《1.3 棱鏡和透鏡》PPT課件

1、知識(shí)回顧知識(shí)回顧 不同介質(zhì)的折射率是不同的。不同介質(zhì)的折射率是不同的。 當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90度時(shí)，度時(shí)，折射光完全消失，只剩下反射光這種現(xiàn)象就叫做折射光完全消失，只剩下反射光這種現(xiàn)象就叫做光的全反射現(xiàn)象。光的全反射現(xiàn)象。光的全反射現(xiàn)象光的全反射現(xiàn)象 光纖的作用光纖的作用 光纖的應(yīng)用光纖的應(yīng)用光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維第一章第一章 光的折射光的折射1.3 1.3 棱鏡和透鏡棱鏡和透鏡導(dǎo)入新課導(dǎo)入新課棱鏡棱鏡透鏡透鏡教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 什么是棱鏡什么是棱鏡?什么是透鏡什么是透鏡? 知道光經(jīng)過棱鏡和透鏡是如何變化的。知道光經(jīng)過棱鏡和透鏡是如何變化的。 理解

2、什么是透鏡的屈光度。理解什么是透鏡的屈光度。本節(jié)導(dǎo)航本節(jié)導(dǎo)航1.棱鏡棱鏡2.透鏡透鏡 棱鏡是橫街面為三角形或梯形的三棱鏡，棱鏡是橫街面為三角形或梯形的三棱鏡，通常簡稱為棱鏡（通常簡稱為棱鏡（prism）。棱鏡可以改變光）。棱鏡可以改變光的傳播方向，還可以使白光發(fā)生色散。的傳播方向，還可以使白光發(fā)生色散。1.棱鏡棱鏡 光從玻璃棱鏡的一個(gè)側(cè)面射入，從另一個(gè)光從玻璃棱鏡的一個(gè)側(cè)面射入，從另一個(gè)側(cè)面射出，射出的方向明顯地向著棱鏡底面偏側(cè)面射出，射出的方向明顯地向著棱鏡底面偏著。著。 這是因?yàn)楣庠诶忡R的兩個(gè)側(cè)面上發(fā)生折射這是因?yàn)楣庠诶忡R的兩個(gè)側(cè)面上發(fā)生折射,每次折射都使光線向底面折射的緣故。偏著的每次折

3、射都使光線向底面折射的緣故。偏著的程度用偏向角程度用偏向角表示。表示。 在光學(xué)儀器中，常常用橫截面是等腰直角三在光學(xué)儀器中，常常用橫截面是等腰直角三角形的棱鏡來改變光路。由于玻璃對(duì)空氣的臨界角形的棱鏡來改變光路。由于玻璃對(duì)空氣的臨界角小于角小于45度，所以在下面所示的各種情況中都會(huì)度，所以在下面所示的各種情況中都會(huì)發(fā)生全反射。因此這種棱鏡也叫全反射棱鏡。發(fā)生全反射。因此這種棱鏡也叫全反射棱鏡。甲：棱鏡使光束放心改變了甲：棱鏡使光束放心改變了90。乙：棱鏡使光束方向改變了乙：棱鏡使光束方向改變了180。 望遠(yuǎn)鏡為了獲得較大望遠(yuǎn)鏡為了獲得較大的放大倍數(shù)，鏡筒要很長，的放大倍數(shù)，鏡筒要很長，使用兩塊

4、這種棱鏡，就能使用兩塊這種棱鏡，就能縮短鏡筒的長度?？s短鏡筒的長度。圖例圖例 白色光通過棱鏡會(huì)發(fā)生色散，表明不同色白色光通過棱鏡會(huì)發(fā)生色散，表明不同色光通過棱鏡后的偏向角不同。偏向角不同，表明光通過棱鏡后的偏向角不同。偏向角不同，表明棱鏡材料對(duì)不同色光的折射率不同。實(shí)驗(yàn)表明，棱鏡材料對(duì)不同色光的折射率不同。實(shí)驗(yàn)表明，紅光的偏向角最小，紫光的偏向角最大。紅光的偏向角最小，紫光的偏向角最大。 表明棱鏡材料對(duì)紅光的折射率比紫光的小。表明棱鏡材料對(duì)紅光的折射率比紫光的小。 由于不同色光通過棱鏡后的偏向角不同，可由于不同色光通過棱鏡后的偏向角不同，可以利用棱鏡把復(fù)色光分解成光譜，制成各種光譜以利用棱鏡把

