光路反向，有： =n>1,故i＞r。
即当光由真空或空气进入其它媒质时，入射角大于折射率。当一束光沿CO入射时，其中一部分光将沿AO折射。所以光从某种媒质射入真空或空气时，折射角大于入射角。
四、视深和视高
1、 视深公式:
如图2所示，一个物点位于折射率为n的媒质中h0深处，当在媒质界面正上方观察时，物体的视深为：h=。
略证：根据光路可逆和折射定律：n=
一般瞳孔的线度d=2～3毫米，因此i和r都非常小，则
sinitgi=,sinrtgr=。故有n==
可见：视深比实深小。
2、 视高公式:
如果从折射率为n的媒质中，观察正上方距液面
高为h0的物点，则视高为h=nh0。
略证：如图3所示，根据折射定律有n= 图 2
i、r很小，故近似有: sinitgi=
h=h0
sinrtgr=
可见：视高比实高大。
3、视深与视高公式的应用：
利用视深与视高公式，不仅可以极为简捷地测定
媒质的折射率，而且还可以很方便地分析和解决与视深 图 3
和视高有关的各种问题。
例：如图4所示，紧贴矩形玻璃砖右端插一颗大头针，在距左端l1=3厘米的O处观察大头针D的像D’。若测出像距右端l2=4厘米，玻璃砖厚度L＝14厘米。试估算玻璃砖的折射率。
解析：根据视深公式 h=。h0＝L，h=L－l2，
所以玻璃砖的折射率为 n=＝＝1.4
可见视深和视高都与观察点的位置无关（只要垂直观察），
观察点到界面的距离l1是多余的无关条件。
作业：P188（1）～（4）
《基础训练》第五节第9单元：透镜成像公式
教学目的：在学生掌握透镜成像作图法的基础上，推导透镜公式，领会透镜公式的意义，掌握透镜公式的应用。能够把透镜公式中所反映的规律与透镜实验和透镜成像的作图统一起来。
教学难点：透镜成像公式中的v 的正负符号和焦距f的正负符号的规定和应用
教学过程：
1、 复习提问
为了作图方便起见，往往使物体的一端落在主轴上。这样，只须求出物体一个端点的像，整个像的大小、倒正、虚实和位置也就确定了。请三个学生到黑板前用透镜成像的作图法，画出三个图中物体AB的像。
二、引入新课：根据以上作图，运用几何知
识，可以推导出物距u、像距v和焦距f之
间的关系式；还可以推导出像长放大率的公
式。
三、讲授新课
给学生所作图中的像标出A1、B1，给像距、物距、焦距分别标上u、v、f。利用几何知识推导出：
凸透镜成实像公式：
1/f=1/u+1/v
利用提问时学生画出的凸透镜成虚像和凹透镜成虚
像的光路图推导出他们的成像公式：
凸透镜成虚像公式：
1/f=1/u-1/v
凹透镜成虚像公式：
1/v-1/f=1/u
如果虚像的像距取负值；凹透镜有虚焦点，凹透镜的焦距取负值，透镜成像公式可以统一为：
1/f=1/u+1/v
说明：（1）、该公式适用于各种透镜，在运用此公式解题时，如果成的是虚像，则像距应以负值代入；如果是凹透镜，焦距也应以负值代入。相反，通过计算，得出某像的像距是负值，其像必为虚像；得出某透镜的焦距为负值，该透镜必为凹透镜。
（2）、根据图中相似三角形对应边成比例的关系，很容易得出：
像的放大率m=v/u （v取绝对值）
四、巩固新课
例题分析：
例一、某透镜所成正立像的长度是物体的5倍，已知像和物体相距16厘米，求该透匀的焦距？
（15厘米）
例二、照像机是应用凸透镜成像的原理拍摄远处物体的缩小实像的（如图）身高1.70米的人,照相时距照相机的镜头4.00米,照得的是高5.95厘米的全身像.照相机镜头的焦距有多大
作业：P211（1）~（4）第18单元：玻尔的原子模型 能级
教学要求：了解玻尔原子理论的主要内容
知道卢瑟福原子模型的困难，
了解玻尔原子理论的主要内容，
了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念。
教学重点：玻尔的原子模型 能级
教学过程：
（一）课题引入：卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾
（三）新授：
1、玻尔的原子理论（1913年 丹麦玻尔）
（1） 定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态之中，在这些状态中能量是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。
（2） 跃迁假设：原子从一种定态（设能量为E2）跃迁到另一种假定态（设能量为E1）时
它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即
hν=E2-E1
(3) 轨道假设：原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道，由于原子的能量状态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的，即电子不能在任意半径的轨道上运行，只有满足下列条件的轨道才是可能的：轨道的半径r跟电子的动量mv的乘积等于h/2π的整数倍，即
mvr=nh/2π，n=1，2，3，······
式中n的是正整数，叫量子数，这种现象叫做轨道的量子化假设。
2、氢原子的大小和能级
(1) 大小：氢原子的电子的各条可能轨道的半径rn： rn=n2r1,
r1代表第一条（离核最近的一条）可能轨道的半径
r1=0.53×10-10 m
例：n=2, r2=2.12×10-10 m
（2）能级：①原子在各个定态时的能量值En称为原子的能级。它对应电子在各条可能轨道上运动时的能量En（包括动能和势能） En=E1/n2 n=1,2,3,······
E1代表电子在第一条可能轨道上运动时的能量
E1=-13.6eV
注意：计算能量时取离核无限远处的电势能为零，电子带负电，在正电荷的场中为负值，电子的动能为电势能绝对值的一半，总能量为负值。
例：n=2,E2=-3.4eV, n=3,E3=-1.51eV, n=4,E4=-0.85eV,……
②基态和激发态
基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态，叫基态
激发态：原子处于较高能级时，电子在离核较远的轨道上运动，这种定态，叫激发态
(3)原子发光：原子从基态向激发态跃迁的过程是吸收能量的过程。原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，吸收或辐射的能量恰等于发生跃迁的两能级之差。
说明：氢原子中只有一个核外电子，
这个电子在某个时刻只能在某个可能
轨道上，或者说在某个时间内，由某
轨道跃迁到另一轨道——可能情况只
有一种。可是，通常容器盛有的氢气
，总是千千万万个原子在一起，这些
原子核外电子的跃迁时，就会有各种
情况出现了。但是这些跃迁不外乎是
能级图中表示出来的那些情况。
（四）小结
1、玻尔的原子理论
2、氢原子的大小和能级
（五）课堂练习：课本：练习二（1）
作业：练习二（2）（3）
电子绕核运动（有加速度）
辐射电磁波 频率等于绕核运行的频率
能量减少、轨道半径减少 频率变化
电子沿螺旋线轨道落入原子核 原子光谱应为连续光谱
（矛盾：实际上是不连续的亮线）
原子是不稳定的
（矛盾：实际上原子是稳定的）第2单元：光的反射 平面镜
教学要求:1、反射定律的理解和应用；
2、平面镜成像的特点和作图方法。
3、能用作图方法和几何知识分析平面镜对光路的控制和成像问题。
重点和难点:1、反射定律的理解和应用；
2、平面镜成像的特点和作图方法。
3、能用作图方法和几何知识分析平面镜对光路的控制和成像问题。
教学用具:平面镜、蜡烛等。
教学过程:
一、光的反射
1、定义:光射到两种媒质的分界面上时，有一部分光改变传播方向，回到原媒质中内继续传播,这种现象叫做光的反射.
