5.几何光学实验教案

高中物理几何光学教学设计一、教学目标在本次教学中，学生应该能够：1. 掌握几何光学的基本概念和原理；2. 理解光的传播、反射和折射的规律；3. 掌握光的成像原理和应用；4. 运用光的几何光学原理解决相关问题；5. 培养学生分析和解决问题的能力。

二、教学内容1. 光的传播a. 光的直线传播特性；b. 光的逆向传播特性。

2. 光的反射a. 定义反射现象和反射率；b. 确定反射角度和入射角度的关系；c. 探究反射定律并应用于问题求解。

3. 光的折射a. 定义折射现象，介质和光的折射率；b. 确定折射角度和入射角度、折射率的关系；c.探究折射定律并应用于问题求解。

4. 光的成像a. 光的成像概念；b. 凸透镜的成像规律；c. 凹透镜的成像规律。

三、教学重点1. 光的反射定律和折射定律的掌握；2. 凸透镜和凹透镜的成像原理的理解；3. 运用几何光学原理解决相关问题的能力。

四、教学方法1. 讲授法：通过教师讲解，结合示意图和实验，介绍几何光学的基本概念、原理和规律。

2. 实验法：设计简单的实验，让学生亲自操作实验装置，观察和记录实验现象，进一步巩固对几何光学的理解。

3. 讨论法：引导学生主动参与讨论，提出问题，通过互动交流，深化对几何光学原理的理解。

五、教学过程1. 导入通过生活中的例子引起学生对光的注意，如彩虹、反光镜的作用等，激发学生的兴趣和好奇心。

2. 知识讲解与讨论a. 分别介绍光的直线传播特性和逆向传播特性，并进行小组讨论，学生列举光的相关现象和应用。

b. 详细讲解光的反射现象、定律和规律，并通过实验展示反射的变化情况，引导学生总结反射角度和入射角度之间的关系。

c. 探究光的折射现象、定律和规律，并设计实验让学生观察和记录不同介质中光的折射情况，引导学生总结折射角度和入射角度、折射率之间的关系。

d. 介绍光的成像规律，通过示意图和实例讲解凸透镜和凹透镜的成像原理。

3. 练习与实验a. 组织学生进行小组讨论，解决与光的反射、折射和成像相关的问题。

几何光学教案课件-高中物理光学教案
光学是高中经常考的一个考点之一，下面是WTT的高中物理光学教案，吧。

高中物理光学教案
高中物理光学教学反思
光学部分在中考所占分数并不是很多，但大多数都难度不是很大，因此我在复习时先让学生把根底知识系统化。

把握住各节知识的考点。

例如：光学中的考点有：
1、光在均匀介质中沿直线传播和真空中(空气中)的光速。

2、光的反射折射定律，生活中常见的光的反射和折射现象。

3、光的反射折射作图，透镜对光线的作用作图
4、平面镜成像的特点及作图
5、凸透镜的成像的实验、规律及生活中的应用
把握考题类型，考题类型以作图、实验、选择、填空为主，结合实物(如投影仪、照相机、放大镜等)分析^p 成像条件、特点、像的大小及物距、像距的位置变化规律，考察学生的理解才能、发散思维才能。

抓住重点、难点的知识让学生加深印象。

例如：重点的实验是：
1、平面镜成像规律的得出
2、凸透镜的成像的规律，难点的知识是：凸透镜的成像的规律的运用。

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薄透镜焦距测量实验⼀、实验⽬的：1、通过实验深刻理解薄透镜的成像规律；2、熟悉薄透镜焦距测量的⽅法；3、学习和掌握光学系统调节过程中共轴等⾼的调节技巧、各微调光学仪器的使⽤⽅法；4、拓展研究薄透镜在显微系统、望远系统和幻灯⽚系统中的应⽤原理。

⼆、实验原理：透镜是组成各种光学仪器的基本光学元件，焦距则是透镜的⼀个重要参数。

在不同的使⽤场合往往要选择合适的透镜或透镜组，这就需要测定透镜的焦距。

本实验通过不同的实验⽅法来研究薄透镜的成像规律，并确定其焦距。

1. 薄透镜成像公式当透镜的厚度远⽐其焦距⼩的多时，这种透镜称为薄透镜。

在近轴光线的条件下，薄透镜成像的规律可表示为：（1）式中U表示物距，V表示像距，f为透镜的焦距，U、V和f均从透镜的光⼼O点算起。

并且规定U恒取正值；当物和像在透镜异侧时，V为正值；在透镜同侧时，V为负值。

对凸透镜f 为正值，对凹透镜f为负值。

2. 凸透镜焦距的测定（1）⾃准法如图1所示，将物A放在凸透镜的前焦⾯上，这时物上任⼀点发出的光束经透镜后成为平⾏光，由平⾯镜反射后再经透镜会聚于透镜的前焦平⾯上，得到⼀个⼤⼩与原物相同的倒⽴实像A´。

