光與色的世界課件

1、光與色的世界1第三章：光與色的世界第一節(jié)：光的直進(jìn)第二節(jié)：面鏡成像第三節(jié)：透鏡成像第三節(jié)：透鏡成像第四節(jié)：光學(xué)儀器第五節(jié)：光與色第六節(jié)：月相、日蝕與月蝕光與色的世界2第三節(jié)：透鏡成像概念圖3-3-1：光的折射：光的折射：光從一介質(zhì)進(jìn)入另一介質(zhì)3-3-2：凸透鏡與凹透鏡光的折射現(xiàn)象光的折射現(xiàn)象凸透鏡成像原理凸透鏡成像原理凹透鏡成像原理凹透鏡成像原理原因原因速率不同速率不同光與色的世界3 感謝國立臺南第一高級中學(xué)的網(wǎng)站第12章；光的性質(zhì) properties of light 特別感謝dr.joseph f. alward很慷慨的同意讓我們將他收集的諸多珍貴圖片呈現(xiàn)於本網(wǎng)頁上,並將之中文化以利於華

2、文學(xué)生的學(xué)習(xí).-劉演文老師翻譯 感謝其他獲得參考資料的網(wǎng)站光與色的世界4光的折射現(xiàn)象圖： 光從真空進(jìn)入空氣時發(fā)生折射光與色的世界5光的折射現(xiàn)象圖： 光從空氣進(jìn)入水面時發(fā)生折射光與色的世界6光的折射現(xiàn)象圖： 光從空氣進(jìn)入水面時發(fā)生反射與折射光與色的世界7光的折射現(xiàn)象波前的一邊先變慢,導(dǎo)致整個波行方向的偏折光與色的世界8光的折射現(xiàn)象圖 ：光從水中進(jìn)入空氣時發(fā)生反射與折射光與色的世界9光的折射現(xiàn)象圖 ：光從水中進(jìn)入空氣時發(fā)生折射光與色的世界10光的折射現(xiàn)象光與色的世界11光的折射現(xiàn)象.tw/jamnet/光與色的世界12光的折射規(guī)律 所有角度的度量都是相對於法線（

3、和界面垂直的線） 當(dāng)光線自一密度較小小的介質(zhì)進(jìn)進(jìn)入另一密度較大大的介質(zhì)(如自空氣進(jìn)入水中時)常常會向向法線法線方向偏折 小小大大：靠近法線：靠近法線 入射角大於大於折折射角光與色的世界13水中的視深 大大小小；光穿過界面到一折射率較小的介質(zhì)(空氣)後向左偏離法線偏離法線。入射角小於小於折射角。光與色的世界14日落時的折射 在我們看見落日的影像幾秒鐘前，太陽其實(shí)已經(jīng)在地平面下了落日的影像底部看來會有點(diǎn)扁平 光與色的世界15費(fèi)馬 u 費(fèi)馬費(fèi)馬(pierre de fermat)是個律師，他利用空閒時間研究數(shù)學(xué)，卻在這方面有了很大的成就。u 西元一六一年出生在法國法國南部一個皮革商的家庭，大學(xué)時學(xué)法

4、律，三十歲當(dāng)選地方議員，但他的嗜好就是做數(shù)學(xué)和科學(xué)研究，經(jīng)常以書信和笛卡爾笛卡爾、巴斯卡巴斯卡等著名學(xué)者討論數(shù)學(xué)問題。光與色的世界16費(fèi)馬費(fèi)馬運(yùn)用數(shù)學(xué)的觀念，對光光線在不同物質(zhì)中行進(jìn)的路線線在不同物質(zhì)中行進(jìn)的路線，提出最短時間原理最短時間原理，也就是說光會遵循最節(jié)省時最節(jié)省時間間的路徑前進(jìn)，而不是最短的路徑，這成為幾何光學(xué)最重要的基本理論之一。光與色的世界17費(fèi)馬費(fèi)馬很少發(fā)表著作，大多數(shù)的研究成果都寫在手稿、通信或書頁的空白處。還好，他的兒子在他死後五年，於西元一六七年西元一六七年把這些資料整理匯集成書，我們才有機(jī)會了解這一位偉大的業(yè)餘數(shù)學(xué)家。光與色的世界18費(fèi)馬原理光從一種物質(zhì)行進(jìn)到另一種物

