惠更斯原理反射、折射、衍射
波前：在同一时刻，波动传播所至的点集合，称为波前（wave front），如水波的相邻波峰（谷）联机。
直线波的波前为直线，点波源在平面上的波前为圆周线，在空间中则为球面。
波动行进的方向，恒与波前保持垂直。
Huygens子波原理的内容：
1. 光波波前上的每一点，可看成一个新的次级波源，发出子波；
2. 下一个时刻的波前为所有子波的共同包络面；
3. 波的传播方向在子波源与子波面和包络面的切点的连线方向上。
一、惠更斯原理
任何时刻波面上的每一点都可作为次波的波源，各自发出球面波；在以后的任何时刻，所有这些次波波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面。
直线传播规律
较好的解释光的反射折射规律
成功之处双折射现象
定性的解释光的干涉、衍射现象
不能解释干涉衍射光的振幅变化
不足之处
不能解释衍射光强的重新分布
波前上的每一点可以视为微小子波的来源，
子波并以整体的波速向波之行进方向扩展。
下一时刻的波前为与各子波相切的曲面。
根据惠更斯原理，若某瞬间波前
为PP′曲面，在Δt时间之后，
波前的位置为QQ′曲面，波形
进行方向与波前垂直。
水面产生直线波的瞬间波形，
波前AA′及波前BB′上
各点到波源的距离都相同。
直线前进的平面波，若不遇
到任何阻碍，下一时刻的波
前形状也会是直线。
惠更斯原理对波的传播的解释
衍射现象：波传播过程中当遇到障碍物时,能绕过障碍物的边缘而传播的现象。
波的折射：
菲涅耳对惠更斯原理的改进
菲涅耳在惠更斯原理的基础上，补充了描述次波的基本特征——位相和振幅的定量表示式，并增加了“次波相干叠加”的原理，从而发展成为惠更斯——菲涅耳原理。这个原理的内容表述如下：
面积元dS所发出的各次波的振幅和位相满足下面四个假设：
(1) 在波动理论中，波面是一个等位相面。因而可以认为dS面上各点所发出的所有次波都有相同的初位相(可令其为零)。
(2) 次波在P点处所引起的振动的振幅与r成反比。这相当于表明次波是球面波。
(3) 从面元dS所发次波在P处的振幅正比于dS的面积,且与倾角θ有关，其中θ为dS 的法线N与dS到P点的连线r之间的夹角，即从dS发出的次波到达P点时的振幅随θ的增大而减小(倾斜因数)。
(4) 次波在P点处的位相，由光程nr决定。
惠更斯原理：介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，在其后任意时刻这些子波的包迹就决定新的波阵面（波阵面的概念略，一定弄懂）。如插图，并用声波为例解答如下：U L-m为一纵波从介质M有一定角度入射到介质N中，如介质M和N都是固体，则如图上半部所示，在两介质界面处产生折射,在介质N中产生纵波U L-n和横波U S-n；在两介质界面处产反射在介质M中产生反射的纵波U L-m和反射的横波U S-m。图下半部分用惠更斯原理解释了折射和反射产生的原理。假设传播速度为：U L-n>U S-n>U L-m>U S-m。从左下图可见，A-A`和D-D`所经历的时间是相同的，但A-A`之间距离要大于D-D`，所以进入介质N后的U L-n的传播方向是新的波阵面的包络线的法线方向，发生了折射！折射角的变化只和该波在两介质中传播速度的比有关（公式略）。右下是反射的情况，由于反射的纵波和入射纵波都是在M中传播，所以反射角和入射角相等。由于U L-n>U S-n>U L-m>U S-m，用同样的分析方法，可以得到图中上面完全的折射、反射的纵和横波的传播方向！
标量衍射理论
光的传播是光学研究的基本问题之一，也是光能够记录、储存、处理和传送信息的基础。
八年级物理光的反射和折射 一、填空题（每空1分，共32分） 1．光在介质中是沿传播的，光年是的单位。 2．光在真空中的传播速度为km/s，光在其它介质中的速度这个速度。 （大于、小于、等于） 3．太阳发出的光经过8min20s射到地球上，则太阳与地球间的距离是。4．日食的形成是因为。发生日食时，是的影子落在上。6．光的反射定律的内容是：①； ②；③。 光的折射规律的内容是：①； ②；③ ；④； ⑤。 7．光在反射、折射时，光路是。 8．在湖边，可以看到岸边的树在水中的“倒影”，这是光的现象，游泳池充水后，看起来池底升高，水变浅，这是光的现象。 9．当入射光线向法线靠拢时，反射角将；当反射光线与入射光线垂直时，反射角为，当入射光线与平面镜成20°角时，反射角为。 10．一束光线射到平面镜上，当入射角增大10°时，反射光线与入射光线的夹角增大。 11．平面镜成像是由于光的而形成的，其特点是：像到镜面的距离，像和物体的大小，像与物体的连线与镜面，所成像的是。12．将物体放在平面镜前2 m处，则像到镜的距离为；若将物体再远离平面镜1 m，此时物、像之间的距离为。 13．将一铅笔放在平面镜上，要使它的像和铅笔垂直，铅笔应与镜面成角；要使像和铅笔恰在同一直线上，铅笔应与镜面成角。 14．当把笔尖触到平面镜上时，看到笔尖的像与笔尖相距约4 mm，则该平面镜的厚度约为mm。 二、选择题（每小题3分，共42分） 15．下列不属于光源的物体是（） A、太阳 B、月亮 C、明火 D、工作中的电灯 16．下列说法中正确的是（） A、光是沿直线传播的 B、光只在真空中沿直线传播 C、光的传播不需要介质 D、光在同一物质中沿直线传播 17．下列现象不能说明光的直线传播的是（） A、日食 B、小孔成像 C、影子 D、先闪电后打雷 18．人能看见物体是因为（）
光的反射与折射 1．如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况。造成这种现象的原因是( ) A ．光的反射 B ．光的折射 C ．光的直线传播 D ．小孔成像 答案：B 解析：太阳光线进入大气层发生折射，使传播方向改变，而使人感觉太阳的位置比实际位置偏高。 2．在水中的潜水员斜看岸边的物体时，看到的物体( ) A ．比物体所处的实际位置高 B ．比物体所处的实际位置低 C ．跟物体所处的实际位置一样高 D ．以上三种情况都有可能 答案：A 解析：根据光的折射定律可知A 项正确。 3．关于折射率，下列说法中正确的是( ) A ．根据 sin θ1 sin θ2 ＝n 可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比 B ．根据sin θ1 sin θ2＝n 可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比 C ．根据n ＝c v 可知，介质的折射率与介质中的光速成反比 D ．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比
