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1、
光的折射 透鏡
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.了解光的折射現(xiàn)象；
2.了解光從空氣射入水中或其他介質(zhì)中時(shí)的偏折規(guī)律；
3.了解光在發(fā)生折射時(shí)，光路的可逆性；
4.能用光的折射解釋生活中的一些簡(jiǎn)單現(xiàn)象
5.了解什么是凸透鏡，什么是凹透鏡；
6.知道凸透鏡的會(huì)聚作用和凹透鏡的發(fā)散作用；
7.知道凸透鏡的焦點(diǎn)、焦距和主光軸；
4.知道如何利用凸透鏡產(chǎn)生平行光．
學(xué)習(xí)重點(diǎn)
1.知道光的折射規(guī)律；
2.知道凸透鏡、凹透鏡對(duì)光線的作用、特點(diǎn)及它們的焦點(diǎn)、焦距；
學(xué)習(xí)難點(diǎn)
1.正確確定入射角、折射角并知道它們的大小關(guān)系；
2.根據(jù)透鏡對(duì)光線的作用特點(diǎn)來(lái)完成光路圖；
知識(shí)講解
2、一、折射現(xiàn)象
1.光的折射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)中時(shí)，傳播方向一般會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫做光的折射現(xiàn)象。
說(shuō)明：（1）當(dāng)光從一種透明物質(zhì)射入另一種透明物質(zhì)里時(shí)，在兩種物質(zhì)的分界面上，光線的傳播方向要發(fā)生改變。其中一部分光線發(fā)生反射，同時(shí)還有一部分光進(jìn)入另一種物質(zhì)里而發(fā)生折射，即光線在分界面上傳播方向發(fā)生改變，然后再沿直線傳播，這就是光的折射現(xiàn)象。
（2）折射的產(chǎn)生是光從一種透明物質(zhì)射入另一種透明物質(zhì)里時(shí)，在分界面處發(fā)生的。因?yàn)楣馐窃趦煞N物質(zhì)里傳播的所以傳播的速度各不相同。
（3）發(fā)生折射時(shí)，同時(shí)一定發(fā)生反射。
2.折射規(guī)律：
光從空氣斜射入水（玻璃）或其他介質(zhì)中時(shí)，折射
3、光線與入射光線、法線在同一平面內(nèi)；折射光線和入射光線分居法線的兩側(cè)；折射角小于入射角；當(dāng)光線垂直射向介質(zhì)表面時(shí)，傳播方向不改變。
（如圖所示）
3.折射光路是可逆的
折射中光路是可逆的，折射現(xiàn)象中，光線的方向顛倒時(shí)，光傳播的路徑是不變的（沿原路返回）。
因此，在光從其他介質(zhì)斜射入空氣中時(shí)，折射光線遠(yuǎn)離法線偏折。
二、眼睛受騙
光的折射會(huì)造成許多光學(xué)現(xiàn)象，如水底看起來(lái)比實(shí)際的淺，一半插入水中的筷子變彎曲等。首先要知道看見(jiàn)的并非實(shí)際物體，而且物體經(jīng)折射后成虛象，其原因可以作如下分析：
能夠看見(jiàn)物體是由于物體表面有光射入我們的眼睛里，假設(shè)A點(diǎn)射出的兩條光線經(jīng)折
4、射后射入人眼（如圖），則會(huì)覺(jué)得光好象是從A’射入眼睛里的，因此看起來(lái)會(huì)覺(jué)得A’比A高了。有經(jīng)驗(yàn)的漁民都知道，只有瞄準(zhǔn)魚(yú)的下方，才能把魚(yú)叉到。根據(jù)光路可逆性，若從水中去觀察岸上的物體則正好出現(xiàn)相反的現(xiàn)象，水面上的位置將會(huì)升高。
因此可以得出結(jié)論：從岸上看水里的物體，物體變淺了，從水中看岸上的物體，物體變高了，都是看到升高了的虛象。
三、光的反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象的異同
1.相同點(diǎn)
（1）折射光線和反射光線都位于入射光線和法線決定的平面內(nèi)。
（2）折射光線和反射光線均分居法線的兩側(cè)。
（3）當(dāng)入射角變化時(shí)，折射角和反射角都隨之變化。
（4）在折射和反射現(xiàn)象中，光路都是可逆的。
2.不同
5、點(diǎn)
（1）反射光線與對(duì)應(yīng)的入射光線在同種介質(zhì)中；折射光線與對(duì)應(yīng)的入射光線在兩種不同介質(zhì)中，位于界面的兩側(cè)。
（2）反射角等于入射角；但折射角一般不等于入射角，并且當(dāng)光從空氣斜射入其他介質(zhì)中時(shí)，折射角小于入射角，而光從其他介質(zhì)斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角。
四、 透鏡
