2019-2020年高三物理 第十九章 光的傳播 四、光的色散(第一課時(shí)).doc
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2019-2020年高三物理 第十九章 光的傳播 四、光的色散(第一課時(shí)) ●本節(jié)教材分析 與以前的教材相比,這一部分把重點(diǎn)從棱鏡移到了光的色散.從課后練習(xí)看,棱鏡對(duì)光的偏折作用及全反射棱鏡仍應(yīng)給予適當(dāng)?shù)年P(guān)注,全反射棱鏡被安排在閱讀材料里并介紹了它的一些應(yīng)用,對(duì)這些應(yīng)用不宜深講,作為了解性的內(nèi)容即可,有興趣的學(xué)生可以組織它們課后進(jìn)行小制作、小觀察,如潛望鏡、自行車(chē)尾燈. 光的色散的知識(shí)并不難,這一部分可組織學(xué)生直接觀察太陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡時(shí)的色散、用分光鏡觀察太陽(yáng)光譜和氣體發(fā)光光譜.增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),還可以借助CAI課件展示白光通過(guò)棱鏡后的色散現(xiàn)象.虹霓的形成原因,以擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面,培養(yǎng)學(xué)習(xí)物理的興趣. 色散現(xiàn)象的成因是不同色光在同一介質(zhì)中傳播速度不同從而折射率不同進(jìn)而導(dǎo)致偏折不同.學(xué)生可能會(huì)發(fā)出這樣的疑問(wèn).為什么我們?cè)谌粘I钪胁](méi)有經(jīng)常地看到光的色散現(xiàn)象?關(guān)于這一點(diǎn)可引導(dǎo)學(xué)生看課本中冕牌玻璃對(duì)不同色光的折射率數(shù)據(jù)及課本最后方框內(nèi)的解釋?zhuān)f(shuō)明光通過(guò)棱鏡時(shí)實(shí)際發(fā)生了兩次偏折,才把不同色光區(qū)分開(kāi)來(lái). ●教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)目標(biāo) 1.理解棱鏡能使射向棱鏡側(cè)面的光線向底面偏折的道理. 2.知道光的色散現(xiàn)象. 3.理解光的色散現(xiàn)象的成因. 4.知道不同色光在同一介質(zhì)中傳播速度不同. 5.知道同一介質(zhì)對(duì)紅光的折射率最小,對(duì)紫光的折射率最大. 二、能力目標(biāo) 1.會(huì)應(yīng)用棱鏡進(jìn)行有關(guān)的光路控制. 2.會(huì)根據(jù)折射定律分析判斷白光色散的結(jié)果. 三、德育目標(biāo) 通過(guò)自然界中的光現(xiàn)象——虹霓的教學(xué)及色散現(xiàn)象的教學(xué)激發(fā)學(xué)生對(duì)大自然的熱愛(ài)以及對(duì)自然之謎的求知欲望. ●教學(xué)重點(diǎn) 1.棱鏡對(duì)光線的作用. 2.光的色散現(xiàn)象及其成因. ●教學(xué)難點(diǎn) 用光的折射定律分析不同色光通過(guò)同一介質(zhì)后的偏折情況. ●教學(xué)方法 本節(jié)課通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察、理論分析,輔助以CAI課件對(duì)棱鏡對(duì)光的偏折作用、光的色散現(xiàn)象及其形成原因等進(jìn)行多途徑的教學(xué).