答案：CD 解析：介质的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量，由介质本身决定，与入射角、折射角无关。由于真空中光速是个定值，故n 与v 成反比正确，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，由v ＝λf ，当f 一定时，v 正比于λ。n 与v 成反比，故折射率与波长λ也成反比。 4．(2012·大连质检)一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，入射角为45°，下面光路图中正确的是( ) 答案：C 解析：光在两介质的界面上通常同时发生反射和折射，所以A 错误；由反射定律和反射角为45°，根据折射定律n ＝sin θ1 sin θ2得θ1>θ2，故B 错误；C 正确，D 错误。 5. 如图所示，S 为点光源，MN 为平面镜。(1)用作图法画出通过P 点的反射光线所对应的入射光线；(2)确定其成像的观察范围。 解析：这是一道关于平面镜成像问题的题目，主要考查对平面镜成像规律的认识，平面镜成像的特点是：等大正立的虚像。方法是先确定像点的位置，然后再画符合要求的光线以及与之对应的入射光线。
412—惠更斯—菲涅耳原理 1. 选择题 1，根据惠更斯－菲涅耳原理，给定波阵面S上，每一面元dS发出的子波在观察点引起的光振动的振幅与以下哪些物理量相关： (A) 面元的面积dS。(B) 面元到观察点的距离。 (C) 面元dS对观察点的倾角。(D) 以上皆是。 [ ] 2，根据惠更斯－菲涅耳原理，给定波阵面S上，每一面元dS发出的子波在观察点引起的光振动的相位与以下哪些物理量相关： (A) 面元的面积dS。(B) 面元到观察点的距离。 (C) 面元dS对观察点的倾角。(D) 以上皆是。 [ ] 3，在研究衍射时，可按光源和所研究的点到障碍物的距离，将衍射分为菲涅耳衍射和夫琅和费衍射两类，其中夫琅和费衍射为： (A)光源到障碍物有限远，所考查点到障碍物无限远。(B) 光源到障碍物无限远，所考查点到障碍物有限远。 (C) 光源和所考察点的到障碍物的距离为无限远。(D) 光源和所考察的点到障碍物为有限远。 [ ] 4，在研究衍射时，可按光源和所研究的点到障碍物的距离，将衍射分为菲涅耳衍射和夫琅和费衍射两类，其中不是菲涅耳衍射为： (A) 光源和所考察的点到障碍物为有限远。(B) 光源和所考察点的到障碍物的距离为无限远。 (C)光源到障碍物有限远，所考查点到障碍物无限远。(D) 光源到障碍物无限远，所考查点到障碍物有限远。 [ ] 2. 判断题 1，在研究衍射时，是惠更斯首先引入子波的概念提出了惠更斯原理。 2，菲涅耳用子波相干叠加的思想补充了惠更斯原理，发展成了惠更斯－菲涅耳原理。 3，根据惠更斯－菲涅耳原理，衍射现象在本质上也是一种干涉现象。 4，惠更斯－菲涅耳原理的基本内容是：波阵面上各面积元所发出的子波在观察点P的相干叠加，决定了P点的合振动及光强．
选 修3—4 一、知识网络 周期：g L T π2= 机械振动 简谐运动 物理量：振幅、周期、频率 运动规律 简谐运动图象 阻尼振动 受力特点 回复力：F= - kx 弹簧振子：F= - kx 单摆：x L mg F -= 受迫振动 共振 波的叠加 干涉 衍射 多普勒效应 特性 实例 声波，超声波及其应用 机械波 形成和传播特点 类型 横波 纵波 描述方法 波的图象 波的公式：vT =λ x=vt 电磁波 电磁波的发现：麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场→预言电磁波的存在 赫兹证实电磁波的存在 电磁振荡：周期性变化的电场能与磁场能周期性变化，周期和频率 电磁波的发射和接收 电磁波与信息化社会：电视、雷达等 电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、x 射线、ν射线
二、考点解析 考点80 简谐运动 简谐运动的表达式和图象 要求：I 1）如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。 简谐运动的回复力：即F = – kx 注意：其中x 都是相对平衡位置的位移。 区分：某一位置的位移（相对平衡位置）和某一过程的位移（相对起点） ⑴回复力始终指向平衡位置，始终与位移方向相反 ⑵―k ‖对一般的简谐运动，k 只是一个比例系数，而不能理解为劲度系数 ⑶F 回＝－kx 是证明物体是否做简谐运动的依据 2）简谐运动的表达式： ―x = A sin (ωt ＋φ)‖ 3）简谐运动的图象：描述振子离开平衡位置的位移随时间遵从正弦（余弦）函数的规律变化的，要求能将图象与恰当的模型对应分析。可根据简谐运动的图象的斜率判别速度的方向，注意在振幅处速度无方向。 A 、简谐运动（关于平衡位置）对称、相等 ①同一位置：速度大小相等、方向可同可不同，位移、回复力、加速度大小相等、方向相同. ②对称点：速度大小相等、方向可同可不同，位移、回复力、加速度大小相等、方向相反. 相对论简介 相对论的诞生：伽利略相对性原理 狭义相对论的两个基本假设：狭义相对性原理；光速不变原理 时间和空间的相对性：“同时”的相对性 长度的相对性： 20)(1c v l l -= 时间间隔的相对性：2 )(1c v t -?=?τ 相对论的时空观 狭义相对论的其他结论：相对论速度变换公式：21c v u v u u '+'= 相对论质量： 2 )(1c v m m -= 质能方程2mc E = 广义相对论简介：广义相对性原理；等效原理 广义相对论的几个结论：物质的引力使光线弯曲 引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别