5、質(zhì)時，會改變速改變速度與方向度與方向，稱為折射折射。光會遵循最節(jié)省時間最節(jié)省時間的路徑前進(jìn)，而不是最短的路徑，這種原理就叫最短時間原理，也叫費(fèi)馬原理。光與色的世界19費(fèi)馬原理當(dāng)你去游泳池游泳的時候，有沒有發(fā)現(xiàn)水水比你在池邊看起來的較深較深？這種原理就叫費(fèi)馬原理費(fèi)馬原理。文楊淑鎮(zhèn)（博士） 圖王惟慎協(xié)助製作國語日報社科學(xué)教室真正的魚光與色的世界20魚兒眼中的世界看到的鳥比實(shí)際的近還是遠(yuǎn)？光與色的世界21折射與全內(nèi)反射 光線由玻璃走到空氣時所產(chǎn)生的折射現(xiàn)象。注意入射角 i 比折射角 r 小。當(dāng)入射角 i 大於臨界角度 c 時，便產(chǎn)生全內(nèi)反射 光與色的世界22全反射與臨界角 水到空氣的臨界角臨界角是4

6、8度。 任何由水中射向空氣的光線只要入射界面時的角度超過48度就無法穿出水面。http:/光與色的世界23全反射所有的光線在右斜界面處都有內(nèi)反射,但其中前三道光線大部份的能量都穿出了菱鏡.而第四、第五兩道光線則產(chǎn)生了百分之百的全反射全反射光與色的世界24鑽石內(nèi)的全反射 鑽石置於空氣中時其內(nèi)部全反射的臨界角只有24.5度。任何由內(nèi)部射向鑽石表面的光線只要超過24.5度就無法逃離鑽石內(nèi)部。光與色的世界25海市蜃樓光與色的世界26海市蜃樓空中金字塔 光與色的世界27遙 遠(yuǎn) 的 道 路 盡 頭 可 以 看 見 有 一 汪 清 水 ， 但 是 實(shí) 際 上 在 這 並 不 存 在 光與色的世界28光與色的

7、世界29沙漠綠洲 光與色的世界30海市蜃樓 光與色的世界31海市蜃樓在溫度隨高度變化的空氣中，光線因折射而走出彎曲的路徑 光與色的世界32海市蜃樓海市蜃樓的英文是mirage。在中文裡所提到在水面上的海市蜃樓，由於影像看起來會飄在空中，所以稱之為上蜃景上蜃景(superior mirage)；而在沙漠中的影像，由於出現(xiàn)的位置低，稱為下蜃景下蜃景(inferior mirage)。(感謝ophelia提供中文翻譯名稱)光與色的世界33沙漠中的海市蜃樓沙漠中的海市蜃樓(下蜃景，下蜃景，inferior mirage)空氣受熱膨脹，相對的較稀薄，而光在越稀薄的空氣中傳播越快。所以在下方比較熱的空氣是

8、相對的疏介質(zhì)，而上方較冷的空氣則是相對的密介質(zhì)。光與色的世界34水面上的海市蜃樓水面上的海市蜃樓(上蜃景，上蜃景，superior mirage)接近湖面的部分溫度較低，而離水面較遠(yuǎn)的高處，溫度較高光與色的世界35第三節(jié)：透鏡成像概念圖3-3-1：光的折射：光從一介質(zhì)進(jìn)入另一介質(zhì)3-3-2：凸透鏡與凹透鏡：凸透鏡與凹透鏡光的折射現(xiàn)象光的折射現(xiàn)象凸透鏡成像原理凸透鏡成像原理凹透鏡成像原理凹透鏡成像原理原因原因速率不同速率不同光與色的世界36凸透鏡與凹透鏡凸透鏡與凹透鏡 透明玻璃透明玻璃製成，能使光線偏折偏折。 凸凸透鏡：中間中間部分較周圍部分厚厚的透鏡。 凹凹透鏡：中間中間部分較周圍部分薄薄的透