注意：1）、反射发生在两种媒质的分界面上；
2）、一般说来，只有一部分光反回到原媒质中，即反射光，另一部分光也改变了方向，但进入了第二种媒质，即折射光；特殊情况，在发生全反射时，入射光全部反回到原媒质。
2、光的反射现象的普遍性
光射到任何物体表面，都要发生反射现象（绝对黑体除外，理想条件下，绝对黑体能吸收所有的电磁辐射）。
3、反射定律:
1）、内容: 反射光线跟入射光线和法线在同一平面上，反射光线和入射光线分别位于法线两侧，反射角等于入射角。
2）、图示:: 如图1所示，AO叫入射光线；O点叫入射点；
OB叫反射光线；ON叫法线；∠AON＝i，
叫做入射角；∠BON＝r，叫做反射角；r＝i。
3）、特点:
A、在反射现象中,光路是可逆的;
B、无论反射面是平面还是曲面,光的反射都遵从反射定律.
4、分类:
1）、镜面反射: 光滑平面上的反射现象叫做镜面反射。
2）、漫反射: 发生在粗糙平面上的反射现象叫做漫反射。镜面反射和漫反射都遵从反射定律。
二、平面镜：
1、定义：反射面为平面的镜子叫做平面镜。
2、平面镜的光学特点：不改变入射光束的性质。
1）、入射光束是平行光束，反射光束仍然是平行光束；
2）、入射光束是会聚光束反射光束仍然是会聚光束；
3）、入射光束是发散光束反射光束仍然是发散光束。
3、平面镜成像：如图所示。
1）、遵从反射定律；
2）、像在平面镜的后面，是正立等大的虚像，物像关于镜面对称。（平面镜成像仍然遵从成像公式，f＝∞，V＝－u，|v|＝|u|）
3)、像与物方位关系:上下不颠倒,左右要交换.
4、平面镜成像作图法
1)、反射定律法：从物点作任意两条入射光线，
根据反射定律作其反射光线，两反射光线的反
向延长线的交点。如图2－7－5。
2）、对称法：作物点到镜面的垂线，在此垂面
上镜面的另一侧截取与物点到镜面距离相等的
点为虚像点。
5、平面镜对光路的控制：
1）、在入射光线方向保持不变的情况下，使把射镜
旋转θ角，则反射光线将偏转2θ角。
如图2－7－7。
略证：根据反射定律有： ……(1)
………(2)
(2)- (1) 得:
这就是光放大的原理。（参见B3P87，卡文迪许扭秤）。
例：如图所示，入射光线AO从地面竖直地射向离地
面30米高的水平放置的平面镜上，如将镜面绕水
平转轴转过150角，则反射光线将反射到离光源
m的B点处。
2）、互成角度的两个平面镜对光路的控制规律：两平面镜成
θ角，入射光线a经过两次反射，最后的出射光线b与
入射光线a的夹角为2θ.如图所示.
略证：由反射定律和几何关系得：
,
又,
故.
三、有关平面镜成像的常见应用：
1、解钟表在平面镜中成像间题五法
1）、反面观察法：从像所在纸面的背面，对着光亮处观察, 所观察到的时刻即为实际时刻.
2)、对称作图法:(平面镜成像特点:上下不颠倒,左右要交换.)以12点和6点的连线为对称轴,作出象的时针和分针的对称图形,所指示即为实际时刻.
3)、逆向读数法:将平面镜中象的时刻按逆时针方向读数.
4)、减去象数法:由对称作图法可知,实际时刻与象的指示时刻之和为12,因此12减去象所示时
刻(按习惯读数)即为实际时刻.
5)、再次成像法:手持纸面,使纸面上的象再次在平面镜中成像,则此时镜中的象所示时刻即为
实际时刻.
2、两个互成角度的平面镜对一个实物成像个数的问题:若两平面镜间的夹角为θ,则
1)、当不是整数时,成像个数为个;
2)、当为是整数时,成像个数为个. 以上仅限于一般情况,特殊情况需作图讨论.