光的反射与折射 姓名 1、“五一”节，亮亮和家人一起去游玩，他站在美丽的青山湖旁,看到了:(1)岸上的花草，(2)水中的鱼，(3)游船在水中的倒影 (4)水中的 “白云”. 他看到的景物中,属于光的反射形成的是_________;属于光的折射形成的是_________(填序号). 2、下列事例中分别用到了什么光学知识，请填在题后横线上。 （1）激光引导掘进方向______________；（2）猴子水中捞月____________；（3）有经验的渔民叉鱼____________。 3．我国古代就有光现象的描述，如“捞不到的是水中月，摘不到的是镜中花”、“潭清疑水浅”．其中“水中月”、“镜中花”是光的________现象；“疑水浅”是光的______现象，该现象是光从_______中进入_______中所形成的． 4、当你漫步在池塘边，常会看到池塘中的“白云”和在“白云”中游动的鱼，这一现象的正确解释是：看到的“鱼”是由于光的____________形成的 象；看到的“白云”是光的____________形成的 象。 5、在如图中，MM’为空气和玻璃的界面，光的传播情况如图。入射角大小等 于 ，折射角大小等于 ，MM’的左侧是 （选填空气、玻璃） 6．一根筷子插入水中，如图所示。筷子在水里的部分，从水面上斜着看起来向上 折了，这是因为光从 进入 发生____ __的缘故。 光垂直照到水面时，进入水中的光的 不娈， 变小 7. 我国的语言文字丰富多彩，其中有许多语句蕴含了物理知识。请在下表中 填写所列语句涉及到的物理知识。 8．平静的湖面上倒映着美丽的白塔，在这里，…倒映的白塔?是 （ ） A ．白塔的影子． B ．白塔的实像． C ．比白塔略大的虚像． D ．与白塔等大的虚像． 9．当入射光线与平面镜夹角为20°，若保持入射光线方向不变，转动平面镜，使入射光线与平面镜夹角变为50°，则这过程中反射光线偏转角度为 （ ） A ．20°． B ．50°． C ．30°． D ．60° 10．下列现象中，属于光的反射现象的是 （ ） A ．看到插入水中的筷子向上弯折． B ．平静的水面上清楚地映出岸上的景物． C ．看到湖水的深度比实际的要浅． D ．小孔成像． 11．观赏水面风景照片时，总发现景物的“倒影” 比本身暗一些，这是由于：（ ） A ．“倒影”比真实景物的清晰度差 B ．人射水面的光线有一部分折射入水中 C ．光线被反射掉一部分 D ．冲洗照片质量有问题 12．图(8)所示是某同学画的潜望镜的示意图，使用这样的潜望镜看到物体AB 的像是 （ ） A ．放大倒立的实像． B ．缩小倒立的实像． C ．等大正立的虚像． D ．等大倒立的虚像． 13．下面哪个选项是使用了凸面镜的性质 （ ） A ．汽车的观后镜 B ．汽车的头灯 C ．太阳灶 D ．潜艇的潜望镜
光的反射和折射 反射及反射定律 1．光的反射 光从一种介质射到它与另一种介质的分界面时，一部分光会返回到第一种介质的现象。 2．反射定律 反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角。 [辨是非](对的划“√”，错的划“×”) 1．反射角与入射角成正比。(×) 2．光的反射现象中有时光不遵循反射定律。(×) 3．在光的反射现象中，光路可逆。(√) [释疑难·对点练] 1．在光的反射现象中，要注意反射角与入射角是指光线与法线的夹角。 2．在光的反射现象中，光路可逆。 [试身手] 1．如图所示，在房间内靠近墙角的天花板上有一面平面镜，在房间地板上的B点放一点光源S，通过平面镜的反射在竖直墙壁上出现一个光斑。若要使墙壁上光斑的面积增大一些，下面的方法中可行的是( ) A．保持光源的位置不变，将平面镜绕过平面镜O点且垂直纸面的轴，沿顺时针方向转动一个小角度 B．将光源沿地面向左移动一小段距离 C．将光源沿地面向右移动一小段距离 D．将光源竖直向上移动一小段距离
解析：选B 如图所示，利用平面镜成像的对称特点，找出光源S通过平面镜所成的像S′，作出过平面镜边缘的入射光线BE和反射光线 EF，则OF表示光斑的大小。A项中，将平面镜沿顺时针方向转动一个小角度，光源通过平面镜所成的像的位置下移，F点上移，会使光斑变 小，故A错；B项中，减小了入射角和反射角，从而使F点下移，光斑变大，故B对；同理分析可知C错；D项中，将光源竖直向上移动一小段距离，则像点下移，使F点上移，会使光斑变小，D错。 光的折射及折射定律 [ 光的折射光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光进入第2种介质的现象 入射角、折射角入射角：入射光线与法线的夹角折射角：折射光线与法线的夹角 折射定律折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即： sin θ1 sin θ2 ＝n12 1．光发生折射现象时一定伴随着反射现象。(√) 2．在光的折射现象中遵循光路可逆原理。(√) 3．入射角与折射角成正比。(×) [释疑难·对点练] 1．光的方向 (1)光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化(斜射)，但并非一定变化，当光垂直界面入射时，传播方向就不发生变化。 (2)在光的折射现象中，光路是可逆的。 2．光的传播速度 光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定变化，当光垂直界面入射时，光的传播方向虽然不变，但也属于折射，因为光传播的速度发生了变化。 3．入射角与折射角的大小关系
光的反射教学设计 一、教学目标： 1、知识和技能 （1）了解光在一些物体表面可以发生反射。 （2）认识光反射的规律，了解法线、入射角和反射角的含义。 （3）理解反射现象中光路的可逆性。 （4）了解什么是镜面反射，什么是漫反射。 2、过程和方法 （1）通过实验，观察光的反射现象。 （2）体验和感悟我们是如何看见不发光的物体的。 （3）经历探究“光反射时的规律”，用实验的方法获得反射光线、入射光线跟法线位置的关系，测量反射光线与法线、入射光线与法线的夹角，总结探究的结论，获得比较全面探究活动的体验。 （4）通过观察，理解镜面反射和漫反射的主要差异。 3、情感、态度、价值观 （1）在探究“光反射时的规律”过程中培养学生的科学态度。 （2）密切联系实际，提高科学技术应用于日常生活和社会的意识。 （3）鼓励学生积极参与探究活动。 二、教学设计： 1、课题引入 【演示实验1】用自制教具投影到墙面上 实验现象：我们能看到一个可爱的图像 【演示实验2】在光的传播路径上放置一块平面镜，看看在两种介质的分界面上会出现什么现象。 实验现象：光被平面镜反射到了天花板上，它改变了光的传播方向，天花板上出现一红色小光斑。 教师总结，板书“第2节，光的反射” 2、新课教学 根据实验2出示一束光射在平面镜上时的光路图