此时，物屏到透镜之间的距离就等于透镜的焦距f。

图1 ⾃准法测薄透镜焦距光路图（2）共轭法如图2所示，固定物与像屏的间距为D(D>4f)，当凸透镜在物与像屏之间移动时，像屏上可以成⼀个⼤像和⼀个⼩像，这就是物像共轭。

根据透镜成像公式得知：u 1=v 2 ；　u 2=v1（因为透镜的焦距⼀定）若透镜在两次成像时的位移为d ，则从图中可以看出，故 。

由 得： (2)由上式可知只要测出D 和d ，就可计算出焦距f 。

共轭法的优点是把焦距的测量归结为对于可以精确测量的量D 和d 的测量，避免了测量U 和V 时，由于估计透镜光⼼位置不准带来的误差。

3.⾃准法测量凹透镜焦距凹透镜是发散透镜，⽤透镜成像公式测量凹透镜的焦距时，凹透镜成的像为虚象，且虚像的位置在物和凹透镜之间，因⽽⽆法直接测量其焦距，⾃准法来测量。

实验报告
课程名称：大学物理实验（一）实验名称：几何光学综合实验
f =D 2−d 24D
自组望远镜并测凹透镜焦距：
三、实验仪器：
物屏
分划板 目镜
所谓“共轴”，是指各光学元件（如光源.物.透镜)的主光轴重
合。

分两步进行：
粗调：将放置在光具座上的各光学元件靠拢在一起,用眼观
察,调节它们的中心在同一高度,且连线(光轴)平行于导轨。

细调：
2、位移法测凸透镜焦距
当物AB与像屏的间距D＞4f时，透镜在D间移动时可在像屏上成两次像，如图所示，一次成放大的像（1f＜u＜2f），一次成缩小的像（u＞2f）。

3、自组望远镜并用其测量凹透镜焦距
主要步骤：
(1)物屏与透镜L3（f=100）组平行光；
(2)透镜L1（f=150）与目镜组成望远镜，通过望远镜观察物屏像（物屏logo），调节L1与目镜距离，
直到所观察的物屏像最清晰，记下此时L1与目镜距离；
(3)用L3成一缩小实像，记下实像位置a，如图放上凹透镜L2，调节L2位置，直至通过望远镜能观
察到最清晰的物屏像。

记下此时L2位置b，则L2焦距数值为a-b
(4)改变实像位置a，重复测量6次，求平均值和平均误差。

第3章几何光学的基本原理§3.1几何光学基本实验定律一、教学目的1、回顾几何光学三个实验定律。

2、熟练利用三定律解决光的直线传播、反射、折射问题。

二、学时分配：0.5学时三、教学重点：几何光学三个实验定律四、教学难点：无五、教学方法与手段：讲授，多媒体演示相结合。

六、教学思路1、课程引入“隔墙有耳”这个成语告诉我们，不要随便说别人的坏话，小心被墙那边的人偷偷听去。

为什么屋里说话，屋外的人可以听到呢？原因是因为声波的波长长（波长=波速/频率波速一般是340米/秒；人耳听到的声音的频率是20HZ--20KHZ所以得出人耳听到的声音的波长：0.017--17米），很容易绕过障碍物继续向前传播，也就是说容易发生衍射。

发生衍射是有条件的？波长和障碍物差不多或比波长小。

相应的，对光波而言，可见光的波长是380～760nm，这个量级和门缝相比太小了，所以不会发生衍射，只能沿着直线传播了，所以说，在大部分情况下，我们都会觉得光是沿直线传播的，只有在遇到埃量级的障碍物时，才会像声音那样发生衍射。

那么，从今天开始，我们重点来研究这大部分情况，光沿直线传播的情况。

以光的直线传播为基础，用几何方法来近似描述光的传播行为的学科，叫几何光学。

2、几何光学基本实验定律几何光学是在以下三个实验定律为基础建立起来的。

（1）光的直线传播定律；幻灯演示：隔墙有耳声音（0.017--17米）容易发生衍射衍射条件：波长和障碍物差不多或比波长小。

光（可见光380～760nm ）不易发生衍射，常表现为沿直线传播。

第3章 几何光学的基本原理 §3.1几何光学基本实验定律（2）光的反射定律和折射定律； （3）光的独立传播定律和光路可逆原理。

以下我们来分别给大家介绍这三条实验定律： （1）光的直线传播定律：光在均匀介质中沿直线传播应当注意，光只有在均匀介质中沿直线传播，如果是非均匀介质中光线将因折射而发生弯曲。