同步练习：
1、一人站在平面镜前1.5m处,这个人向镜子前进了0.5m，人和像之间的距离为：
A、1m； B、1.5m ； C、2m ； D、2.5m。
2、关于光的反射下列说法中错误的是
A、反射光线跟入射光线在同一平面上，反射光线和入射光线分居法线的两侧；
B、镜面反射指反射角等于入射角，是有规律的反射；漫反射时反射角不等于入射角，是无确定方向的反射；
C、当入射光线与界面的夹角为300时，反射角一定是300；
D、当入射光线与界面成角900时，反射角为00。
3、下面哪些现象是漫反射引起的：
A、能从不同方向看到光源； B、通过水面看到物体的像；
C、晚上在灯下看书会看到纸面上发出刺眼的光泽；D、能从不同方向看清电影银幕上的像。
4、平面镜成像的特点是：
A、像位于镜后，是正立的虚像； B、镜后的像距等于镜前的物距；
C、像的大小跟物体的大小相等； D、如果把物体移近镜面，则像逐渐变大。
5、平面镜反射一束光，如果镜面绕过入射点且垂直于入射光线和法线所决定的平面的轴转动角，则反射光线将：
A、保持原来的位置； B、转过角； C、转过2角； D、转过4角。
6、一个人从远处走向一面竖直放置的平面镜，他在镜中的像的大小变化情况是：
A、逐渐变大； B、逐渐变小： C、大小不变； D、无法确定。
7、测量微小电流的仪器,一般不用指针的偏转来指示读数
而是象图3所示,在仪器的可动部分安装一个小平面镜M,让光源S
发出一束光射M上,光线经M反射后射到离镜较远的标尺N上.当电
流为零时,反射光线指在标尺的中央零刻度处;当有微小电流时,仪器
的可动部分就带着小平面镜M转动一小角度,使反射光线偏离标尺零
点而指在某一刻度处,用反射光线在标尺上指示的位置来显示电流的
大小.反射光线就象一根无质量的指针.如果M到N的距离l=0.5m,当
M转动20时,反射光线在标尺上的位置将移动多少厘米 想一想,仪器用小平面镜的反射光线来代替普通灵敏电流计的指针来指示读数有什么优点 第14单元：光的电磁说电磁波谱
教学目的：1、了解光的电磁说及建立过程；
2、了解各种电磁波在本质上是相同的。它们的行为服从共同的规律。由于频率不同而呈现出的不同特性。并熟悉它们的不同应用。
教学过程：
1、 复习提问
光具有波动性，它是以什么实验事实为依据的？
2、 导入新课
1、光的电磁说
19世纪初，光的波动说获得很大成功，逐渐得到人们公认。
但是当时人们把光波看成象机械波，需要有传播的媒介，曾假设在宇宙空间充满一种特殊物质“以太”，“以太”应具有的性质，一是很大的弹性（甚至象钢一样）二是极小的密度（比空气要稀薄得多），然而各种证明“以太”存在的实验结果都是否定的，这就使光的波动说在传播媒介问题上陷入了困境。
19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦提出电磁场的理论，预见了电磁波的存在，并提出电磁波是横波，传播的速度等于光速，根据它跟光波的这些相似性，指出“光波是一种电磁波”-----光的电磁说。
1888年赫兹用实验证实了电磁波的存在，测得它传播的速度等于光速，与麦克斯韦的预言符合得相当好，证实了光的电磁说是正确的。
2、电磁波谱
我们已知无线电波是电磁波，其波长范围以几十千米到几毫米，又已知光波也是电磁波，其波长不到1微米，可见电磁波是一个很大的家族，作用于我们眼睛并引起视觉的部分，只是一个很窄的波段，称可见光，在可见光波范围外还存在大量的不可见光，如红外线、紫外线等等。
（一）、红外线
发现过程：
1800年英国物理学家赫谢耳用灵敏温度计研究光谱各色光的热作用时，把温度计移至红光区域外侧，发现温度更高，说明这里存在一种不可见的射线，后来就叫做红外线。（用棱镜显示可见谱）
特点：最显著的是热作用
应 用：
（1）红外线加热，这种加热方式优点是能使物体内部发热，加热效率高，效果好。
（2）红外摄影，（远距离摄影、高空摄影、卫星地面摄影）这种摄影不受白天黑夜的限制。
（3）红外线成像（夜视仪）可以在漆黑的夜间能看见目标。
（4）红外遥感，可以在飞机或卫星上戡测地热，寻找水源、监测森林火情，估计家农作物的长势和收成，预报台风、寒潮。
（二）、紫外线
发现过程：
1801年德国的物理学家里特，发现在紫外区放置的照相底板感光，荧光物质发光。
特性：主要作用是化学作用，还有很强的荧光效应，杀菌消毒作用。
应用：
（1） 紫外照相，可辨别出很细微差别，如可以清晰地分辨出留在纸上的指纹。
（2） 照明和诱杀害虫的日光灯，黑光灯。
（3） 医院里病房和手术室的消毒。
（4） 治疗皮肤病，硬骨病。
（三）、伦琴射线
发现过程：1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线的性质时，发现阴极射线（高速电子流）射到玻璃壁上，管壁会发出一种看不见的射线，伦琴把它叫做X射线。
产生条件：高速电子流射到任体固体上，都会产生X射线。
特性：穿透本领很强。
应用：
（1） 工业上金属探伤
（2） 医疗上透视人体。
此外还有比伦琴射线波长更短的电磁波，如放射性元素放出的r射线
（四）、电磁波谱
无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、r射线合起来构成了范围广阔的电磁波谱。
从无线电波到r射线，都是本质相同的电磁波，它们的行为服从共同的规律，另一方面由频率或波长的不同而又表现出不同的特性，如波长越长的无线电波，很容易表现出干涉、衍射等现象，随波长越来越短的可见光、紫外线、X射线、r射线要观察到它们的干涉、衍射现象、就越来越困难了。
（五）、电磁波产生的机理
无线电波：产生于振荡电路中。
红 外 线：原子的外层电子受到激发后产生的
可 见 光：同线外线
紫 外 线：同红外线
伦琴射线：原子内层电子受到激发而产生的
r 射 线：原子核受到激发后产生的
巩固练习：
1、光的电磁说，解决了光的波动说在光波的（ ）上所遇到的困难，它把（ ）现象和（ ）现象统一起来，指出它们的一致性。
2、按频率大小排列的各种电磁波是（ ）。其中频率越（ ）的电磁波，就越容易出现干涉和衍射现象。第八节 透镜
教学目的：1、结合棱镜的折规律，认识凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用，了解两类透镜对光束的控制作用；
2、知道薄透镜的主轴、光心、焦点和焦距的含义和特点；
3、从实验获得对两类透镜成象规律初步明确的认识，理解实像、虚像的成因、条件及观察方法，为后面定量研究透镜成规律作好认识上的准备。
重点难点：1、重点是两类透镜对光的作用，薄透镜的有关概念，透镜成像的实验规律。