5、復(fù)色光分解成光譜，制成各種光譜儀，如分光鏡、單色儀、攝譜儀等。儀，如分光鏡、單色儀、攝譜儀等。 單色儀單色儀 分光鏡分光鏡 攝譜儀攝譜儀 近視鏡和遠(yuǎn)視鏡的鏡片都是透鏡。近視鏡和遠(yuǎn)視鏡的鏡片都是透鏡。 透鏡由透鏡由兩個(gè)折射曲面組成，折射曲面一般是球面或平面。兩個(gè)折射曲面組成，折射曲面一般是球面或平面。2.透鏡透鏡透鏡的種類透鏡的種類遠(yuǎn)視鏡片邊緣薄、中間厚，叫做凸透鏡；遠(yuǎn)視鏡片邊緣薄、中間厚，叫做凸透鏡；近視鏡邊緣厚、中間厚，叫做凹透鏡。近視鏡邊緣厚、中間厚，叫做凹透鏡。 在透鏡的中部有一個(gè)特殊點(diǎn)，當(dāng)光線透在透鏡的中部有一個(gè)特殊點(diǎn)，當(dāng)光線透過該點(diǎn)時(shí)，傳播方向不發(fā)生改變。這個(gè)點(diǎn)叫過該點(diǎn)時(shí)，傳播方向不

6、發(fā)生改變。這個(gè)點(diǎn)叫做光心，以做光心，以O(shè)表示。通過光心表示。通過光心O的任意直線叫的任意直線叫做透鏡的光軸。通過透鏡兩個(gè)球面的球心做透鏡的光軸。通過透鏡兩個(gè)球面的球心C1和和C2的光軸，叫做主光軸，簡稱的光軸，叫做主光軸，簡稱主軸主軸。 可以把透鏡看做是由許多頂角不通的棱鏡可以把透鏡看做是由許多頂角不通的棱鏡組成的。組成的。大家談大家談 為什么凸鏡為什么凸鏡對(duì)光束有會(huì)聚作對(duì)光束有會(huì)聚作用，凹透鏡對(duì)光用，凹透鏡對(duì)光束有發(fā)散作用。束有發(fā)散作用。說一說說一說 透鏡的厚度通常比它的球面半徑小得多，這透鏡的厚度通常比它的球面半徑小得多，這種透鏡叫做種透鏡叫做薄透鏡薄透鏡。 平行于主光軸的光通過凸透鏡后，

7、會(huì)聚于主平行于主光軸的光通過凸透鏡后，會(huì)聚于主軸上的一點(diǎn)（圖中的點(diǎn)），這個(gè)點(diǎn)叫做凸透鏡的軸上的一點(diǎn)（圖中的點(diǎn)），這個(gè)點(diǎn)叫做凸透鏡的焦點(diǎn)焦點(diǎn)（focus）.從焦點(diǎn)到光心從焦點(diǎn)到光心O的距離叫做的距離叫做凸透鏡凸透鏡的焦距的焦距（focal length），用符號(hào)），用符號(hào)f表示。表示。 根據(jù)光路可逆原理，在凸透鏡的焦點(diǎn)放一個(gè)根據(jù)光路可逆原理，在凸透鏡的焦點(diǎn)放一個(gè)光源，它就將發(fā)散光束變成平行光。光源，它就將發(fā)散光束變成平行光。實(shí)驗(yàn)室中使實(shí)驗(yàn)室中使用的用的平行光平行光管管正是利用正是利用凸透鏡這一凸透鏡這一特性制成的。特性制成的。 平行于主光軸的光通過凸透鏡后，變得發(fā)平行于主光軸的光通過凸透鏡后，變

8、得發(fā)散，這些發(fā)散的光線看起來好像是從他們的反向散，這些發(fā)散的光線看起來好像是從他們的反向延長線的交點(diǎn)延長線的交點(diǎn)F發(fā)出來的，點(diǎn)發(fā)出來的，點(diǎn)F也在主軸上，叫也在主軸上，叫做凸透鏡的做凸透鏡的焦點(diǎn)焦點(diǎn)。同樣，凸透鏡也有焦距。同樣，凸透鏡也有焦距f。 由于凸透鏡的焦點(diǎn)不是實(shí)際光線由于凸透鏡的焦點(diǎn)不是實(shí)際光線會(huì)聚的，我們把凸透鏡的焦點(diǎn)稱為會(huì)聚的，我們把凸透鏡的焦點(diǎn)稱為“虛虛”焦點(diǎn)。相應(yīng)地，凸透鏡的焦點(diǎn)焦點(diǎn)。相應(yīng)地，凸透鏡的焦點(diǎn)稱為稱為“實(shí)實(shí)”焦點(diǎn)。焦點(diǎn)。注意注意 凸透鏡的折射率越大，焦距也越短，對(duì)光凸透鏡的折射率越大，焦距也越短，對(duì)光線的會(huì)聚作用也越明顯。線的會(huì)聚作用也越明顯。 透鏡焦距的長短反映了透