教师讲解：入射点、入射光线、反射光线、法线、入射角、反射角。 【探究实验】：光的反射定律（学生分组实验） （1）提出问题：光反射时遵循什么规律？ （2）作出假设： （3）设计实验和进行实验 ① 如图所示，先使E,F 成为同一平面，使入射光线沿纸面射向镜面的 O 点，用铅笔描出入射光线和反射光线的径迹。把纸板F 向前或向后折，你还能观察到反射光线吗？ ②用光的反射实验仪器，量出入射角（i ）和反射角（r ）的大小并记录进行比较。 入射角（i ） 反射角（r ）第一次 第二次 第三次 （4）分析和论证 学生分组讨论后进行归纳，得出反射定律 ①反射光线、法线、入射光线位于同一平面内 ②反射光线、入射光线分别位于法线两侧 ③反射角等于入射角 教师补充说明： 光的反射定律可以概括为十二个字“三线同面、两线异侧、两角相等” 教师板书：反射定律三线同面、两线异侧、两角相等 反射角等于入射角，不能说成入射角等于反射角，因为先有入射，再有反射，入射是 因，反射是果。 E F 入射 光线反射光线 O M N
主题3 单元（四）——波光的直线传播、光的反射与光的折射、人眼 球的作用 一、知识梳理 考点概念类型（用图形表示，便于更直观理解）定律和规律 现 象 光的反射 光从一 种均匀 的物质 射到另 一种物 质的表 面上时， 光会改 变传播 方向，返 回到原 先的物 质中。这 就是光 的反射。 辨别镜面射和漫反射： 项目 不同点 相同点 反射面光线特点 镜面反射 （图甲） 平整光滑 若入射光线平 行，则反射光 线。都遵守光 的。 漫反射 （图乙） 粗糙不平 反射光 线。 光的反射定律：反射光线、入 射光线和法线在 平面内(即三线共面)；反射光 线和入射光线分居在 两侧(即二线分居)； 角等于角(即两角 相等)。始终垂直于某平面的虚 线，公正无私，像个法官一样， 故取名为法线。 波光粼 粼、 平面镜 反射 （镜中 花）、 水中倒 影（水 中月）、 黑板反 光、 光的折射 光从一 种物质 射入另 一种物 质时，传 播方向 一般会 发生改 变的现 象叫光 的折射 入射角、折射角大小比较及垂直入射情况分析： 折射定律：折射光线、入射光 线和法线在内(三 线共面)；折射光线和入射光线 分居在的两侧(二线 分居)；当光从空气斜射入水、 玻璃等透明物质时，折射角 入射角；当光从水、玻璃等透 明介质斜射入空气时，折射角 入射角(当光垂直入射时，光的 传播方向)。 透过水 滴、放 大镜、 矿泉水 瓶看到 字体变 大， 光的直线传播1、光源：自身能够发光的物体。如：太阳（恒星）、萤火虫、水母及电灯、烛焰等。珍 珠、月亮及所有行星不是光源。 2、光的传播：光在同一种均匀物质中沿直线传播。 3、什么是光线？光线是真实存在的吗？答：为了形象地表示光的传播情况，我们通常用一 条带箭头的直线表示光的传播路线和方向。这样的直线叫做光线。光线不是真实存在的。 4、光在不同物质中传播的快慢相同吗？光在真空中传播速度最大有多大？答：为3×108米/ 秒。 5、光年是时间单位吗？答：光在一年内通过的距离，是天文学中的单位； 小孔成 像、日 食、月 食、影 子的形 成。 1 2 3 4 5 例如造成黑板反光例如电影银幕需要
《光的反射和折射》教案 教学目标 1、理解从实验推得光的反射定律的过程，能根据光的反射定律完成有关光路图； 2、理解平面镜成像规律的得出，理解虚像的物理意义； 3、能直接应用平面镜成像规律作出虚像，找出物和像的对应关系； 4、理解光的折射现象和折射定律；光的反射和折射中光路的可逆性； 5、培养学生实验、观察、分析、解决实际问题的能力；培养学生热爱科学、探索真理、实事求是的严谨的科学态度和思维习惯；通过简介我国的水镜、铜镜的历史进行爱国主义教育。 教学重点 光的反射定律，平面镜成像规律，光的折射定律 教学难点 光的反射定律的应用 教学方法 实验观察与探究、总结归纳、联系实际应用提高。 教学准备 学生课前准备：收集生活中有哪些地方用到平面镜，观察汽车的观后镜的成像情况。 教学器材：手电筒、铝薄、平面镜、光的反射演示器、废玻璃渣、凸面镜、凹面镜、烧杯水、铅笔、玻璃砖、盛水玻璃槽。 教学过程设计 新课引入 设疑激趣：汽车上的观后镜为什么是突起来的？透过装有水的玻璃杯子，看手指为什么会变粗？潜水艇潜入水中后，如何能知道水面上的情况？潜望镜是如何让景物转弯到你的视野中的呢？ 新课教学 光的反射 光线：光通过的路线，用带有箭头的直线表示光的传播方向。 光的反射：光从一种均匀物质射向另一种均匀物质时，在它们得分界面上会改变光的传播方向，又回到原物质中。 观察：手电筒光的反射，手电光射到平面镜M后会怎样？能够照到其他别的物体上吗？在暗室里，当光照到不发光的物体上时，你能看到物体吗？
讨论得出：光的反射现象。 “三线”、“两角”： 入射光线——OA； 反射光线——OB； 法线——ON； 入射角——∠AON，入射光线语法线所成的角α； 反射角——∠BON，反射光线与法线所成的角β； 设问：反射光线与入射光线有什么关系？反射角与入射角由有什么关系呢？ 光的反射定律： 实验探究1：在平面镜M上方放一个块有量角器的白色光屏，它是由可以绕ON折转的E、F两块板组成。 使E、F两板处于同一平面内，让入射光线OA沿光屏左侧射到镜面上的O点，观察反射光线在左侧还是右侧？入射角、反射角各是多大？ 改变入射光线的方向，观测几组入射角、反射角，并记录在表格中。 将F绕ON前、后转动，在F板上还能看到光线吗？这一现象说明了什么？ 实验结论：光反射时，入射光线、反射光线、法线在同一平面内；反射光线和入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角——光的反射定律。 强调：因果关系。 实验探究2：如使入射光线逆着原反射光线的方向射到平面镜上，此时反射光线会怎样？ 观察：反射光线恰恰是逆着原来入射光线射出。 结论：光路具有可逆性。 思考：当你从平面镜中可以看到别人的眼睛时，别人也一定可以看到你的眼睛，你相信吗？为什么？ 镜面反射与漫反射：同样都是平行光，反射后为什么反射光线的方向不一样？ 镜面反射：入射光线是平行的，经平面镜反射后反射光线也是平行的。 漫反射：入射光线是平行的，经粗糙的表面反射后，反射光线是不平行的。 应用：黑板反光；我们能从不同的方向看到黑板上的字。电影银幕要用粗糙的白布来做。平面镜 设问：桂林山水甲天下，倒影是如何形成的？ 实验探究3：在平面镜前举起左手，镜子里的你和真实有何不同？ 实验探究4：画个半圆，沿着镜子边放好，你观察到了什么？ 实验探究5：用一块玻璃，一张白纸，两只蜡烛，一只点燃，防在玻璃前，将另一根放在玻璃镜后，前后移动直到后面的蜡烛也好象点燃一样，这一点就是蜡烛的像；记下蜡烛和蜡烛的像的位置。