9、鏡。凹凸凹凸凸凹凸凹光與色的世界37焦點(diǎn)、虛焦點(diǎn)、焦距 凸凸透鏡可使入射的平行平行光線會會聚聚於一點(diǎn)，此點(diǎn)稱為凸透鏡的焦點(diǎn)焦點(diǎn)。 凹凹透鏡可使入射的平行平行光線發(fā)發(fā)散散開來，但若是將發(fā)散的光線向反反方向延伸延伸，仍會相交於一點(diǎn)，此點(diǎn)稱為凹透鏡的虛焦點(diǎn)虛焦點(diǎn)。 從焦點(diǎn)（或虛焦點(diǎn)）到透鏡中中心心的距離稱為透鏡的焦距焦距。 光與色的世界38尋找凸透鏡的焦點(diǎn)與焦距 1.紙面與鏡面平行平行2.上下移上下移動凸透鏡3.光在白紙上形成最小最小、最亮最亮的點(diǎn)4.亮點(diǎn)的位置即為焦點(diǎn)焦點(diǎn)，5.紙面與鏡面的距離即為焦距焦距。光與色的世界39尋找凸透鏡的焦點(diǎn)與焦距 1.蠟燭蠟燭與鏡面鏡面相距至少 1 公尺以上 (越越

10、遠(yuǎn)越好遠(yuǎn)越好) 2.移動紙面紙面3.光在白紙上形成最最小、最亮小、最亮的點(diǎn)4.亮點(diǎn)的位置即為焦焦點(diǎn)點(diǎn)5.紙面與鏡面的距離即為焦距焦距光與色的世界40透鏡折射2次折射：進(jìn)入進(jìn)入及離開離開透鏡各1次http:/光與色的世界41凸透鏡成像4068_t南一王建忍師透鏡家族凸透鏡家族凹光與色的世界42凸透鏡成像物體物體位置位置成像成像代表符代表符號號f f內(nèi)內(nèi)正立放大虛像f f上上無法成像光平行2ff2ff間間倒立放大實(shí)像2f2f外外倒立縮小實(shí)像u焦點(diǎn)上一點(diǎn)光與色的世界43凸透鏡成像繪圖法 http:/光與色的世界44凸透鏡成像繪圖法（1）第一步：由物體畫水平線水平線抵達(dá)透鏡後 經(jīng)透鏡折射穿過焦點(diǎn)焦點(diǎn)

11、光與色的世界45凸透鏡成像繪圖法（2）第二步：由物體畫穿過透鏡透鏡中心透鏡中心的直線 光與色的世界46凸透鏡成像繪圖法（3）第三步：由物體畫穿過同側(cè)焦點(diǎn)焦點(diǎn)的連線，抵達(dá)透鏡後折射 成水平水平線光與色的世界47凸透鏡成像的三條特殊光線凸透鏡成像的三條特殊光線平行於主光軸的光線, 經(jīng)折射後通過另一側(cè)焦點(diǎn) 通過同一側(cè)焦點(diǎn)的光線, 經(jīng)折射後和主軸平行通過透鏡中心的光線，經(jīng)過透鏡後方向不變affobab光與色的世界48凹透鏡成像奧博教育網(wǎng)簡體南一光與色的世界49凹透鏡成像對凹透鏡, 無論物距多大, 都不能在光屏上成實(shí)像, 只能 通過透鏡看到物體同側(cè)有一 個正立、 縮小 、 虛像。光與色的世界50凹透鏡成