例如海市蜃楼的形成。

课程名称：光学基础授课对象：大学一年级学生教学目标：1. 理解几何光学的基本概念和原理。

2. 掌握光的直线传播、反射和折射等基本现象。

3. 学习光学元件（如透镜、棱镜）的工作原理及其应用。

4. 培养学生运用几何光学知识解决实际问题的能力。

教学重点：1. 光的直线传播、反射和折射现象。

2. 透镜和棱镜的成像原理。

3. 几何光学在光学仪器中的应用。

教学难点：1. 复杂光学系统的成像原理。

2. 几何光学在光学仪器设计中的应用。

教学过程：一、导入1. 回顾初中物理中学过的光学知识，如光的反射、折射等。

2. 引入几何光学的基本概念，提出本节课的学习目标。

二、光的直线传播1. 讲解光在同种均匀介质中沿直线传播的原理。

2. 通过实验演示光的直线传播现象，如激光笔照射物体。

3. 分析光在介质界面处发生反射的情况。

三、光的反射1. 讲解光的反射定律，包括入射角、反射角和法线的关系。

2. 通过实验演示平面镜、凸面镜和凹面镜的反射现象。

3. 分析光的反射在光学仪器中的应用，如汽车后视镜、潜望镜等。

四、光的折射1. 讲解光的折射定律，包括入射角、折射角和法线的关系。

2. 通过实验演示光在不同介质界面处的折射现象。

3. 分析光的折射在光学仪器中的应用，如透镜、棱镜等。

五、光学元件及其成像原理1. 介绍透镜的焦距、焦距公式和成像规律。

2. 讲解凸透镜和凹透镜的成像原理及成像特点。

3. 介绍棱镜的折射原理和色散现象。

六、几何光学在光学仪器中的应用1. 分析光学仪器的设计原理，如望远镜、显微镜、相机等。

2. 讲解光学仪器中的光学元件及其作用。

3. 通过实例分析几何光学在光学仪器中的应用。

七、总结与作业1. 总结本节课所学内容，强调几何光学在光学仪器设计中的应用。

2. 布置作业，要求学生完成光学仪器设计的相关练习。

教学评价：1. 通过课堂提问和实验操作，检查学生对几何光学基本概念和原理的掌握程度。

2. 通过作业完成情况，评估学生对几何光学在光学仪器设计中的应用能力。

几何光学实验教案引言：几何光学是光学的一个重要分支，主要研究光的传播和反射的规律，是理解光的基本性质的一门学科。

几何光学实验是通过实际操作，验证光的传播和反射的规律，并且帮助学生加深对光学原理的理解。

本实验教案将介绍一些基本的几何光学实验内容和步骤。

一、实验目的：1.了解光的传播和反射的基本规律；2.掌握一些基本的光学实验仪器的使用方法；3.加深对几何光学原理的理解。

二、实验器材：1.白纸2.实验光源（手电筒等）3.透镜4.照相机5.光屏6.反射板7.光线追迹仪三、实验内容和步骤：实验一：透镜成像实验1.将透镜竖直放置在桌面上，用白纸作为物体放在透镜的一个焦点上方。