2、难点是光心概念，透镜对光束作用的深入理解，实像和虚像的成因及观察方法。
课时分配：第一课时：透镜分类及透镜对光束的作用；第二课：两种透镜成像的实验规律。
教学过程：
1、 提问：学生作图（两学生在黑板上、其他在纸上作）画出通过各透明块的折射光线
小结：（1）、光线通过透明块1、2、1，、2，与棱镜折光情况类似，射出光向底面偏折，其中透明块1和1，的折射棱角（两折切面间的夹角）较2和2，的大，所以对入射光的偏折角也较大；（2）、光线通过透明块3（中心部位）与透明平行板折射情况类似，射出的光线方向不改变，由于入射光线垂直于界面，所以射出光的侧移为零，仍原路进行。
2、 新课讲授：
从提出的问题引伸：如果透明体的两个折射面为两部分球面（或其一为平面，其一为球面）则此透明体称作“透镜”
1、 介绍两类透镜。（图示并出示实物）
凸透镜：中心部分比边缘厚的透镜叫做凸透镜
凹透镜：中心部分比边缘薄的透镜叫做凹透镜
2、结合上述提问过渡，初步了解两类透镜对平行光束的作用。（图示）
明确：凸透镜对光束起会聚作用（会聚透镜）；凹透镜对光束起发散作用（发散透镜）
3、介绍有关描述透镜的概念
（1） 薄透镜：指厚度<<球面曲率半径的透镜
（2） 光轴：过两球面曲率中心的直线（只一条；光线沿主轴通过透镜，方向不变没有移）
（3） 光心：是主光轴的一个特定点，即各光轴的共同交点。位置因镜而异要具体分析，对于对称的双凸、双凹透镜，光心正在中央厚度一处半。（光心的重要质是：还是通过光心的光线，光的传播方向不改变。）
（4） 焦点、焦距：凸透镜的焦点：指平行于主轴的近轴光束折射后都会聚透镜的另一侧主轴上的一点，为这些实际光线所交之点，因此是实焦点（F）显然一个凸透镜有两个实焦点，且对称于光心——光心到焦点的距离叫做焦距（f）；凹透镜的焦点：平行于主轴的近轴光束经凹透镜后的折射光束是发散的，反向延长线所交之点才是凹透镜的焦点（F）显然与入射光在透镜的同一侧。如果使折射光束直接入眼，则会认为光似来源于F点，因此是虚焦点，一个凹透镜同样有两个虚焦点且关于心对称——光心到焦点的距离叫做焦距（f）
4、两类透镜的符号表示法（图示）
3、 巩固新课：
1、 从透镜的有关概念中能否找出几条比较特殊的入射击光线？（图示）
2、 注意领会透镜对光束的会聚作用和发散作用。并非仅看折射光形成会聚光束还是发散光束来确定透镜所起的作用。（图示）
四、提问：
1、 凸透镜对光束有什么作用？在下述两图中是怎样体现的？在图8（2）中眼所看到的光束好象是从哪一点直接发出的？
2、 凹透镜对光束有什么作用？在下述两图中是怎样体现的？在图9（2）中眼所看到的光束好象是从哪一点直接发出的？
小结提问：并联系平面镜反射光束成虚像的观察方法初步了解透镜折射光束成虚像的情况。
五、总结并举例应用：
指出利用透镜成像是透镜的一大功能。举照像机、电影放映机、放大镜等实例说明透成像应用的广泛。明确在高中对透镜成像规律的研究从三个方面进行：1。实验观察、定性了解；2。成像作图、深入领会；3。公式计算、全面讨论。本节先用实验研究透镜成像情况。
演示实验：
1、 凸透镜成像：
2、 凹透镜成像：
说明：实像、虚像的含义；折射光束成实像或虚像的条件；观察方法。
（1）、关于实像：从同一物点发出的发散光束经透镜折射形成会聚光束后如能会聚于一点，则这一由实际光束会聚而成的光点就是对应物点的实像。观察方法：所成实像可直接用眼观察（可在下一节介绍）也可用光屏承接后观察。
（2）、关于虚像：可联第平面镜反射光束成虚像的原理对比理解。同一物点发出的发散光束经透镜折射后仍形成发散光束。当我们注视入眼发散光束的反向延长线的交点处——虚像所在位置——就能看清虚像。
作业：P207.(1)~(5)作在课本上
物距u的范围 像距v的范围 像的性质 观察方法 实例
∞＞u＞2f
2f＞u＞f
f＞u＞0
物距u的范围 像距v的范围 像的性质 观察方法 实例第17单元：原子的核式结构的发现
教学目的：1、使学生掌握α粒子散射实验的结果和由此而提出的原子的核式结构学说。
2、根据α粒子散射实验，否定了汤姆生的原子模型，确立了原子的核式结构学说，使学生更好地理解实验和理论的关系，了解原子物理的研究方法是在实验的基础上进行科学分析。
3、培养学生由现象的分析而归纳结论的逻辑推理能力，提高学生的阅读能力和表达能力。
4、通过对原子结构的认识过程的学习，使学生认识到人类对微观世界的认识是不断定扩大和加深的，从而进行辩证唯物主义教育。
第一课时
1、 引入新课
个绍本章的中心内容和学习方法
这章是高二物理的最后一章，包括原子结构、原子核的组成和原子能等内容。原子是微小的，无法直接观察它的内部结构，实验中研究原子的有效办法是利用高能粒子去碰撞原子，引起某些可能观察到的现象，从分析这些现象的过程中逐步探索认识原子的内部结构和规律。在这一章中重点讲述了人类是在哪些实验基础上认识原子结构和原子核组成的。怎样在实验与理论的相互推动下，使认识不断发展不断深入的。
这一章的特点是内容较抽象，缺少实验演示，定性说明多。同学们学习本章时要发挥想象力，要重视概念和理论的实验基础，以及理论的产生过程。要掌握有关的计算问题，学习科学家的思维过程。
2、 讲授新课
1、19世纪末以前，人们认为原子是不可再分的。
公元前5世纪，希腊哲学家提出物质是由不可分的微粒（原子）组成的。不过没有实验根据。一百多前，人们从化学实验中知道，物质由分子组成，分子由原子组成。因在化学反应中原子的种类和数目不变，使人们认为原子是组成物质的最小微粒，是不能再分的。
2、电子的发现。
（1）介绍阴极射线：在封闭的玻璃管内有两个电极，抽出管内的空气（压强在10-2mmHg以下）。当两极间加高压时，从阴极发出一种射线叫阴极射线，它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光。在19世纪70年代已有人提出它是带负电的粒子流，但实验证据不足。
（2）1897年英国科学家汤姆生利用阴极射线在电场中和磁场中的偏转的实验证明了阴极射线是带负的的粒子流。
（3）1897年汤姆生进一步测定了阴极射线粒子的荷质比e/m，发现不同物质组成的阴极发出的射线都有相同的e/m值。表明这种带电粒子是一切不同元素的原子的共同组成部分，称它为电子。
汤姆生测得电子的荷质比e/m约是氢离子荷质比的二千倍，又测得二者电量基本相同，由此可知电子的质量约是氢离子质量的二千分之一，电子比原子的质量小得多。
电子的发现证明了原子是可分的
后来发现光电效应等都从物质原子中击出了电子。
3、汤姆生原子模型。