光的反射和折射 目的要求 1、通过本课教学使学生了解光的反射和折射现象。 2、培养学生的实验能力（初步学会做不同颜色物体反光不同的实验和光的折射实验）和演绎惟理能力（根据光反射的一般规律，解释一些光反射现象）。 课前准备 教师准备： 1、分组实验材料：白色纸屏，红、黄、蓝、绿、黑、白色的纸，玻璃杯（周围贴一半自一半黑的纸，在涂黑部分竖着开一条直缝），电筒，烧杯，水。 2、挂图或投影片：光的反射、折射 3、学生准备铅笔。 教学过程（ 导入新课 谈话：我们在一年级曾经研究过镜子，镜子有什么作用？ 学习新课 1、指导学生认识光的反射 （1）谈话：还有哪些物体能像镜子一样反光？ （2）实验：试一试，各种学习用品，哪个能像镜子一
样反光？ （3）出示挂图或投影片：光的反射。 （4）讲述：光照到物体表面，被物体挡住，改变了原来传播的方向，反回去了。这种现象叫做光的反射。各种物体都能反光，反光情况不同。像镜子这样表面非常平的物体，能把照射的光集中反射到一个方向，因此看起来表面是亮晃晃的。表面不平的物体也能反光，但反射光是分散的，向着各个方向，看起来表面不是亮晃晃的。 不同物体的反光还有其他的不同。 2、指导学生认识不同颜色的物体反光不同 （1）讲述：下面我们来研究一下，不同颜色的物体反光是否相同。方法是：将白色的纸屏立在向阳的桌上，分别用红、黄、蓝、绿等不同颜色的电光纸对着阳光，使光反射到纸屏上。观察它们反射的光有什么不同？ （2）学生分组实验。 （3）汇报实验结果。 （4）讨论：实验结果说明什么？ （5）教师小结：通过以上研究可以知道，不同颜色的物体反射的光颜色不同，红颜色的物体反射红光，绿颜色的物体反射绿光…… （6）指导学生填写课文中这个问题的空白。
HUYGENS-FRESNEL PRINCIPLE 惠更斯-菲涅耳原理 目录 The One---The Origin of the Huygens-Fresnel principle The Two ---The Essence of the Huygens-Fresnel principle The Three---The Conclusion of the Huygens-Fresnel principle 一、惠更斯-菲涅耳原理的起源 二、惠更斯-菲涅耳原理的本质 三、惠更斯-菲涅耳原理的结论 The One---The Origin of the Huygens-Fresnel principle 一、惠更斯-菲涅耳原理的起源 The penetration of light waves into the region of a geometrical shadow can be explained with the aid of Huygens'principle.This principle,however,gives no information on the amplitude and ,consequently,on the intensity of waves propagating in different directions. The French physicist Augustin Fresnel (1788~1827) supplemented Huygens'principle with the concept of the interference of secondary waves.Taking into account the amplitudes and phases of the secondary waves makes it possible to find the amplitude of the resultant wave for any point of space .Huygens'principle developed in this way was named the Huygens-Fresnel principle 光波进入几何阴影区的渗透可以用惠更斯原理.这个原理虽然没有给出振幅信息.因此，对在不同方向上传播的波的强度。法国物理学家奥古斯丁-菲涅耳（1788 ~ 1827）补充了惠更斯原理的次波的干涉的概念。考虑到振幅和二次波的相位使得有可能找到任何点的空间所得到的波的振幅。惠更斯原理以这种方式发展被命名为惠更斯-菲涅耳原理。 The Two ---The Essence of the Huygens-Fresnel principle 二、惠更斯-菲涅耳原理的本质 According to the Huygens-Fresnel principle .Every element of wave surface S (Fig.1.1) is the source of a secondary spherical wave whose amplitude is proportional to the size of element dS.The amplitude of a spherical wave diminishes with the distance r from its source according to the law 1/r.Consequently,the oscillation rives from each section dS of a wave surface at point in front of this surface . Is the the phase of the oscillation where wave surface S is ,k is the wave number ,r isthe distance from surface element dS topoint Parrives from each section dS of a wave surface at point P in front of this surface . The factor is determined by theamplitude on the light oscillation at the location of dS .The coeffcient ()00cos a kr wt r d a K dE s +-=0a ?
