光学专题复习课教案—伦

《眼睛与光学仪器》教案一、教学目标1. 让学生了解眼睛的结构和功能，知道眼睛是如何看到物体的。

2. 让学生了解光学仪器的基本原理和应用，如放大镜、望远镜、显微镜等。

3. 培养学生观察、思考和实验的能力，提高学生的科学素养。

二、教学内容1. 眼睛的结构和功能眼睛的组成部分：角膜、瞳孔、晶状体、玻璃体、视网膜等。

视觉的形成过程：光线经过角膜、瞳孔、晶状体和玻璃体的折射，最终在视网膜上形成倒置的物象，视网膜上的感光细胞将物象信息传到大脑皮层的视觉中枢，形成视觉。

2. 光学仪器的基本原理和应用放大镜：利用凸透镜成正立放大虚像的原理，观察微小物体。

望远镜：利用凸透镜成倒立缩小实像的原理，观察远处物体。

显微镜：利用物镜和目镜的组合，形成放大实像的原理，观察微小生物体或细胞。

三、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生主动探究眼睛和光学仪器的原理和应用。

2. 利用模型、图片、视频等教学资源，帮助学生直观地理解眼睛和光学仪器的结构和工作原理。

3. 组织学生进行小组讨论和实验操作，培养学生的合作能力和实践能力。

四、教学步骤1. 导入：通过展示眼睛和光学仪器的图片，引导学生思考眼睛和光学仪器的关系，激发学生的学习兴趣。

2. 讲解眼睛的结构和功能，让学生了解眼睛是如何看到物体的。

3. 讲解光学仪器的基本原理和应用，让学生了解放大镜、望远镜、显微镜等光学仪器的工作原理。

4. 组织学生进行小组讨论，让学生分享自己对于眼睛和光学仪器的理解和感受。

5. 进行实验操作，让学生亲身体验光学仪器的使用方法和观察效果。

五、教学评价1. 学生能够描述眼睛的结构和功能，解释视觉的形成过程。

2. 学生能够说明光学仪器的基本原理和应用，如放大镜、望远镜、显微镜等。

3. 学生能够通过观察和实验，深入了解眼睛和光学仪器的工作原理和观察效果。

六、教学延伸1. 探讨光学仪器的创新和发展，如虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等新兴技术在光学仪器领域的应用。