9、鏡對(duì)光線偏折本領(lǐng)透鏡焦距的長短反映了透鏡對(duì)光線偏折本領(lǐng)的大小。的大小。 透鏡焦距的倒數(shù)叫做透鏡焦距的倒數(shù)叫做焦度焦度，用符號(hào)，用符號(hào)表示，即表示，即 = 透鏡的焦度越大，對(duì)光線的偏折本透鏡的焦度越大，對(duì)光線的偏折本領(lǐng)越大。領(lǐng)越大。焦度的單位叫做焦度的單位叫做屈光度屈光度。f11屈光度屈光度= =1m-11m1 如果透鏡的焦距是如果透鏡的焦距是1m，它的焦度就是，它的焦度就是1屈光度。屈光度。 通常眼鏡片的度通常眼鏡片的度數(shù)等于屈光度的數(shù)等于屈光度的100倍。即倍。即100度的眼鏡度的眼鏡片，它的焦度是片，它的焦度是1屈屈光度，焦距是光度，焦距是1m。廣角鏡廣角鏡 怎樣選擇和保養(yǎng)眼鏡片？怎樣選擇

10、和保養(yǎng)眼鏡片？ 患近視或者遠(yuǎn)視的同學(xué)在配眼鏡時(shí)，都患近視或者遠(yuǎn)視的同學(xué)在配眼鏡時(shí)，都比較注意驗(yàn)光，以便正確選擇鏡片的屈光度比較注意驗(yàn)光，以便正確選擇鏡片的屈光度。 第一要選材料第一要選材料 第二要選折射率第二要選折射率 第三要選鏡片表面處理第三要選鏡片表面處理 還應(yīng)注意眼鏡的保養(yǎng)還應(yīng)注意眼鏡的保養(yǎng)1234 另外也很注意選擇美觀的鏡架，卻往往另外也很注意選擇美觀的鏡架，卻往往忽視鏡片的選擇，實(shí)際上，鏡片的選擇大有忽視鏡片的選擇，實(shí)際上，鏡片的選擇大有學(xué)問。學(xué)問。想一想想一想課堂小結(jié)課堂小結(jié) 棱鏡是橫街面為三角形或梯形的三棱鏡。棱鏡是橫街面為三角形或梯形的三棱鏡。 透鏡由兩個(gè)折射曲面組成，折射曲面

11、一透鏡由兩個(gè)折射曲面組成，折射曲面一般是球面或平面。般是球面或平面。1屈光度屈光度=1m-11m1 透鏡的焦度越大，對(duì)光線的偏折本領(lǐng)越透鏡的焦度越大，對(duì)光線的偏折本領(lǐng)越大。焦度的單位叫做屈光度。大。焦度的單位叫做屈光度。1.解：解：教材習(xí)題答案教材習(xí)題答案 2.解：解：（1）根據(jù)內(nèi)反射及五角棱鏡的幾何關(guān)系作圖。）根據(jù)內(nèi)反射及五角棱鏡的幾何關(guān)系作圖。 （2）這種棱鏡主要是將輸入的光或圖像）這種棱鏡主要是將輸入的光或圖像偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)90，其特點(diǎn)是當(dāng)像偏轉(zhuǎn)，其特點(diǎn)是當(dāng)像偏轉(zhuǎn)90的時(shí)候，的時(shí)候，它既不會(huì)反向也不會(huì)顛倒。這種棱鏡的設(shè)計(jì)它既不會(huì)反向也不會(huì)顛倒。這種棱鏡的設(shè)計(jì)使得無論光線與光軸間的角度如何，所有通使得無論光線與光軸間的角度如何，所有通過有效孔徑的光線都同樣偏轉(zhuǎn)過有效孔徑的光線都同樣偏轉(zhuǎn)90度角。度角。3.解：解： 由于材料對(duì)紅光的折射率比紫光的小，所由于材料對(duì)紅光的折射率比紫光的小，所以從以從CD面射出的光在靠近面射出的光在靠近C端是紫光。端是紫光。4.解：透鏡的光心部分可看作兩面平行的