2022年高三物理 第十九章 光的傳播四、光的色散(第一課時)

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1、2022年高三物理 第十九章 光的傳播 四、光的色散(第一課時)本節(jié)教材分析與以前的教材相比，這一部分把重點從棱鏡移到了光的色散.從課后練習(xí)看，棱鏡對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行小制作、小觀察，如潛望鏡、自行車尾燈.光的色散的知識并不難，這一部分可組織學(xué)生直接觀察太陽光通過三棱鏡時的色散、用分光鏡觀察太陽光譜和氣體發(fā)光光譜.增加學(xué)生的感性認(rèn)識，還可以借助CAI課件展示白光通過棱鏡后的色散現(xiàn)象.虹霓的形成原因，以擴大學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)習(xí)物理的興趣.色散現(xiàn)象

2、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而導(dǎo)致偏折不同.學(xué)生可能會發(fā)出這樣的疑問.為什么我們在日常生活中并沒有經(jīng)常地看到光的色散現(xiàn)象？關(guān)于這一點可引導(dǎo)學(xué)生看課本中冕牌玻璃對不同色光的折射率數(shù)據(jù)及課本最后方框內(nèi)的解釋，說明光通過棱鏡時實際發(fā)生了兩次偏折，才把不同色光區(qū)分開來.教學(xué)目標(biāo)一、知識目標(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)對紅光的折射率最小，對紫光的折射率最大.二、能力目標(biāo)1.會應(yīng)用棱鏡進行有關(guān)的光路控制.2.會根據(jù)折射定律分析判斷白光色散的結(jié)果.三

3、、德育目標(biāo)通過自然界中的光現(xiàn)象虹霓的教學(xué)及色散現(xiàn)象的教學(xué)激發(fā)學(xué)生對大自然的熱愛以及對自然之謎的求知欲望.教學(xué)重點1.棱鏡對光線的作用.2.光的色散現(xiàn)象及其成因.教學(xué)難點用光的折射定律分析不同色光通過同一介質(zhì)后的偏折情況.教學(xué)方法本節(jié)課通過實驗觀察、理論分析,輔助以CAI課件對棱鏡對光的偏折作用、光的色散現(xiàn)象及其形成原因等進行多途徑的教學(xué).同時介紹一些相關(guān)的科普知識開闊學(xué)生的視野，盡量增加學(xué)生的觀察以達到身臨其境、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（單色光通過棱鏡后的偏折情況，白色光通過棱鏡的色散現(xiàn)象，虹霓的形成） 課時安排1 課時 教學(xué)過程一、引入新課師同學(xué)們

4、看過雨后天空的彩虹嗎？（學(xué)生有的回答看過，有的回答沒看過）（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，但是在座的有誰知道彩虹是怎樣形成的嗎？無人回答我們學(xué)完這一節(jié)的內(nèi)容大家就會知道了，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）棱鏡棱鏡對光線的作用1.介紹棱鏡教師出示若干個棱鏡（大約十幾個）給學(xué)生傳著看.讓學(xué)生知道什么是棱鏡.2.棱鏡對光線的作用a.在黑板上畫出棱鏡的截面如圖1944，讓一個學(xué)生到黑板上畫出在光線從空氣入射到AC面時的折射光.再請一位同學(xué)畫出從棱鏡進入空氣時在AB面上的折射情況.圖1944b.用實驗演示驗證一下同學(xué)畫的對不對.c.歸納

5、結(jié)論光在棱鏡的兩個側(cè)面發(fā)生折射時，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，若折射率比原來大，再讓一位學(xué)生畫出此時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驗.如果讓一束白光通過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有道理.因為剛才紅光折射后出來時還是紅光嘛.但是還是讓我們用實驗來驗證一下.這樣心里才踏實對不對？(1)實驗演示白光通過三棱鏡后的色散現(xiàn)象.(2)再讓學(xué)生用發(fā)給他們的棱鏡對著太陽光轉(zhuǎn)動.可在教室墻

6、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1925甲所示的實驗，讓學(xué)生仔細觀察，在光屏上最上端是紅色，最下端是紫色.（2）分析現(xiàn)象背后的實質(zhì)性原因.教師引導(dǎo)白光通過棱鏡后變成了彩色光除了說明白光是復(fù)色光外，還說明棱鏡對不同色光的折射率是學(xué)生不同的.教師折射率不同.說明不同色光在棱鏡中傳播時速度是學(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.教師棱鏡對紅光的折射率學(xué)生最小.教師對紫光的折射率學(xué)生最大.(3)光在真空中傳播速度相同.教師我們現(xiàn)在看到的太陽光是太陽現(xiàn)在發(fā)出的嗎？學(xué)生不是教師如果不