原子内有带负电的电子，但原子是中性的，所以原子里必定还有带正电的部分，并且正电荷的总量和电子的总电量必定相等，那么它们是怎样组成的原子的呢？
20世纪初科学家们提出了很多种原子模型。其中最有影响的是汤姆生模型。但后来被一个新的实验事实否定了，而卢瑟福却根据这一实验事实提出了原子的核式结构学说。
{让学生阅读课本第九章第一节，汤姆生模型和α粒子散射实验装置和实验结果}
提问学生：汤姆生模型是什么样的？让学生在黑板上画出示意图
第二课时
4、α粒子的散射实验。
（1）1909-1911年英国物理学家卢瑟福和他的助手盖革，学生马斯登等做了用α粒子轰击薄金箔的实验。
α粒子：带正电，电量是电子电量的2倍，质量约是氢原子的4倍，约是电子质量的7000倍。从放射性元素中放射出来的α粒子动能很大，射出速度达107米/秒，α粒子打到荧光屏上能产生一个闪烁的亮点，可用显微镜观察。
（2）介绍α粒子散射实验装置各部分的名称和作用。
放射源：钋放在带小孔的铅盒中，能放射α粒子。
金 箔：厚度极小，可至1微米（虽然很薄但仍有几千层原子）。
显微镜：能够围绕金箔在水平面内转动。
荧光屏：玻璃片上涂有荧光物质硫化锌，装在显微镜上。
（3）介绍实验过程：
①、钋放出的α粒子从铅盒小孔射出，形成很细的束射线，射到荧光屏上产生闪光，通过显微镜观察。
②、放上金箔F，观察α粒子穿过金箔打到荧光屏上发出的闪光。
③、转动显微镜和荧光屏，在不同偏转角θ处观察，可看到α粒子的散射现象。
（4）介绍实验结果（可由学生回答）
1、 绝大数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转。
2、 散射的α粒子的数目随着θ角的增大而很快地减少。有极少数α粒子的偏转角θ超过了900，有的甚至几乎达到1800，象是被金箔弹回来。
（5）汤姆生原子模型不能解释α粒子的散射实验结果中的大角度散射现象，因而被否定。
（6）为了解释α粒子的散射实验结果，卢瑟福在1911年提出了原子的核式结构学说：
在原子的中心有一个很的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。
思考：①用原子的核式结构学说解释：α粒子的散射实验中为什么绝大多数α粒子仍沿原方向前进，只有极少数发生大角度偏转？
②为什么卢瑟福认为电子一定要绕核旋转？
作业：P260（1）（2）
EMBED Imaging.Document第19单元：天然放射现象
教学目的：1、知道天然放射现象
2、说出三种射线的特点
3、说明α衰变、β衰变的规律，会写衰变方程。
4、知道半衰期的概念
教学重点:（1）三种射线的性质；（2）原子核的衰变方程；（2）※半衰期及有关计算。
教学过程：
（一）引入新课：原子 原子核、电子是组成物质的最小微粒？
（二）新授
1、天然放射现象：
物质放射出α射线、β射线、γ射线的性质，叫做放射性，具有放射性的元素叫放射性元素。
1896年法 贝克勒耳首先发现天然放射现象，后居里·夫妇发现钋PO和镭Ra。
2、三种射线的本质及特性：
（将射线放入强磁场中的 研究）
α射线：氦核流速度约为光速的 1/10。贯穿本领最小，但有很强的电离作用，很容易使空气电离，使照相底片感光的作用也很强；
β射线:高速运动的电子流。速度接近光速，贯穿本领很强。很容易穿透黑纸，甚至能穿透几毫米厚的铝板，但它的电离作用比较弱。
γ射线：为波长极短的电磁波。性质非常象Ｘ射线，只是它的贯穿本领比Ｘ射线大的多，甚至能穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用却很小。
3、 放射性元素的衰变：原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变叫α衰变，放出β粒子的衰变叫β衰变，γ射线是随着α射线或β射线的放出而产生的。
例：（α衰变）
（β衰变）
衰变规律：α衰变：
β衰变：
1、 核反应遵从的规律 ①质量数守恒
②电荷数守恒
2、 半衰期：放射性元素的原子核有半数发生发生衰变需要的时间叫半衰期。半衰期与放射性元素的物理化学状态无关，只由核的内部因素决定，不同的元素有不同的半衰期。
（三）小结：天然放射现象的本质是核的衰变，核衰变时遵从衰变规律，且有半衰期。要记住各种射线的本质。
（四）课堂练习：练习三：（1）、（3）
（五）作 业：练习三：（2）、（4）
原子核
电子第8单元：透镜成像作图法
教学目的：在学生理解三条特殊光线的基础上，使学生会运用作图方法分析透镜所成像的大小，倒正、虚实和位置。
教学难点：1、凹透镜虚焦点的意义
2、凹透镜成像的作图方法
教学方法：讲练结合
教学过程：
一、复习提问：凸透镜所成的像有哪几种情况？（要求学回答出：在物距不同时，凸透镜所成像的大小、倒正、虚实和位置）
二、引入新课：
自某发光点S发出若干条光线射向凸透镜，经凸透镜折射向在另一侧生成一个实像点S1。你能画出折射后各条光线的行进方向吗？
要求学生进一步理解在物距大于焦距的情况下，自发光点射向凸透镜的各条光线，折射后都要通过它的像点。引导学生得出，只要知道其中两条折射后光线的行进方向，像点的位置就可以确定了。
根据光心和焦点的定义，你能否找出什么样的光线射向凸透镜，折射后的行进方向最易确定？
引导学生得出：
（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。
在发光点发出的许多光线中，只要利用上述三条中的两条，就可以用作图的方法求出像点的位置。
三、新课教学
凸透镜成像作图法：
1、u>2f时：
2、2f﹥u﹥f时：
3、u﹤f时：
小结：
（1）、不是任何射出光线的交点都是像的位置，只有物体
上同一点发出的光线，经透镜折射后的交点才是该发光点
的像点；
（2）、物体是由许多的点组成的，物体上和每个点都有自
已的像，许多的像点组成了物体的像。
（3）、一个物体由较远处逐渐靠近凸透镜的过程中，像的
变化情况：（由光路图分析得出……）
凹透镜成像作图法：
小结：显然凹透镜所成的像是正立缩小的虚像。（由光路图分
析一个物体由远及近靠近凹透镜的过程中，像的变化情况？）
作业：P207（1）~（5）
EMBED PBrush第3单元：球面镜
教学要求:1、球面镜的基本概念和光学作用；
2、球面镜的成像规律。
重点和难点:能用反射定律作图分析球面镜的成像规律。
教学用具:球面镜（凹面镜、凸面镜）、蜡烛等。
教学过程:
一、球面镜的概念和种类
1、定义:反射面为球面一部分的镜面叫做球面镜.(球壳的一部分---球冠)
2、种类:凸面镜和凹面镜
二、球面镜的分类
1、凹面镜
1)、定义:用球面的内侧作反射面的球面镜叫做凹面镜.