12、像繪圖法 光與色的世界51凹透鏡成像繪圖法（1）第一步：由物體畫水平線水平線抵達(dá)透鏡後 經(jīng)透鏡折射向外彎曲後射出，沿射出線往反方向反方向應(yīng)該穿過同側(cè)焦點(diǎn)焦點(diǎn)光與色的世界52凹透鏡成像繪圖法（2）第二步：由物體畫穿過透鏡中心透鏡中心的直線 光與色的世界53凹透鏡成像繪圖法（3）第三步：由物體畫穿過另一側(cè)焦點(diǎn)焦點(diǎn)的連線 ，抵達(dá)透鏡後折射成水平水平線光與色的世界54凹 透 鏡 成 像 的 三 條 特 殊 光 線凹 透 鏡 成 像 的 三 條 特 殊 光 線平行於主光軸的光線, 折射後的反向延長線通過同側(cè)的焦點(diǎn)通過另一側(cè)焦點(diǎn)的光線, 折射後平行於主光軸通過透鏡中心的光線，經(jīng)過透鏡後方向不變abffoa

13、b光與色的世界55字卡靠近杯子邊緣字會放大，遠(yuǎn)離邊緣字會縮小，怎麼了？光與色的世界56 放大鏡又叫做凸透鏡，用圓形的透明杯裝水，是單向的凸透鏡，只有沿圓弧的方向有放大的作用。 凸透鏡都有所謂焦距，只有將東西放在焦距以內(nèi)才會有放大的效果，放太遠(yuǎn)就反而會縮小呵！光與色的世界57i i三稜鏡改變光路方向三稜鏡使光線向底面偏折光與色的世界58光的色散光的色散稜鏡使白光發(fā)生色散（a）折射角：紅光最大、紫光最小。（b）折射率：紅光最小、紫光最大。（c）速 度：紅光最大、紫光最小。光與色的世界59近視眼鏡 近視眼鏡的鏡片一面是凸的，但是另一面則是凹的， 而且凹凹的曲度大於大於凸凸的曲度， 因此，近視鏡片還是

14、屬於凹透鏡凹透鏡，或講的更清楚一點(diǎn)，是凸凹透鏡（凸的凹透鏡）。 光與色的世界60名一口吃了多半截 (猜一字)光與色的世界61光與色的世界62u光線由一介質(zhì)射入另一介質(zhì)，其路徑如附圖所示，光線、的速度大小關(guān)係為：(a)(b)(c)(d)。答案：答案： bu利用焦距10公分之凸透鏡，將太陽光會聚於火柴棒上，則凸透鏡與火柴棒距離應(yīng)如何，才可使火柴棒最容易點(diǎn)燃？(a) 5公分(b) 10公分(c) 15公分(d) 20公分答案：答案： bu請按大小順序排列光在下列介質(zhì)中之傳播速度：(1)空氣；(2)水；(3)金剛石；(4)真空。(a)(2)(1)(3)(4)(b)(4)(2)(1)(3)(c)(4)(

15、1)(2)(3)(d)(1)(2)(3)(4)。答案：答案： c光與色的世界63u小文在觀看國慶煙火時，看到亮光後，經(jīng)過了3秒鐘才聽到爆炸聲。已知聲音和光在空氣中的傳播速率分別為340公尺/秒和30萬公里/秒，則煙火爆炸的位置與小文的距離約為多少？(a) 1公里(b) 10公里(c) 15萬公里(d) 90萬公里答案：答案： a解析：解析： 340 31020 mu劉小彬手拿一個透鏡，置於紙正上方6公分處，結(jié)果如附圖所示，則該透鏡為下列何者？(a)焦距大於6公分的凸透鏡(b)焦距小於6公分的凸透鏡(c)焦距大於6公分的凹透鏡(d)焦距小於6公分的凹透鏡。答案：答案： a光與色的世界64u在凸透鏡左方點(diǎn)燃兩支蠟燭，成像於鏡右方的方框範(fàn)圍內(nèi)（如附圖），根據(jù)實(shí)驗所得的經(jīng)驗，成像的情形應(yīng)為下列何者？答案：答案： d光與色的世界65u光由一介質(zhì)進(jìn)入另一介質(zhì)時（設(shè)入射角不等於零），下列哪一性質(zhì)不會改變