第十七章 光的傳播(一、光的直線傳播)
光學簡介
我們無法想象一個沒有光明的世界,光使我們認識周邊的事物,提供了人類直接感知信息的90%。
除了感知周邊的事物,人們很早就對宇宙天體進行光學觀測,逐漸形成了科學的世界觀。正是有了精確的天文觀測,才有了開普勒三定律,才有牛頓萬有引力定律的誕生,為經典物理大廈的建立打下了堅實的基礎。
人們不僅對光的傳播規律進行研究和應用,到十七世紀,科學家們還開始對光的本性進行深層次的思考,這方面的研究到二十世紀取得了豐碩的成果。光的波粒二象性學說為人們認識整個世界提供了一個更完美的視角。而對于光譜的研究則是人們深入探索微觀世界的契機。
第一節 光的直線傳播
【教學目的】
1.知道光在同種均勻介質中沿直線傳播,并能用來解釋相關現象.
2.理解光源的概念,知道光線是表示光的傳播方向的直線,是一個抽象模型.
3.知道光在真空中的傳播速度是3×108 m/s,會根據公式計算光傳播的路程和時間.
【教學重點】
光的直線傳播,光在真空中的傳播速度
【教學難點】
利用光的直線傳播原理解釋一些光學現象
【教學過程】
引入
我們學習光學,有必要從一些最基本的概念和規律開始──
一 光源
宇宙間的物體,有的是發光的,有的是不發光的。我們把能自行發光的物體叫做──光源:能自行發光的物體。
請大家注意構成這個概念的字眼,關鍵詞是什么?
那么,我們下面看這樣一些物體,(宇宙空間)太陽、月亮星星;(周邊事物)螢火蟲、(通電的)燈泡、反光鏡,哪些是光源,哪些不是?
學生:交流、作答(太陽、螢火蟲、電燈泡)。
光源之所以自行發光,是因為消耗了其它形式的能,進而將它們轉化成了光能。請大家分析一下上面提到的三個光源的能量轉化情況…
學生:螢火蟲──生物能→光能;電燈泡──電能→光能;(教師補充:對于太陽的能量轉化,情形要復雜一些,我們會在第二十二章學習到。它完成的是原子能到光能的轉化。)
世界上有多種多樣的光源,我們有必要對它們進行分類,但正如力的分類有幾種不同的體系一樣,光源的分類方式也不是唯一的。
如果我們按照光源的形成分類,可以分為自然光源和人造光源。
如果按照光源的形狀,可以分為點光源、線光源、面光源等。
如果按照光照的方向特點,可以分為平行光源、發散光源等。
我們能看到光源,是因為它發出的光射入眼睛,產生了視覺反映。我們能看到不發光的物體,是因為光源發出的光能夠被它們發射,而反射光進入眼睛產生了視覺。
二 光的直線傳播 光線
光的直線傳播規律是我們比較好接受的。但作為一個嚴謹的科學結論,人們發現,直線傳播的規律也是有條件的。所以,我們有必要先接觸一個名詞──
介質:光能夠在其中傳播的物質。
我們遇到的一些物質中,有些是透明的,有些則不透明。可以這樣看,透明物質就是光介質。
人們研究發現,光只有在同種、均勻的介質中才是直線傳播的。
1.光在同種、均勻介質中是直線轉播的。
光的傳播知識在初中我們已經知道了一些,請大家告訴我,為什么要強調“同種”?
學生:光越過不同介質要發生折射現象。
為什么還要強調“均勻”呢?
學生:快速瀏覽…
為了直觀地表征光的直線傳播規律,人們還引進了光線的概念──