同時(shí)介紹一些相關(guān)的科普知識(shí)開(kāi)闊學(xué)生的視野,盡量增加學(xué)生的觀察以達(dá)到身臨其境、興趣盎然的效果. ●教學(xué)用具 同上節(jié)課的光學(xué)演示儀,三棱鏡若干.CAI課件(單色光通過(guò)棱鏡后的偏折情況,白色光通過(guò)棱鏡的色散現(xiàn)象,虹霓的形成) ● 課時(shí)安排 1 課時(shí) ● 教學(xué)過(guò)程 一、引入新課 [師]同學(xué)們看過(guò)雨后天空的彩虹嗎? (學(xué)生有的回答看過(guò),有的回答沒(méi)看過(guò)) (教師用課件播放彩虹圖片,學(xué)生驚嘆其美麗) [師]彩虹的美麗一直是為人們所贊嘆的,但是在座的有誰(shuí)知道彩虹是怎樣形成的嗎?[無(wú)人回答]我們學(xué)完這一節(jié)的內(nèi)容大家就會(huì)知道了,想知道嗎?[生回答想]那就好好的跟我學(xué)吧. 二、新課教學(xué) (一)棱鏡棱鏡對(duì)光線的作用 1.介紹棱鏡 教師出示若干個(gè)棱鏡(大約十幾個(gè))給學(xué)生傳著看.讓學(xué)生知道什么是棱鏡. 2.棱鏡對(duì)光線的作用 a.在黑板上畫(huà)出棱鏡的截面如圖19—44,讓一個(gè)學(xué)生到黑板上畫(huà)出在光線從空氣入射到AC面時(shí)的折射光.再請(qǐng)一位同學(xué)畫(huà)出從棱鏡進(jìn)入空氣時(shí)在AB面上的折射情況. 圖19—44 b.用實(shí)驗(yàn)演示驗(yàn)證一下同學(xué)畫(huà)的對(duì)不對(duì). c.歸納結(jié)論——光在棱鏡的兩個(gè)側(cè)面發(fā)生折射時(shí),每次折射都使光線向棱鏡的底面偏折. d.讓學(xué)生猜想出入射光的偏折程度可能與哪些因素有關(guān). [學(xué)生]與折射率有關(guān). e.入射光方向不變,若折射率比原來(lái)大,再讓一位學(xué)生畫(huà)出此時(shí)光線的兩次偏折情況.得出折射率越大,偏折越大的結(jié)論. (二)光的色散 1.光的色散現(xiàn)象 [教師]剛才我們是用紅光做的實(shí)驗(yàn).如果讓一束白光通過(guò)棱鏡你能想象出將是什么樣的嗎? [生甲]還是白色.(其他學(xué)生猶豫) [教師]猜的不是完全沒(méi)有道理.因?yàn)閯偛偶t光折射后出來(lái)時(shí)還是紅光嘛.但是還是讓我們用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證一下.這樣心里才踏實(shí)對(duì)不對(duì)? (1)實(shí)驗(yàn)演示白光通過(guò)三棱鏡后的色散現(xiàn)象. (2)再讓學(xué)生用發(fā)給他們的棱鏡對(duì)著太陽(yáng)光轉(zhuǎn)動(dòng).可在教室墻壁上看到鮮艷的彩色亮帶. (3)引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)出白光是復(fù)色光. (4)給出光的色散定義及光譜概念. 2.光的色散原因分析 (1)重做課本圖19—25甲所示的實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生仔細(xì)觀察,在光屏上最上端是紅色,最下端是紫色. (2)分析現(xiàn)象背后的實(shí)質(zhì)性原因. [教師引導(dǎo)]白光通過(guò)棱鏡后變成了彩色光除了說(shuō)明白光是復(fù)色光外,還說(shuō)明棱鏡對(duì)不同色光的折射率是… [學(xué)生]不同的. [教師]折射率不同.說(shuō)明不同色光在棱鏡中傳播時(shí)速度是… [學(xué)生]不同的. [教師]紅光在屏上最上端,表明紅光的偏折程度… [學(xué)生]最小. [教師]棱鏡對(duì)紅光的折射率… [學(xué)生]最小. [教師]對(duì)紫光的折射率… [學(xué)生]最大. (3)光在真空中傳播速度相同. [教師]我們現(xiàn)在看到的太陽(yáng)光是太陽(yáng)現(xiàn)在發(fā)出的嗎? [學(xué)生]不是 [教師]如果不同色光在真空中傳播速度不同.