1.透鏡的有關(guān)概念及特征
透鏡是由玻璃制成的，表面是球面的一部分。按其厚薄的形狀可分為兩類(lèi)：凸透鏡和凹透鏡。中間厚，邊緣薄的透鏡叫凸透鏡，如圖甲所示；邊緣厚中間薄的透鏡叫凹透鏡，如圖乙所示。凸透鏡可以用光學(xué)符號(hào)“”來(lái)表示，凸透鏡可以用光學(xué)符號(hào)“”來(lái)表示。
2.主光軸和光心
主光軸：通過(guò)透鏡的兩個(gè)球面球心的直線
6、叫主光軸，每個(gè)透鏡都有一條主光軸。主光軸簡(jiǎn)稱(chēng)主軸。
光心：主光軸上有個(gè)特殊的點(diǎn)，通過(guò)它的光線傳播方向不改變，這個(gè)點(diǎn)叫做透鏡的光心，用字母“0”表示，可以認(rèn)為薄透鏡的光心就在透鏡的中心。
3.焦點(diǎn)和焦距
（1）凸透鏡
凸透鏡能使跟主光軸平行的光線會(huì)聚在主光軸上的一點(diǎn)，這一點(diǎn)叫凸透鏡的焦點(diǎn)。凸透鏡兩側(cè)各有一個(gè)焦點(diǎn)，(用字母F表示)且對(duì)稱(chēng)．焦點(diǎn)到凸透鏡光心的距離叫焦距，(用字母f表示)凸透鏡兩側(cè)焦距相等。
（2）凹透鏡
凹透鏡能使跟主光軸平行的光線通過(guò)凹透鏡后發(fā)散，發(fā)散光線的反向延長(zhǎng)線交于主軸上的一點(diǎn)，這一點(diǎn)叫凹透鏡的虛焦點(diǎn)。
每一個(gè)透鏡都有兩個(gè)焦點(diǎn)，分別位于光心的兩側(cè)．如
7、圖所示．
4.透鏡對(duì)光線的作用
（1）凸透鏡對(duì)光的作用
如圖所示，從凸透鏡左側(cè)一點(diǎn)A發(fā)出的一組光線，選其中的兩條來(lái)研究，一條是經(jīng)過(guò)光心的光線，另一條是平行于主光軸的光線，根據(jù)它們的特點(diǎn)可以畫(huà)出如圖所示的光路圖．
如果這束光線不經(jīng)過(guò)凸透鏡，那么它的“寬度”會(huì)像上圖中虛線畫(huà)的那樣．比較一下可以得出：經(jīng)過(guò)凸透鏡折射后，光線變“窄”了，所以說(shuō)凸透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用．
（2）解釋凸透鏡為什么對(duì)光線有會(huì)聚作用：
在“光的折射”一節(jié)中，我們知道，平行于三棱鏡底邊的光線經(jīng)過(guò)三棱鏡后，折射光線會(huì)向底邊偏折，像下圖所畫(huà)的那樣．
凸透鏡可以被我們分解成無(wú)數(shù)個(gè)小三棱鏡，如下圖所示，那么一組平
8、行于主光軸的光線經(jīng)過(guò)每個(gè)小三棱鏡的折射后，每一條折射光線都會(huì)向每一個(gè)小三棱鏡的底邊偏折，于是就形成了圖中所示的光路圖，可以看到：凸透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用。
（3）凹透鏡對(duì)光的作用
同樣把凹透鏡分成若干個(gè)小三棱鏡，讓一組平行于凹透鏡主光軸的光線經(jīng)過(guò)后，畫(huà)出如下圖所示的光路圖．
會(huì)發(fā)現(xiàn)：平行于凹透鏡主光軸的光線經(jīng)過(guò)凹透鏡后變得發(fā)散了．將這些折射光線反向延長(zhǎng)，發(fā)現(xiàn)它們會(huì)交于主光軸上的一點(diǎn)，這點(diǎn)就是凹透鏡的焦點(diǎn)F．凹透鏡的焦點(diǎn)是這樣確定的。
根據(jù)光在折射時(shí)光路的可逆性，可以得到如下結(jié)論：射向凹透鏡另一側(cè)焦點(diǎn)的光線．經(jīng)過(guò)凹透鏡折射后，會(huì)成為一組平行于主光軸的光線．
如果將原光線延長(zhǎng)，和折
9、射光線進(jìn)行“寬度”的“比較”，如下圖所示，可以得出：凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用。
根據(jù)凸透鏡和凹透鏡對(duì)光線的作用，將凸透鏡稱(chēng)為會(huì)聚透鏡，將凹透鏡稱(chēng)為發(fā)散透鏡．
說(shuō)明：
（1）凸透鏡的會(huì)聚作用是由于光線通過(guò)它的兩側(cè)表面發(fā)生兩次折射造成的；
（2）焦距的長(zhǎng)短反映了凸透鏡會(huì)聚作用的強(qiáng)弱，焦距短的會(huì)聚作用強(qiáng)(光線通過(guò)后偏折得厲害)；
（3）凸透鏡表面的凸起程度決定了它的焦距的長(zhǎng)短：表面越凸，焦距越短。每個(gè)凸透鏡的焦距是一定的。
（4）“會(huì)聚作用”并不等于通過(guò)凸透鏡后的折射光線都是會(huì)聚光束，“發(fā)散作用”并不等于通過(guò)凹透鏡后的折射光線都是發(fā)散光束。光線經(jīng)凸透鏡或凹透鏡折射后的光束可以是會(huì)聚光束、平行光束或發(fā)散光束。
光的折射透鏡 (2)