(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题包括12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的．全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分) 1．(2009年四川模拟)用绿光照耀一个光电管能发生光电效应，欲使光电子从阴极逸出的最大初动能增大，下列方法中正确的是( )A．改用强度较小的黄光照耀B．改用γ射线照耀C．改用强度较强的绿光照耀D．改用红外射线照耀解析：选B.增大光电子的最大的动能只有增大入射光的频率．故B.2．(2010年北京崇文模拟)颜色不同的a光和b光由某介质射向空气时，临界角分别为和，且>.当用a光照耀某种金属时发生了光电效应，现改用b光照耀，则( )A．不肯定能发生光电效应B．光电子的最大初动能增加C．单位时间内放射的光电子数增加D．入射光强度增加解析：选B.由＝可知<，则a光的频率小于b光的频率，因此B对．3．如图15－1所示，一自然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图图15－1所示)，调整电场强度E和磁感应强度B的大小，使得在上只有两个点受到射线照耀．下面推断正确的是( )A．射到b点的肯定是α射线B．射到b点的肯定是β射线C．射到b点的可能是α射线或β射线D．射到b点的肯定是γ射线解析：选C.γ射线不带电，在电场或磁场中它都不受场的作用，只能射到a点，因此D选项不对；调整E和B的大小，既可以使带正电的α射线沿直线前进，也可以使带负电的β射线沿直线前进，沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即＝.已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多，当我们调整电场强度和磁场强度使α粒子沿直线前进时，速度大的β粒子向右偏转，有可能射到b点；当我们调整使β粒子沿直线前进时，速度较小的α粒子也将会向右偏，也有可能射到b点，因此C选项正确，而A、B选项都不对．4．(2010年北京顺义区模拟)下列说法中正确的是( )A．质子与中子结合成氘核的过程中须要汲取热量B.88226(镭)衰变为86222(氡)要经过1次α衰变和1次β衰变C．β射线是原子核外电子摆脱原子核的束缚后而形成的电子流D．放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变所须要的时间解析：选D.质子与中子结合成氘核，需放出能量，A错误．依据质量数、电荷数守恒推断，只发生一次α衰变，B错误；β射线是原子核发生β衰变形成的，是由原子核中放出的电子，C错误；依据半衰期的概念，D正确．5．(2009年高考四川卷)氢原子能级的示意图如图15－2所示，大量氢原子从n ＝4的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光a ，从n ＝3的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光b ，则( )A ．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线B ．氢原子从n ＝4的能级向n ＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线C ．在水中传播时，a 光较b 光的速度小D ．氢原子在n ＝2的能级时可汲取随意频率的光而发生电离解析：选C.由题意a 光光子能量大于b 光光子能量，a 光频率大于b 光频率，由v 水＝，可知C 正确．γ射线是原子核衰变而产生的，A 错．E 43<E 32，而紫外线光子的能量大于可见光，故B 错．能量大于或等于3.40 的光才能使氢原子在n ＝2的能级时发生电离，故D 错． 6．如图15－3所示为氢原子的能级图，氢原子从n ＝3的能级跃迁到n ＝2的能级时辐射a 光子；从n ＝4的能级跃迁到n ＝2的能级时，辐射b 光子．下列说法正确的是( )A ．a 光子的能量比b 光子的能量大B ．若在同种玻璃中传播，a 光的传播速度比b 光大C ．若b 光能使某金属发生光电效应，则a 光肯定不能使该金属发生光电效图15－2图15－3应D ．在同一双缝干涉试验装置中，用a 光照耀双缝得到相邻亮纹的间距比用b 光得到的相邻亮纹间距要宽解析：选＝E 3－E 2<＝E 4－E 2，A 错误；由于a 光子能量小于b 光子能量，故a 光频率小于b 光频率，a 光波长大于b 光波长，据此推断B 、D 正确；若a 光频率大于C 项中金属的极限频率，则a 光也能使该金属发生光电效应，C 错误．7．(2008年高考上海卷)在下列4个核反应方程中，X 表示质子的是( ) A ．1530P ―→1430＋X B. 92238U ―→ 90234＋X C ．1327＋01n ―→1227＋X D ．1327＋24―→1530P ＋X解析：选C.在核反应中质量数守恒和电荷数守恒，由此可知，1530P ―→1430＋10e, 92238U ―→ 90234＋24,1327＋01n ―→1227＋11H ，1327＋24―→1530P ＋01n ，综上知C 对． 8．(2010年海淀模拟)月球上特有的能源材料23，总共大约有100万吨，这是由于太阳风里带有大量中子打入月球表面的X 粒子中，形成23.月球表面淡薄气体里，每立方厘米中有数个23分子，收集这些23可以在月球建立23发电站，其中X 粒子应当为( )A ．25B ．424C ．323D ．211H解析：选D.由X ＋01n→23可知X 粒子为211H. 9．(2010年福建厦门调研)下列说法正确的是( ) A ．中子和质子结合成氘核时汲取能量 B ．放射性物质的温度上升，其半衰期减小C ．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数削减4个D ．γ射线的电离作用很强，可用来消退有害静电解析：选 C.中子和质子结合成氘核时放出能量．放射性物质的半衰期不受温度的影响．原子核经过一次α衰变核内的中子数削减2个，一次β衰变核内的中子数削减一个．γ射线的电离作用很弱，不行用来消退有害静电．10.(2010年湖南十二校联考)正负电子对撞后湮灭成三个频率相同的光子，已知普朗克常量为h，电子质量为m，电荷量为e，电磁波在真空中传播速度为c.则生成的光子所形成的一束光射入折射率为n＝的水中，其波长为( )解析：选D.由质能方程可知正负电子湮灭时放出的核能E＝22，生成三个频率相同的光子，即3hν＝E，ν＝，光在真空中波长λ0＝＝，由n＝得在水中的波长λ＝＝，D正确．11．(2010年广东江门质检)雷蒙德·戴维斯因探讨来自太阳的中微子(νe)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615吨四氯乙烯(C24)溶液的巨桶．