§3—2惠更斯-菲涅耳原理
一、惠更斯-菲涅耳原理
1、惠更斯原理
惠更斯原理的表述：在波动传播过程中的任一时刻，波面上的每一点都可以 看作是一个新的波源，各自发射球面子波。所有子波的 包络面，形成下一时刻的新波面。两个波面的空间间隔 等于波的传播速度与传播时间间隔的乘积。
光的直线传播定律的解释：
平面波的直线传播
球面波的直线传播
惠更斯原理与波动的直线传播
衍射现象的定性解释：
光波的衍射
2、惠更斯-菲涅耳原理
(1) 惠更斯原理的局限性
没有涉及波动的时空周期特性，即波长、振幅、相位等。虽然可以用 于确定光的传播方向，但无助于确定沿不同方向传播的光波的振幅和相位 大小。
(2) 惠更斯-菲涅耳原理
菲涅耳对惠更斯原理的贡献：将不同子波的干涉叠加引入惠更斯原
理，并赋予其以相应的相位和振幅表达式。
ev
ΔS θ r P
*
S：t时刻波阵面 ΔS：波阵面上面元
S
(子波波源)
Σ
dΣ
θ0 n
θ
S
RQ
r
惠更斯-菲涅耳原理
S：光源
Σ ：光源S发出的光波的任一波面
dΣ ：波面Σ上位于Q点的面元
P
n：面元d Σ 的法线方向单位矢量
θ0：光源S到点Q连线与面元法线夹角
θ：Q点到场点P的连线与面元法线夹角
惠更斯-菲涅耳原理的表述：
波面Σ 上的每个面元dΣ 都可以看作是新的波源，它们均发射球面子
波，在与波面相距为r处的P点的光振动ê0(P)，等于所有球面子波在该点的 光振动ê0(P)的相干叠加：
E~(P) = ∫∫ d E~(P) Σ
课题名称光的折射设计人夏强生源模环初中 教学分析重 点 光的折射现象和初步规律关 键 点 通过一系列光由一种介质射入另一种介 质光线的传播方向的变化实验，对照光的 反射定律，归纳总结出光的折射定律。难 点 光的折射的规律初步理解 学习效果 会描述光的折射现象，能辨别入射光线、反射光线、折射光线等。说出光的折射定律的内容，会区分光线从水中、玻璃中以及从空气中射入另一种介质中是，光发生折射时，折射光线的变化情况。会画折射光线并能解释一些折射现象。 教学 流程 教师引导学生活动设计意图新 课引入 让学生将一根筷子斜插入到一个盛 有水的碗里。让学生观察并描述所看的现 象。 再将筷子拿出水面，对比筷子分别在 水中和在空中的变化情况。 将将一根筷子插入到一个盛有水的 碗里，再将筷子取出水面，观察描述 所看的现象。 由观察到的现象 设问，引出新课： 光的折射。 新课教学活动一：教师演示学生实验，并让学生分 组做实验：让一束光线斜射入水面，观察 光线进入水面以后的传播情况。并在学案 上把所观察到的光线变化情况画出来。 （教师边演示边强调实验注意点： （在黑板上事先准备下图界面） 教师将学生所做的实验现象现场用 数码相机将其拍摄下来，传倒电脑中在学 生面前展示。 空气 ————— 水————— ————— 教师让学生仔细观察，光线从空气中 进入水中变化。 引出光的折射的定义。 让学生在原来所作的图上，作出反射 光线。 对照光的反射，标出所作图上的光线 的名称以及入射角、反射角和折射角。 并随机选取1到3位学生所作的图进 行实物投影展示，让其他同学与其进行对 分组实验，并将所观察到的光线的传 播情况在图上作出。 空气 ————— 水————— ————— 光线的传播方向发生了改变。 光从一种介质斜射入另一种介质中 传播方向发生改变的现象，叫做光的 折射。 在原来所作的图上，作出反射光 线。 对照光的反射，标出所作图上的 光线的名称以及入射角、反射角和折 射角。 在作图中复习光 的反射定律。 对光发生折射时 各部分基本元素 进行认知和掌
光的衍射及其应用 摘要：光在传播的过程中能绕过障碍物边缘，偏离直线传播，而进入几何阴影，并出现光强分布不均匀的现象称为光的衍射。光波的波长比声波的波长短很多，这也是为什么人们最先意识到声波的衍射而往往把光波的衍射当成直线的传播，直到1814年，法国物理学家费涅尔注意到光在传播过程中，遇到障碍物，并且障碍物的线度和光的波长可以比拟时，就会出现偏离原来直线传播的路径，在障碍物背后本该出现阴影的地方出现亮纹，而在本该亮的地方出现暗纹的现象，才有了今天的光的衍射并加以研究。 关键词：费涅尔，惠更斯原理，惠更斯—费涅尔原理，柏松亮点，夫琅和费单缝衍射。 一、常见衍射实验的分析。 最常见的光的衍射实验就是单缝衍射和圆孔衍射两种。 单缝衍射即是用一束平行光射到单缝上，在紧贴单缝后放一面凸透镜，注意单缝要很窄，因为要保证光波的波长与狭缝的宽度可比拟，然后在透镜的焦点出放一白板，则可以看到明暗相间的的条纹。这就是光的衍射。 圆孔衍射就是将单缝换成圆孔，当然一样要保证圆孔的直径大小与光的波长可比拟，则可以在物板上看到中间是亮斑而周围是亮环的图形。 上面两个实验我们在高中的就接触过，但没有在单缝或是圆孔后面加一个透镜，而现在，将圆孔后的透镜移走，则可以看到明暗相间的同心圆。 而如果把圆孔换成圆板，当圆板的大小远远大于光的波长时，只能看见物屏上的圆形阴影，而渐渐减小圆环的大小，则可以在圆板大小与光波波长可比拟时看到“柏松亮点”，即在圆形阴影中心的亮点，而圆形的阴影周围是明暗相间的同心圆。 总结以上实验可知：光波在哪个方向受限制，就往哪个方向衍射；当障碍物的大小与光波的波长可比拟时，光的衍射现象最明显；光具有波动性（类比声波）。 如果说上述的实验是光的衍射实验的入门，那么夫琅和费单缝衍射则是光的衍射实验中最常见的仪器。它与之前用的仪器最大的不同就是光源和衍射场到物屏的距离都是无限远，听起来向无法实现似的，但这实质上只是想把入射的光线看成是平行光且在无限远处相干叠加兵形成衍射。其实验装置是一束平行光射在小圆孔s上，再经凸透镜变成，垂直于单缝的光线，光线射到单缝上，根据惠更斯—费涅尔原理，单缝上每一个点都是子波波源，发出衍射波，它们相干叠加形成明暗相间的衍射图样，也