2)、图示:如图1所示.
图 1
3)、基本概念:
A、顶点:镜面的中心点O称为镜的顶点.
B、中心:球面的球心C称为镜面中心.
C、主轴:连结顶点O与镜面中心的点划线.
D、焦点:跟主轴平行的近轴光线射到球面上,反射光线会聚于主轴上一点,这一点称为焦点,用字母F表示.
E、焦距:焦点到顶点的距离叫焦距,用字母f表示.
,即凹面镜的焦距等于球面半径的一半.
略证:如图所示,根据反射定律有., ,.
故又近似将OB看作切线,则,
,,BF=OF即OF=CF,f=OF=.
4)、凹面镜的光学特点:
A、凹面镜上的反射现象都遵从光的反射定律.
B、平行于主轴的光线经凹面镜反射后,反射光线会聚于焦点处.凹面镜的焦点是实际
光线的会聚点,因此是实焦点.
C、凹面镜对光线起会聚作用,焦距越小,会聚本领越大.
D、四条特殊光线: 平行于主轴的光线经凹面镜反射后,会聚于焦点;过焦点的入射光
线经反射后平行于主轴;过球面中心的入射光线沿原路反回;从顶点入射的光线
与其反射光线关于主轴对称.
5)、凹面镜的成像规律:* * * * * * *
物的位置 像的位置 正立与倒立 大 小 虚 实
U=∞ V=f / 一个点 实
U>2f f< V<2f 倒立 缩小 实
U=2f V=2f 倒立 等大 实
f2f 倒立 放大 实
U=f V=∞ 不成像
U6)、凹面镜的应用:
A、利用凹面镜对光线的会聚作用:太阳灶.
B、利用过焦点的光线经反射后成为平行于主轴的平行光:探照灯、手电筒以及各种机
动车的前灯.
2、凸面镜
1)、定义:用球面的外侧作反射面的球面镜叫做凹面镜.
2)、图示:如图2所示.
3)、基本概念: (同凹面镜)
注意:A、凸面镜的焦点不是实际光线的会聚点,
而是反射光线的反向延长线的交点,因此凸面镜
的焦点是虚焦点.
B、对凸面镜同样有(大小),即凸面镜
的焦距等于球面半径的一半.
4)、凸面镜的光学特点:
A、凸面镜上的反射现象都遵从光的反射定律.
B、凸面镜的焦点是虚焦点.. 图 2
C、凸面镜对光线起发散作用,焦距越小,发散本领越大.
D、四条特殊光线: (与凹面镜类似)
5)、凸面镜的成像规律:在凸面镜前任意位置的物体都只能在镜后成正立、缩小的虚像.
6)、凹面镜的应用:利用凸面镜对光线的发散作用:汽车观后镜 .
三、球面镜的成像公式:
略证:如图3所示,点光源S放在凹面镜的主轴上,S发射向顶点的光线沿主轴反回,射向A点的光线经反射后与主轴交于S’点,即S的像点.
CA是法线,平分,故.
在很小时,近似有SA=SO,S’A=S’O,
则:.又因U=SO,V=S’O,焦距为f,
SC=U-2f,S’C=2f-V.故.
整理得:.
1、符号法则:
1)、在中学阶段只考虑单光具成像,U>0;
2)、V及f均为实(像、焦距)正虚(像、焦距)负.
2、上式对球面镜、平面镜及透镜(以后讨论)均适用.
1)、凸面镜:f<0,<0,V<0,故凸面镜只能成虚像.
2)、凹面镜:实焦距f>0,, 当U0,实像;当U=2f时,V=2f>0等大实像;当U>2f时,03)、平面镜:,R→∞,f→∞,,故有成等大正立的虚像.
参考资料：
《墨经》中关于球面镜的知识
《墨经》是我国古代一部满载自然科学知识和思维规律研究的典籍。《墨经》中关于自然观察的记载最有条理的是关于光学的八条。
论凹面镜：鉴低，景一小而易，一大而正，说在中这外、内。
论凸面镜：鉴团，景一，说在刑之大。
A第1单元：光的直线传播、光速
教学要求:1、了解光在同一种均匀介质中沿直线传播；
2、记住光在真空中的传播速度C＝3.0×105km／s＝3.0×108m／s。
3、能用光的直线传播原理解释影的形成、小孔成像和日食月食的形成。
重点和难点: 用光的直线传播原理解释影的形成、小孔成像和日食月食的形成。
教学用具:光具座、光源、障碍物、光屏。
教学过程:
一、光源
1、定义: 能发光的物体叫做光源。
2、分类:
1 ) 、天然光源和人造光源：
A、太阳等恒星都是天然光源（火星不是恒星）。
B、白炽灯、水银灯、荧光灯和蜡烛等是人造光源。
2）、按光的激发方式分：冷光源和热光源。
A、热光源：利用热能激发的光源（白炽灯、弧光灯等）。
B、冷光源：利用化学能、电能激发的光源（萤火虫、霓虹灯等）。
3）、按光线特点分：点光源、线光源、面光源和体光源。（着重介绍点光源）
A、定义：凡是光源本身的大小与它被照到的物体间的距离相比可以忽略不计时，这样的光源都可以看作是“点光源”。
B、点光源是一种理想模型. 点光源并非数学上的点,而是物理意义上的点,即光源本身有一定线度.
二、光的直线传播
1、光线: 表示光传播方向和路径的几何线叫做光线。在光线上标明箭头，表示光的传播方向。
2、媒质：光能够在其中传播的物质叫做媒质，也称介质。光的传播可以在真空中进行，依靠电磁场这种特殊物质来传播。
3、光的直线传播：
1)、光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。
2)、证据：影、日食和月食的形成，小孔成像。
3)、光的传播过程，也是能量传递的过程。
4、影的形成：
1)、定义: 点光源发出的光，照到不透明的物体上时，物体向光的表面被照亮，在背光面的后方形成一个光照不到的黑暗区域，这就是物体的影。影区是发自光源并与被照物体的表面相切的光线围成的。
2)、分类：本影与半影。
A、本影:光源上所有发光点都照不到的区域。
对同一个物体，其本影区的大小，与光源发光面的大小和光源到物体的距离有关：光源到物体的距离一定时，光源发光面越大，则物体的本影越小；光源发光面越小，则物体的本影越大。光源发光面一定时，光源到物体的距离越小，则物体的本影区越大；光源到物体的距离越大，则物体的本影区越小。
B、半影: 光源上一部分发光点能照到,而另一部分发光点照不到的区域成为半明半暗的半影。
本影与半影都是光的直线传播的结果.