2.调整透镜的位置，使得在另一个焦点上方可以得到清晰的成像。

3.使用照相机记录下透镜成像的过程，并进行分析。

实验二：反射实验1.在光源的一侧放置一块反射板，将光线从光源上照射到反射板上。

2.观察反射板上的光线的反射方向和角度。

3.使用光线追迹仪，追踪光线的传播路径，并记录实验结果。

实验三：光线的折射实验1.将光线从空气中射向一个中心位于透明材料内部的透镜。

2.观察光线经过透镜后的折射情况。

3.使用光屏记录光线的传播路径，并进行分析。

实验四：单缝干涉实验1.将光源照射到一块有单狭缝的屏上。

2.将透镜放置在光屏的后方，调整透镜和屏的距离，观察干涉条纹。

3.使用光屏记录干涉条纹的形成，并进行分析。

实验五：光的色散实验1.使用实验光源照射到一个三棱镜上。

2.观察三棱镜上光线的折射和色散现象。

3.使用照相机记录实验结果，并进行分析。

四、实验注意事项：1.实验操作时要注意安全，避免伤害自己和他人。

2.实验仪器要谨慎使用，避免损坏。

3.实验结果要准确记录，并进行分析和总结。

五、实验结果分析：根据实验的结果，可以总结光的传播和反射的规律，进一步理解几何光学原理。

可以和学生一起讨论实验中的现象和结果，并帮助学生加深对光学的理解。

六、实验延伸：可以根据实际情况，设计更复杂的几何光学实验，如干涉仪、光望远镜等实验，帮助学生进一步了解几何光学的应用。

课时：2课时教学目标：1. 了解几何光学的基本概念和原理；2. 掌握几何光学的常用光学元件和成像规律；3. 能够运用几何光学知识解决实际问题。

教学重点：1. 几何光学的基本原理；2. 光学元件的成像规律。

教学难点：1. 几何光学中复杂光路的计算；2. 几何光学在工程中的应用。

教学过程：第一课时一、导入1. 提问：同学们，你们知道什么是光学吗？光学有哪些分支？2. 引入几何光学，简要介绍其研究内容和意义。

二、基本概念1. 光的直线传播：介绍光的直线传播原理，以及光在同种均匀介质中沿直线传播的特点。

2. 光的反射：讲解光的反射定律，包括入射角、反射角和法线的关系。

3. 光的折射：介绍光的折射定律，包括入射角、折射角和法线的关系。

三、光学元件1. 平面镜：讲解平面镜的成像规律，包括像与物的关系、像的性质等。

2. 凸透镜：介绍凸透镜的成像规律，包括实像、虚像、放大镜等。

3. 凹透镜：讲解凹透镜的成像规律，包括实像、虚像、缩小镜等。

四、成像规律1. 物距、像距与焦距的关系：讲解物距、像距与焦距的关系，以及成像规律。

2. 复杂光路的计算：介绍复杂光路计算的步骤和方法。

第二课时一、复习与巩固1. 复习几何光学的基本概念、光学元件和成像规律。

2. 做一些相关的练习题，巩固所学知识。

二、案例分析1. 举例说明几何光学在生活中的应用，如望远镜、显微镜、照相机等。

2. 分析几何光学在工程中的应用，如光学仪器的设计、光学元件的制作等。

三、课堂小结1. 总结几何光学的基本原理和常用光学元件。

2. 强调几何光学在实际生活中的应用。

四、课后作业1. 完成课后练习题，巩固所学知识。

2. 收集几何光学在生活中的应用实例，撰写一篇短文。

教学反思：1. 本节课通过讲解几何光学的基本概念、光学元件和成像规律，使学生掌握了几何光学的基本知识。

2. 在教学过程中，注重引导学生思考，培养学生的实际应用能力。

3. 课后作业的设计有助于巩固所学知识，提高学生的综合素质。

几何光学实验一、实验目的：1、了解透镜的成像规律。

2、学习调节光学系统共轴。

3、掌握利用焦距仪测量薄透镜焦距的方法。

二、实验原理：透镜两折射面在其光轴上的间隔称为透镜的厚度d ，若d 很小则称为薄透镜。

对于薄透镜，其物距s 、像距s ′和焦距f 都是物、像、焦点到透镜中心的距离。

（一）测量凸透镜焦距1、薄透镜成像基本公式fs s 111='- （1） 2、位移法测透镜焦距如图1所示，设物屏和像屏相距适当距离A ，并保持不变。

移动透镜，会有两个位置使物体成像在屏上，其中一个位置s 1′得到放大的实像，另一个位置s 2′得到一个缩小的实像。

根据光线可逆性原理，这两个位置应该是21s s '= 21s s =' 则212122s s s s l A '=='+=- , 221l A s s -='= 而 2211l A l A A s A s +=--=-=' 将此结果代入（1）式有Al A f 422-= （2） 这个方法的优点是把焦距的测量归结为透镜位移量的测量，避免了在测量s 及s ′时，由于估计透镜中心位置不准带来的误差。

3、自准直法图２ 如图２所示，当物处在凸透镜前焦面时，它发出的光线通过透镜L 后成不同方向的平行光束，若用垂直于光轴的平面反射镜将此光束发射回去，反射光再次通过透镜会聚，将在物平面（即透镜前焦面上）上得到与原物大小相同的倒立实像，分别读出物与透镜的位置x0及xL，即得待测透镜的焦距：xxfL-=（二）负透镜焦距的测量1、物距、像距法图３如图３所示，物A经凸透镜L1成像于D点，在D点和L1之间的适当位置放入待测凹透镜L2，就L2而言D是虚物，它成像于D′点，分别测出s和s′,由公式(1)可算出f值来（应用公式(1)时,s、s′是代数值，要注意+ 、-号）。

2、自准直法测凹透镜焦距在图3中，凹透镜的后边放置一垂直系统光轴的平面反射镜，改变凹透镜L2的位置，就会在原物屏上出现一倒立对称的实像，测量凹透镜与虚物之间的距离，即为待测凹透镜的焦距。