則將先后到達(dá)地球.那么我們看到的還是白光嗎? [學(xué)生]不是 [教師]因此可以知道光在真空中傳播速度都是相同的.c=3108 m/s而在介質(zhì)中傳播速度是不同的.(根據(jù)n=) (4)歸納總結(jié)如下表 顏色 紅 橙 黃 綠 藍(lán) 靛 紫 頻率ν 低 高 折射率n 小 大 介質(zhì)中速度v 大 小 臨界角C 大 小 (三)課堂鞏固訓(xùn)練 1.課本練習(xí)四第(1)題. 2.如圖19—45,ABC 為一玻璃三棱鏡的截面,一束光MN垂直AB射入,在AC面發(fā)生全反射后從BC射出,則在屏PQ上的彩帶DE的D點(diǎn)是________光,E點(diǎn)是________光.(填顏色) 圖19—45 3.在上題中,若∠MNB變小,最先從AC透出的是________光. 參考答案:1.略2.紫紅3.紅 (四)知識(shí)拓展——虹霓的形成 虹的形成 雨后初霽,我們常常看見(jiàn)天上出現(xiàn)美麗的七色彩虹,虹是太陽(yáng)光沿著一定角度射入空氣中的水滴引起的比較復(fù)雜的折射和反射所造成的一種色散現(xiàn)象.如圖19—46(a),假設(shè)太陽(yáng)光水平射向一水珠,光線經(jīng)兩次折射和一次全反射后射出水珠. 霓的形成經(jīng)過(guò)了二次折射和二次全反射,如圖19—46(b).虹和霓一般同時(shí)出現(xiàn).但兩者還是有區(qū)別的,不能混為一談,虹霓有兩個(gè)弓形彩帶,內(nèi)彩帶較亮,其外圈是紅色,內(nèi)圈是紫色,稱為虹;外彩帶較暗,有時(shí)看不見(jiàn).其顏色分布與虹恰好相反,即外紫內(nèi)紅,稱為霓. 圖19—46 [用CAI課件展示虹霓的圖景及形成過(guò)程] 講:夏天常常下雷陣雨,雨后半邊天空露出了太陽(yáng),另外半邊天空卻仍有厚厚的云層.同時(shí),夏天地面溫度較高.蒸發(fā)很快,雨后天空還飄浮著水汽和小水滴.因此,當(dāng)太陽(yáng)光穿過(guò)云層中和空氣中的小水滴時(shí),就被折射出七色虹霓來(lái).冬天大多是連綿不斷的小雨.而且雨后太陽(yáng)不會(huì)立即出現(xiàn).同時(shí),冬天氣溫較低.蒸發(fā)較慢,雨后天空中不會(huì)像夏天那樣充滿水汽和小水滴,故冬天不易出現(xiàn)虹霓. 虹霓在地面上看起來(lái)是彩色的弧狀,但在天空中看起來(lái),卻是彩色環(huán)狀,異常美麗.有時(shí)當(dāng)太陽(yáng)靠近地平線時(shí),在高山頂上也可以看到虹,如我國(guó)著名的風(fēng)景區(qū)峨眉山的一大奇景——“峨眉佛光”,其成因與虹霓相似,寶光紫色在內(nèi)、紅色在外,圈中的“佛”實(shí)際上是由于日光從人的背后射來(lái),把人的身體投影于云層上. 三、小結(jié) [用CAI課件打出] 1.橫截面為三角形或梯形的透明體叫棱鏡. 2.光線通過(guò)棱鏡后將向棱鏡的底面偏折.[CAI課件再現(xiàn)] 3.光的色散現(xiàn)象是指復(fù)色光分解為單色光的現(xiàn)象.[CAI課件再現(xiàn)] 4.不同色光在真空中傳播速度相同,在介質(zhì)中傳播速度不同,其中紅光最快,紫光最慢. 5.不同頻率的光顏色不同,光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)顏色不變因而頻率不變. 6.不同色光對(duì)同一介質(zhì)的折射率不同,紅光最小,紫光最大. 7.發(fā)生全反射的臨界角紅光最大,紫光最小,所以紅光較不易發(fā)生全反射. 四、布置作業(yè) 1.課后自學(xué)閱讀材料《全反射棱鏡》并在課本上完成練習(xí)四第(2)題及第(4)題. 2.計(jì)算紅光和紫光在冕牌玻璃中的傳播速度.(折射率參照課本) 五、板書(shū)設(shè)計(jì) 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì) 1.