3)、日食和月食的形成
A、日食:如图所示.
a、在月球的本影区①里，可看到日全食（完全看不到太阳）；
b、在月球的半影区②里，可看到日偏食（只能看到一部分太阳）；
c、在月球的半影区③里，可看到日环食（只能看到太阳的边缘部分）。
B、月食:
a、当月球处于②③里时，看不到月食；
b、当月球一部分处于①里时，可看到月偏食（只能看到一部分月亮）；
c、当月球全部处于①里时，可看到月全食（完全看不到月亮）。
4)、小孔和小缝成像
A、小孔成像是由于光的直线传播形成的;
B、小孔成像与孔的形状无关；
C、小孔成像中，像就是光斑；
D、小孔成像中像是倒立的实像；
E、小缝可看作无数小孔并行排列而成的，小缝成像的规律与小孔成像的规律相同，这也
说明了小孔成像与小孔的形状无关。
三、光速
1、光速:光的传播速度.
1)、真空中的光速：各种不同频率的光在真空中的传播速度都相同，均为:
C＝3.0×105km／s＝3.0×108m／s。
2)、光在空气中的速度近似等C＝3.0×105km／s＝3.0×108m／s。
3)、光在其它媒质中的速度都小于C,其大小除了与媒质性质有关外,还与光的频率有关(这一点与机械波不同,机械波的波速仅由媒质的性质即密度、弹性和温度等决定)
2、光年:
1)、定义：光在真空中一年时间内传播的距离叫做光年.
注意:;光年不是时间单位,而是长度单位.
2)、大小:1光年＝ Ct＝3.0×108m／s×365×24×3600s＝9.46×1015m.
3、光速的测定方法简介:
1)、伽利略测量法,未获成功;
2)、丹麦天文学家罗默的天文观测法;
3)、荷兰惠更斯在罗默的基础上第一次测出C＝2.0×108m／s;
4)、1849年斐索旋转齿轮法;1862年傅科旋转棱镜法;
5)、1879迈克尔孙重做斐索傅科实验,1926年改用旋转棱镜法.
同步练习：
1、下列说法正确的是：
A、光总是沿直线传播的； B、光在同一种介质中总是沿直线传播的；
C、小孔成像是光的直线传播形成的；D、光在同一种均匀介质中总是沿直线传播的。
2、当地球运转到太阳与月球之间时，就会出现月食，
在图中给出了地球挡住太阳时形成的本影与半影区，地
球上的人们当月球进入 区时可看到月偏食；如果
月球进入 区时，可看到月全食。
3、图是发生日食的示意图，人在哪个地方能看到日环食
A、 a处； B、b处； C、c处； D、d处。
4、在一工棚的油毛毡屋顶上有一个小孔，太阳光通过小
孔后在地面上形成一个圆形光斑，这一现象表明：
A、小孔的形状一定是圆的； B、太阳的形状是圆的；
C、地面上的光斑是太阳的像； D、光是沿直线传播的。
5、光源发出的光照射到不透明物体上就会形成影，对于光源面积与影的大小，正确的是：
A、光源面积越大，半影区越大； B、光源面积为零，半影区不为零；
C、光源面积越大，本影区越大； D、影的大小与光源的面积无关。
6、无影灯是由多个大面积的光源组合而成的，关于其照明效果，正确的是：
A、没有影子； B、有本影； C、没有本影； D、没有半影。
7、下面说法中正确的是：
A、光源能够射出无数多条光束； B、光线实际上是不存在的；
C、光线是细光束的抽象说法； D、光线是用来表示光的传播方向的直线。
作业：P172（3）（4）
EMBED PBrush第5单元：棱镜
教学要求:1、棱镜的概念及其对光线的偏折作用；
2、全反射棱镜对光路的控制；
3、了解光的色散及物体的颜色等生活常识。
重点和难点: 1、棱镜的概念及其对光线的偏折作用；
2、全反射棱镜对光路的控制；
教学用具:三棱镜、光源、光屏等。
教学过程:
一、通过棱镜的光线
1、棱镜
1）、定义：各平面相交的透明体叫做棱镜。通常所作的是横截面为三角形的棱镜叫三棱镜。
2）、作用：A、改变光的传播方向；B、分光。
2、通过棱镜的光线：
1）、棱镜对光线的偏折规律：如图1所示：
A、通过棱镜的光线要向棱镜底面偏折；
B、棱镜要改变光的传播方向，但不改变光束的性质。
a、平行光束通过棱镜后仍为平行光束；
b、发散光束通过棱镜后仍为发散光束；
c、会聚光束通过棱镜后仍为会聚光束。
C、出射光线和入射光线之间的夹角称为偏向角。 图 1
如图，而，故当时，则称为最小偏向角，用表示，。此时，。故该棱镜材料折射率为：
2）、棱镜成像
隔着棱镜看物体的像是正立的虚像，像的位置向棱镜顶角方向偏移。如图2。
二、棱镜
1、定义：横截面为等腰三角形的棱镜叫全反射棱镜。
2、反射棱镜对光路的控制 如图3所示。
3、全反射棱镜的优点：
全反射棱镜和平面镜在改变光路方面，效果是相同的，相比之下，全反射棱镜成像更清析，光能损失更少。
三、折射与光的色散
在机械波中，波速决定于媒质本身的性质（密度、弹性、
温度），一般与频率无关。但光波（电磁波）不同，光波
在某种媒质中的传播速度，除了跟媒质的性质有关外还与
光波的频率有关。
1、 光的传播速度
1）、在真空中，不同频率的光的传播速度都相同，为C。
2）、同一频率的光在不同媒质中的传播速度不同。
光的传播速度V与媒质的折射率有关：V＝。同一频率的光在．折射率小的媒质中的传播速度
大；在折射率大的媒质中传播速度小。
3）、不同频率的光，在同一种媒质中传播速度不同。
光的传播速度还与光的频率有关：在同一种媒质中，
频率大的光传播速度小，；频率小的光传播速度大。
2、 光的色散
1）、单色光：不能分解为其它颜色的光，称为单色光。
注意：A、单色光的频率是一个范围，不是单一频率的光。
B、不能被棱镜分解为其它颜色的光，不一定都是单色光。
2）、复色光：由若干种单色光合成的光叫做复色光。
3）、光的色散：把复色光分解为章色光的现象叫光的色散。
1666年牛顿最早利用三棱镜观察光的色散。