双折射原理及应用 双折射（birefringence）是光束入射到各向异性的晶体，分解为两束光而沿不同方向折射的现象。它们为振动方向互相垂直的线偏振光。当光射入各向异性晶体(如方解石晶体)后，可以观察到有两束折射光，这种现象称为光的双折射现象。两束折射线中的一束始终遵守折射定律这一束折射光称为寻常光，通常用o表示，简称o光；另一束折射光不遵守普通的折射定律这束光通常称为非常光，用e表示，简称e光。晶体内存在着一个特殊方向，光沿这个方向传播时不产生双折射，即o光和e光重合，在该方向o光和e光的折射率相等，光的传播速度相等。这个特殊的方向称为晶体的光轴。光轴”不是指一条直线，而是强调其“方向”。晶体中某条光线与晶体的光轴所组成的平面称为该光线的主平面。o光的主平面，e光的光振动在e光的主平面内。 如何解释双折射呢？惠更斯有这样的解释。1．寻常光（o光）和非常光（e光）一束光线进入方解石晶体（碳酸钙的天然晶体）后，分裂成两束光能，它们沿不同方向折射，这现象称为双折射，这是由晶体的各向异性造成的。除立方系晶体（例如岩盐）外，光线进入一般晶体时，都将产生双折射现象。显然，晶体愈厚，射出的光束分得愈开。当改变入射角i时，o光恒遵守通常的折射定律，e光不符合折射定律。2．光轴及主平面。改变入射光的方向时，我们将发现，在方解石这类晶体内部有一确定的方向，光沿这个方向传播时，寻常光和非常光不再分开，不产生双折现象，这一方向称为晶体的光轴。
天然的方解石晶体，是六面棱体，有八个顶点，其中有两个特殊的顶点A和D，相交于A、D两点的棱边之间的夹角，各为102°的钝角．它的光轴方向可以这样来确定，从三个钝角相会合的任一顶点（A或D）引出一条直线，使它和晶体各邻边成等角，这一直线便是光轴方向。当然，在晶体内任何一条与上述光轴方向平行的直线都是光轴。晶体中仅具有一个光轴方向的，称为单轴晶体（例如方解石、石英等）。有些晶体具有两个光轴方向，称为双轴晶体（例如云母、硫磺等）。在晶体中，我们把包含光轴和任一已知光线所组成的平面称为晶体中该光线的主平面，就是o光的主平面；由e光和光轴所组成的平面，就是e光的主平面。 下面通过离子来说明。取一块冰洲石(方解石的一种，化学成分是CaCO3),放在一张有字的纸上，我们将看到双重的像。平常我们把一块厚玻璃砖在字纸上，我们只看到一个像，这个像好象比实际的物体浮起了一点，这是因为光的折射引起的，折射率越大，像浮起来的高度越大，我们可以看到，在冰洲石内的两个像浮起的高度是不同的，这表明，光在这种晶体内成了两束，它们的折射程度不同。这种现象叫做双折射。 下面我们通过一系列实验来说明双折射现象的特点和规律。 1、o光和e光： 如下图，让一束平等的自然光束正入射在冰洲石晶体的一个表面上，我们就会发现光束分解成两束。按照光的折射定律，正入射时光线不应偏折。而上述两束折射光中的一束确实在晶体中沿原方向传
光的反射与折射-教学设计
《光的反射与折射》教学设计 【前期分析】 1、教材分析 《光的反射与折射》是人教版选修3-4第13章第一节的内容。 2、学情分析 学生在初中以及接触过光的折射和反射，对于本节内容并不陌生，但是长时间的接触已让学生概念有些模糊。经过高中两年的学习，学生已经有良好的探究、观察、分析、实验能力，只是实验设计能力还欠成熟。 3、重难点 重点: (1)反射定律和折射定律的概念，以及光路可逆 (2)用插针法测定玻璃折射率 难点： (1)折射率的理解 【教学目标分析】 1、知识与技能 (1)知道反射定律和折射定律 (2)掌握折射的特点以及折射率 (3)会用所学的知识解决相关问题 2、过程与方法 (1)通过
(2)通过实验，认识掌握插针法测折射率的方法 3、情感态度与价值观 （1）在合作性实验中培养学生的合作精神 （2）实验探究过程中培养科学的探究精神 【教学过程设计】 1、引入 教师提问:大家听说过光污染么，这其中有一项就是城市中的建筑采用了玻璃墙，在太阳光很强时，这个墙也会发出耀眼的光，长时间就会影响人们的眼睛，大家知道为什么这个墙也会发出耀眼的光同学:因为反射了太阳光 教师：嗯，（拿出一个装满水的玻璃杯，放入一支笔）同学们大家观察一下水杯里的笔，发现什么现象？ 同学：铅笔折断了 教师:铅笔折断是什么原因呢，难道是在水中化成两截了？ 同学：不是，是因为发生了折射 教师：好，非常好，看来同学们对于初中学过的反射和折射还是有一定印象的，那我们今天就再来深入地讨论光的反射和折射 2、新课讲解 （1）反射讲解 教师：阳光可以照亮水中的鱼草，水面也能出现太阳的倒影，这