中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为νe＋1737―→1837＋－10e，已知1737核的质量为36.95658 u，1837核的质量为36.95691 u，－10e的质量为0.00055 u,1 u质量对应的能量为931.5 .依据以上信息，可以推断( )A．中微子不带电B．中微子就是中子C．1737和1837是同位素D．参加上述反应的中微子的最小能量约为0.82解析：选.在核反应中，电荷数守恒，质量数守恒，可以推断中微子所带电荷数是零，质量数是零，故A项正确；而中子的质量数是1，故B项错误；同位素是电荷数相等，质量数不等的同种元素，而1737和1837是两种不同的元素，故C项错误；由爱因斯坦质能方程得中微子的质量m ＝(0.00055＋36.95691－36.95658) u ＝0.00088 u ，而1 u 质量对应的能量为931.5 ，所以中微子的最小能量是E ＝931.5×0.00088 ≈0.82 ，故D 项正确．12．利用氦－3(23)和氘进行的聚变平安、无污染、简单限制，月球上有大量的氦－3，每个航天大国都将获得氦－3作为开发月球的重要目标之一．“嫦娥一号”探月卫星执行的一项重要任务就是评估月壤中氦－3的分布和储量．已知两个氘核聚变生成一个氦－3和一个中子的核反应方程是：212H→23＋01n ＋3.26 .若有2 g 氘全部发生聚变，则释放的能量是(为阿伏加德罗常数) A ．0.5×3.26 B ．3.26 C ．0.5 ×3.26 D ．×3.26解析：选C.每两个氘核发生聚变，释放的核能为3.26 ,2 g 氘核含有的核个数为 ＝1 ，故释放的能量是××3.26 ，即0.5×3.26 .二、计算题(本题包括4小题，共40分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最终答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位)13．(8分)(2009年高考江苏卷)在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质非常特殊，因此在试验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建立了一个由大水槽和探测器组成的试验系统，利用中微子与水中11H 的核反应，间接地证明了中微子的存在．(1)中微子与水中的11H 发生核反应，产生中子(01n)和正电子(＋10e)，即中微子＋11H ―→01n ＋＋10e可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是．(填写选项前的字母)A ．0和0B ．0和1C ．1和0D ．1和1(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，即＋10e ＋－10e ―→2γ已知正电子和电子的质量都为9.1×10－31 ，反应中产生的每个光子的能量约为．正电子与电子相遇不行能只转变为一个光子，缘由是.(3)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波长的大小． 解析：(1)由核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知A 正确．(2)由能量守恒有2E ＝22，所以E ＝2＝9.1×10－31×(3.0×108)2 J ＝8.2×10－14J.反应过程中动量守恒且总动量为零． (3)粒子的动量p ＝，物质波的波长λ＝ 由＞，知＞，则λn ＜λe .答案：(1)A (2)8.2×10－14 遵循动量守恒 (3)λn ＜λe14．(10分)人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3.0×108 ，则(1)人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是多少？(2)用这种波长的绿色光照耀下列五种材料能产生光电效应的材料有几种？解析：(1)每个绿光光子的能量E0＝hν＝＝ J＝3.8×10－19 J最少须每秒射入6个绿光光子人眼才能察觉故P＝＝6×3.8×10－19 W＝2.3×10－18 W.(2)发生光电效应的条件是光子的能量要大于金属的逸出功，E0仅大于铯的逸出功，故只有一种．答案：(1)2.3×10－18 W (2)1错误!15.(10分)(Ⅰ)放射性同位素 614C被考古学家称为“碳钟”，它可用来断定古生物体的年头，此项探讨获得1960年诺贝尔化学奖.614C很不稳定，易发生衰变，其半衰期为5730年，若测得一古生物遗骸中614C含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年头约有多少年？(Ⅱ)1934年约里奥·居里夫妇用α粒子轰击静止的1327，发觉了放射性磷1530P和另一种粒子，并因这一宏大发觉而获得诺贝尔物理学奖．(1)写出这个过程的核反应方程式；(2)若该种粒子以初速度v0与一个静止的12C核发生碰撞，但没有发生核反应，该粒子碰后的速度大小为v1，运动方向与原运动方向相反，求碰撞后12C核的速度．解析：(Ⅰ)由于生物活体通过新陈代谢，生物体614C与612C的比例和空气相同，都是固定不变的，但生物遗骸由于新陈代谢停止，614C发生衰变、614C与612C的比值将不断减小，由半衰期的定义得12．5＝M0()则＝3，t＝3τ＝3×5730年＝17190年．(Ⅱ)(1)核反应方程式为：24＋1327→1530P＋1n.(2)设该种粒子的质量为m，则12C核的质量为12m.由动量守恒定律可得：0＝m(－v1)＋122解得：v2＝则碰撞后该种粒子运动方向与原粒子运动方向相同．答案：(Ⅰ)17190年(Ⅱ)见解析16．(12分)(2010年湛江模拟)光具有波粒二象性，光子的能量E＝hν，其中频率ν表示波的特征．在爱因斯坦提出光子说之后法国物理学家德布罗意提出了光子动量p与光波波长λ的关系p＝λ.若某激光管以＝60 W的功率放射波长λ＝663 的光束，试依据上述理论计算：(1)该管在1 s内放射出多少光子？(2)若光束全部被某黑体表面汲取，则该黑体表面所受到光束对它的作用力F为多大？解析：(1)光子不仅有能量，而且有动量，照耀物体时，产生的作用力可依据动量定理．设在时间Δt内放射出的光子数为n，光子频率为ν，每个光子的能量E＝hν，所以＝(Δt＝1 s)．而ν＝，解得n＝＝个＝2.0×1020个．(2)在时间Δt内激光管放射出的光子全部被黑体表面汲取，光子的末动量变为零，据题中信息可知，n个光子的总动量为p总＝＝.依据动量定理有F·Δt＝p总，解得黑体表面对光子束的作用力为F＝＝＝＝＝ N＝2.0×10－7 N.又依据牛顿第三定律，光子束对黑体表面的作用力F′＝F＝2.0×10－7 N.答案：(1)2.0×1020个(2)2.0×10－7。