紅光和紫光相比 A.在真空中傳播時(shí),紫光的速度比較大 B.在玻璃中傳播時(shí),紅光的速度比較大 C.玻璃對(duì)紅光的折射率較紫光大 D.從玻璃到空氣的界面上,紅光的臨界角較紫光大 2.如圖19—47所示,ab兩束不同的單色平行光從空氣射入水中,發(fā)生如圖所示的折射,則下述結(jié)論正確的是 圖19—47 A.水對(duì)光束a的折射率較大 B.水中光束b的光速較小 C.光束a的頻率較大 D.若從水射向空氣,光束a的臨界角較光束b的臨界角大 3.在水底同一深處并排放置五種顏色的球,如從水面正上方垂直俯視五只色球,感覺(jué)最淺的球是 A.紫色球 B.藍(lán)色球 C.黃色球 D.紅色球 E.綠色球 F.五個(gè)球同樣深淺 4.圖19—48為一束白光通過(guò)三棱鏡的光路圖,其中正確的是 圖19—48 5.如圖19—49所示,兩塊同樣的玻璃直角三棱鏡ABC,兩者的AC面是平行放置的,在它們之間是均勻的未知透明介質(zhì).一單色細(xì)光束O垂直于AB面入射,在圖示的出射光線中 圖19—49 A.1、2、3(彼此平行)中的任一條都有可能 B.4、5、6(彼此平行)中的任一條都可能 C.7、8、9(彼此平行)中的任一條都可能 D.只能是4、6中的某一條 6.半徑為R的玻璃半圓柱體,橫截面如圖19—50所示,圓心為O,兩條平行單色紅光沿截面射向圓柱面,方向與底面垂直.光線1的入射點(diǎn)A為圓柱面的頂點(diǎn),光線2的入射點(diǎn)為B,∠AOB=60.已知該玻璃對(duì)紅光的折射率n=. 圖19—50 (1)求兩條光線經(jīng)柱面和底面折射后的交點(diǎn)與O點(diǎn)的距離d. (2)若入射的是單色藍(lán)光,則距離d將比上面求得的結(jié)果大還是小? 7.單色細(xì)光束射到折射率n=的透明球表面,光束在過(guò)球心的平面內(nèi),入射角i= 45.研究經(jīng)折射進(jìn)入球內(nèi)后又經(jīng)內(nèi)表面反射一次,再經(jīng)球面折射后射出的光線,如圖19—51(圖上已畫(huà)出入射光和出射光) 圖19—51 (1)在圖上大致畫(huà)出光線在球內(nèi)的路徑和方向; (2)求入射光與出射光之間的夾角 α; (3)如果入射的是一束白光,透明球的色散情況與玻璃相仿,問(wèn)哪種顏色光的α角最大,哪種顏色光的α角最小? 8.如圖19—52所示,寬為a的平行光束從空氣斜向入射到兩面平行的玻璃板上表面,入射角為45,光束中包含兩種顏色的光,玻璃對(duì)這兩種色光的折射率分別為n1=1.5,n2=. 圖19—52 (1)求每種顏色的光射入上表面后的折射角θ1、θ2; (2)為使光束從玻璃板下表面出射時(shí)能分成不交疊的兩束,玻璃板的厚度d至少為多少?并畫(huà)出光路示意圖. 參考答案:1.BD 2.BD 3.A 4.D 5.B 6.簡(jiǎn)答:作光路如圖19—53. 圖19—53 (1)光線1不偏折 光線2:i=60,sinr==,r=30 i′=60-r=30,sinr′=nsini′=, r′=60 =R/cos30=R d== tan30=R (2)d比上面結(jié)果小. 7.解答:(1)如圖19—54. 圖19—54 (2)由折射定律=n sinr==,r=30 由幾何關(guān)系及對(duì)稱性有 =r-(i-r)=2r-i α=4r-2i 以r=30i=45代入得α=30 (3)紅光α最大,紫光α最小 8.解答:畫(huà)出光路示意圖19—55 圖19—55 (1)=n sinθ1=,sinθ2= θ1=arcsin,θ2=arcsin (2)dtanθ1-dtanθ2= d=a- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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