7、同色光在真空中傳播速度不同.則將先后到達地球.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 靛 紫頻率低 高折射率n小 大介質(zhì)中速度v大 小臨界角C大 ?。ㄈ┱n堂鞏固訓(xùn)練1.課本練習(xí)四第（1）題.2.如圖1945，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點是_光，E點是_光.（填顏色）圖19453.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

8、拓展虹霓的形成虹的形成雨后初霽，我們常?？匆娞焐铣霈F(xiàn)美麗的七色彩虹，虹是太陽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1946（a），假設(shè)太陽光水平射向一水珠，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)過了二次折射和二次全反射，如圖1946（b）.虹和霓一般同時出現(xiàn).但兩者還是有區(qū)別的，不能混為一談，虹霓有兩個弓形彩帶，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，有時看不見.其顏色分布與虹恰好相反，即外紫內(nèi)紅，稱為霓.圖1946用CAI課件展示虹霓的圖景及形成過程講：夏天常常下雷陣雨，雨后半邊天空露出了太陽，另外半邊天空卻仍有厚厚的云

9、層.同時，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)太陽光穿過云層中和空氣中的小水滴時，就被折射出七色虹霓來.冬天大多是連綿不斷的小雨.而且雨后太陽不會立即出現(xiàn).同時，冬天氣溫較低.蒸發(fā)較慢，雨后天空中不會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是彩色的弧狀，但在天空中看起來，卻是彩色環(huán)狀，異常美麗.有時當(dāng)太陽靠近地平線時，在高山頂上也可以看到虹，如我國著名的風(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”實際上是由于日光從人的背后射來，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

10、或梯形的透明體叫棱鏡.2.光線通過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)進入另一種介質(zhì)顏色不變因而頻率不變.6.不同色光對同一介質(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、板書設(shè)計六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計1.紅光和

11、紫光相比A.在真空中傳播時，紫光的速度比較大B.在玻璃中傳播時，紅光的速度比較大C.玻璃對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1947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1947A.水對光束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，感覺最淺的球是A.紫色球B.藍色球C.黃色球D.紅色球E.綠色球F.五個球同樣深淺4.圖1948為一束白光通過三棱鏡的光路圖，其中正確的是圖

12、19485.如圖1949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).一單色細光束O垂直于AB面入射，在圖示的出射光線中圖1949A.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1950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A為圓柱面的頂點，光線2的入射點為B，AOB=60.已知該玻璃對紅光的折射率n=.圖1950（1）求兩條光線經(jīng)柱面和底面折射后的交點與O點的

13、距離d.（2）若入射的是單色藍光，則距離d將比上面求得的結(jié)果大還是??？7.單色細光束射到折射率n=的透明球表面，光束在過球心的平面內(nèi)，入射角i=45.研究經(jīng)折射進入球內(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1951（圖上已畫出入射光和出射光）圖1951（1）在圖上大致畫出光線在球內(nèi)的路徑和方向；（2）求入射光與出射光之間的夾角 ；（3）如果入射的是一束白光，透明球的色散情況與玻璃相仿，問哪種顏色光的角最大，哪種顏色光的角最小？8.如圖1952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，玻璃對這兩種色光的折射率分別為n1=1.

14、5,n2=.圖1952（1）求每種顏色的光射入上表面后的折射角1、2；（2）為使光束從玻璃板下表面出射時能分成不交疊的兩束，玻璃板的厚度d至少為多少？并畫出光路示意圖.參考答案：1.BD 2.BD 3.A 4.D 5.B6.簡答：作光路如圖1953.圖1953（1）光線1不偏折光線2:i=60,sinr=,r=30i=60-r=30,sinr=nsini=,r=60=R/cos30=Rd= tan30=R（2）d比上面結(jié)果小.7.解答：（1）如圖1954.圖1954（2）由折射定律=nsinr=,r=30由幾何關(guān)系及對稱性有=r-(i-r)=2r-i=4r-2i以r=30i=45代入得=30（3）紅光最大，紫光最小8.解答：畫出光路示意圖1955圖1955（1）=nsin1=,sin2=1=arcsin,2=arcsin（2）dtan1-dtan2=d=a