光的反射与折射【作图题检测】 姓名 学号 成绩 ★补全图4-2各图的光线或作出像或作出物体，使光路完整。 ★画出图4-9中平面镜的位置 ★在图4-10中画出法线及反射光线 ★ 图4-11中，S 表示光源。利用光的反射定律作出 ★根据平面镜成像特点画出镜中的像 ★画反射光线 电光源S 的成像光路图。 ★完成图中光线由空气进入玻璃砖和玻璃三棱镜两次 ★太阳光以与水平地面成300 角的方向射到井口。为使光能照折射的光路图。 亮井底，请在图4-24中作出平面镜。 ★ 如图4-26所示的两条反射光线是由镜前的某一发光 ★如图4-27所示，S 是平面镜前的一个发光点。由S 点发 点S 射出的光经平面镜反射的结果。请在图中作出发 出的某条光线，经平面镜反射后恰好通过A 点。请在图 光点S 的位置，并补画对应的入射光线。 中作出这条光线的入射和反射光路。 ★ 图4-39各图中已画出了折射光线，请补作相应的入射光线。★如图所示青蛙在井中的P 点，画光路图确定青蛙 在无水和有水时能看到的范围 图4-2 A ， B ， A B A B 图4-39 A B C
★小明妈妈的钱包掉到了沙发下，没有手电筒，小明 ★AB 、BC 两个平面互相垂直。一束光以任意角射到AB 面上， 借助平面镜反射灯光找到了钱包。右图中己标出了反射 请你认真地画出光经AB 面和BC 面反射的光路图。观察一 光线和入射光线，请你在图中画出平面镜。 下，最后的反射光线与原来的入射光线有什么关系? ★迎着月光走，亮处是积水还是暗处是积水？作图说明 ★背着月光走，亮处是积水还是暗处是积水？作图说明。 ★ 图3中两条光线是由同一点光源发出的经平面镜反射 ★在公园的海洋馆里，人们可以透过厚厚的玻看到海底景观 后形成的，请完成光路图，并确定光源S 的位置。 请作出图中AB 光线透过玻璃的光路 (v 空气＞v 水＞v 玻璃) ★如右图所示是一束光在空气与某种透明物质界面上发生 反射和折射现象， 图中 为分界面；界面的 边是空气；∠ 为入射 角；∠ 为反射角； ★画出下列各图中光线经过玻璃 ∠ 为折射角。 砖的光路 ★ 自行车尾灯的结构如图所示，夜晚，当有光照射到尾灯 时可起到明显警示作用。试画出图中一条光线的反射光线。 ★完成下列两幅光路图。 光的反射定律和光的折射定律 内容 光的反射定律 光的折射定律 三线位置 关系 两角关系 光垂直入射 光传播方向 光速 ★平面镜成像特点（4条）：① ；② ； ③ ；④ ； A O B A C D E F G 6 5 O 2A 4 1 3
光的反射和折射教案 课题名称§1.5光的反射和折射课型新授课课时安排1课时 内容分析光的反射和折射光的直线传播的基础上学习的，本节课主要讲授光非直线传播的两种情况，讲述入射角、反射角和折射角的关系。并 经过学生的再次实验的证明光的反射、折射的规律。在讲解反射过 程中把反射分为镜面反射和漫反射两类。 学情分析学生在日常生活中常常见到用到的，比如镜子、彩虹等反射折射现象司空见惯，但并未熟悉其原理及规律，通过学习本节内容，让学 生了解反射和折射的规律，并能解释一些常见的日常现象。 教学目标知识 与 技能 知道什么是光的反射, 探究并了解光的反射规律。 知道光在不同的介质会发生折射。 知道光的折射在生活中的一些实例。 过程 与 方法 培养学生运用物理知识分析实际问题的能力。 通过实验方法让学生对于这两种现象更为熟悉，对其原理更加明 了。 情感 态度 与价 值观 培养学生热爱自然尊重自然的情感。 激发学生勇于探索自然的热情。 重点难点探究并了解光的反射规律。 知道光在不同介质中才会发生折射。 策略方法小循环多反馈，通过学生自己探究得出实验结论。 课前准备课前 预习 预习本节课课本知识，并在课前观察家里的镜子、金鱼、窗外的风 景等情况，找出所存在的疑问，并尝试着去解决这个疑问。 教学 媒体 平面镜子、小烧杯、水等。 课后记
引入新课实验展示课题 光的反射规 律 观察实验证明： 光路可逆 实验 光的反射的分类如果一束光线射入到镜子上会 发生什么？ 用镜子和激光手电做一个实 验，证明光线转弯了。思考为 什么？ 光发生反射时的情况会是怎样 的呢？ 教师画出一条入射光线学生试 画反射的情况。 教师讲解光的反射规律以及各 个物理名称：反射光线，入射 光线，法线，入射点，反射面 观察光路图 实验证明：三线共面 分居两侧 两角相等 反过来如果让光线从反射的方 向入射，会是什么情况呢？ 教师PPT演示 教师引导 得出结论 在反射的过程中光路是可逆 的。 演示实验：竟面反射和漫反射 这样光从统一方向方向反射的 情况叫做镜面反射，他的特点 是特别刺眼，象黑板反光就是 这样一类。 光线入射后从各个方向反射的 情况叫做漫反射。象我们看到 的桌子椅子等不感到刺眼的一 般就是。 提出问题 实验 引导 介绍 引到 引导 提问 结论 实验 解释 解释 思考 思考 回答 思考 画图 思考 找规律 分析 结论 实验 观察