结论：白光通过棱镜后，被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛和紫七种颜色的光。如图所示。
4）、正确理解光的色散：
A、光的颜色由光的频率决定。组成白光的各种单色光中，红光频率最小，紫光频率最大。在不同媒质中，光的频率不变。
B、不同频率的色光在真空中传播速度相同，为C＝3×108m／s。但在其它媒质中速度各不相同，同一种媒质中，紫光速度最小，红光速度最大。
C、同一媒质对不同色光的折射率不同，通常情况下频率越高，在媒质中的折射率也越大，所以白光进入某种媒质发生折射时，紫光偏折得最厉害，红光偏折最小。
D、由于色光在媒质中传播时光速发生变化，则波长也发生变化。同一色光在不同媒质中，折射率大的光速小，波长短；折射率小的光速大，波长大。不同色光在同一媒质中，频率高的折射率大，光速小，波长短；频率小的折射率小，光速大，波长大。
物理量 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 原 理
频率 小 大 波动理论
折射率 小 大 实验测定
同种媒质中光速 小 大
同种媒质中波长 大 小
同种媒质中折射率 大 小
同种媒质中偏向角 小 大
3、物体的颜色：
1）、三基色：红（R）、绿（G）、蓝（B）
2）、相加混色：A、红＋绿 ＝黄； B、红＋蓝＝紫；
C、绿＋蓝 ＝ 靛； D、红＋绿＋蓝＝白。
3）、物体的颜色：A、无色透明体的颜色由透过它的光的颜色决定；
B、白色物体的颜色由照射它的光的颜色决定；
C、有色体的颜色由其本身颜色和光源颜色共同决定。
作业：P200（1）~（3）
《基础训练》第七节第11单元：双缝干涉
教学目的：1、在学生已有几何光学知识的基础上引导学生回顾人类对光的本性的认识发展过程
2、在了解机械波干涉的基础上使学生了解产生光的干涉的条件和杨氏实验的设计原理。
3、使学生掌握在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的条件，并了解其有关计算，明确可以利用双缝干涉的关系测定光波的波长。
4、通过干涉实验使学生对光的干涉现象加深认识。
重点内容：1、波的干涉条件及相干光源的获得。
2、双缝干涉中明暗条纹的产生及有关计算。
教学过程：
1、 引言：
前面一章已学过几何光学，对光的一些性质有了初步了解。如：
1、 光在均匀介质中是沿直线传播的；
2、 光照射到两种介质的界面处会发生反射和折射；
3、 光的传播速度很大，在真空中为最大c=3.0×108m/s；
4、 光具有能量
但是对于光的本性还没有深一步的探讨，这一章要讲这个问题-----（光的本性）
2、 讲授新课
1、引导学生阅读第一节光的微粒说和波动说。阅读后小结：（1）17世纪同时出现了两种学说---牛顿的微粒说和惠更斯的波动说；（2）两种学说对光的现象的解释各有成功和不足之处；（3）19世纪从实验中观察到了光的干涉、衍射现象，证明了光具有波动性；（4）19世纪末发现了光电效应，证明了光具有粒子性。所以光既具有波动性又具有粒子性。本章就从这两方面来认识光的本性。
2、复习波的干涉：
提问：
什么是波的干涉现象？
若使两列波产生干涉现象，它们要具备什么样的条件？
小结：干涉是波的特有现象；只有相干波源才能产生稳定的干涉现象；光若具有波动性则必能观察到它的干涉现象，但必须要有产生干涉现象的相干光源。
3、杨氏实验（突出介绍实验中如何获得相干光源）
（1）、介绍实验装置，强调以下两点：用单色光源；双孔屏上的两个小孔离的很近，到前一小孔的距离相等，所以两小孔处光振动不但频率相等，而且总是同相的。
（2）实验结果：在屏上出现明暗相间的干涉条纹。若用白光做该实验则屏上出现彩色的干涉条纹。
4、双缝干涉实验：与前面杨氏实验原理相同，只是将双孔改为平行的双缝，双缝距离很近，大约0.1毫米左右。在单孔处是一线光源（可以通过光源照射滤光玻璃后经狭缝产生），使双缝与光源平行，即可在屏上得到比小孔实验更明亮的干涉条纹。
分析双缝干涉示意图（从路程差分析明暗相间条纹的产生原因）
小结：
（1）、当屏上某点到双缝S1S2的路程差是光波波长的整数倍时，在这些地方出现亮纹
（2）、当屏上某点到双缝S1S2的路程差是光波半波长的奇数倍时，在这些地方出暗纹
引导学生观看彩色插图6，并指出：
（1） 干涉条纹是等间距的；
（2） 同样条件的双缝实验，用红光和紫光得到的相邻暗条纹间的宽度不等。下面我们通过计算来分析其原因：
O是S1S2的中垂线与屏的交点
d----S1S2距离
l----缝与屏的距离
x----P点到O点的距离
r1r2----屏上某点P到S1S2的距离
条件：l≥d，且l≥x
设SS到P点的路程差为﹠，
则﹠=r2-r1 从图上可以看出：
r22=l2+（x+d/2）2………………①
r12=l2+（x-d/2）2………………②
①-②得: ﹠=dx/l
当﹠等于光波波长的整数倍时,两列波在P点同相,出现明条纹.
k·λ=d/l·x k=0、1、2、…
x=k·l/d·λ
当﹠等于半波长的奇数倍时,两列波在P点反相,出现暗条纹.
(2K+1) ·λ/2=d/l·x k=0、1、2……
x=(2k+1) ·l/d·λ/2
则相邻明暗相间条纹间的距离是 △X=l/d·λ
(1) 同一实验中,任意两个相邻的亮纹间的距离是相等的
(2) △X与l、d、λ三因素有关，当l、d相同条件下，△X与λ成正比，所以红光和紫光分别做实验得到的条纹间隔是不同的，经光波长比紫光波长长，因而红光干涉条纹比紫光宽。
(3) 波长与频率乘积等于波速而光在真空中的波速是相同的。故不同波长的色光它们的频率不同。P203各种色光的波长和频率表。
作业：《基础训练》第一、二节。