物理光学课程思政元素的挖掘与实施物理光学课程是大学物理学专业的一门重要课程，通过对光学现象的研究和理论推导，培养学生的科学思维和科学素养。

在物理光学课程中引入思政元素，可以帮助学生认识到科学与社会、科学与人文的密切关系，增强学生的社会责任感和思考能力。

下面是关于物理光学课程思政元素的挖掘与实施的相关参考内容。

一、引导正确认识科学与技术的关系在物理光学课程中，可以通过讲解光学技术在生产、生活中的应用案例，引导学生认识到科学研究推动了技术进步，科学与技术是相互促进、相互影响的关系。

同时，还可以探讨光学技术带来的社会问题，如光污染、光盲等，增强学生对科技发展的全面认知，激发学生对科学伦理和社会责任的思考，引导学生积极担当科学技术进步中的社会责任。

二、关注光学研究中的伦理道德问题物理光学在研究和技术应用过程中，往往涉及到伦理、道德问题，如隐私保护、信息安全等。

在课堂中，可以通过案例讨论的方式引发学生对相关问题的思考，培养学生的伦理道德意识和责任意识。

同时，通过引导学生分析并解决实际问题的能力，培养学生担当科技领域工作的责任感，遵循科学研究和应用的伦理标准。

三、弘扬科学精神和创新精神在物理光学课程中，可以通过学习光学科学家的伟大成就和科学探索故事，激发学生对科学的热爱和探索欲望，培养学生学习科学、从事科学研究的兴趣。

同时，课程可以引导学生关注光学领域的前沿科研成果，了解科学研究的最新动态，培养学生关注科学发展的能力和习惯。

四、加强实践环节，培养科学精神和实践能力物理光学实践环节是课程中不可或缺的一部分，通过实验操作和实践活动，让学生亲身体验光学原理和现象，培养学生观察、实验、数据处理等科学实践能力。

在实践环节中，可以引导学生思考光学技术对社会发展的推动作用和应用前景，让学生通过实践感受光学技术对于改善生活、促进社会进步的积极意义。

五、开展相关专题研究，拓宽学生视野在物理光学课程的教学中，可以设置相关专题研究课题，让学生深入探究光学在各个领域的应用案例，了解光学技术的发展现状和未来趋势。

光学课程设计报告姓名：***学号：********学院：仪器科学光电信息工程学院班级：光信2班指导老师：***设计任务要求设计题目：显微镜设计要求：目镜: 放大率19倍物镜：放大率6倍共轭距150mm中间像直径大于6mm课程要求熟悉ZEMAX的基本操作完成《ZEMAX练习内容.docx》内容按照给定参数，设计显微目镜、物镜，并组合。

完成课程设计报告物镜一、物镜系统选择按照参数，从《光学仪器设计手册-显微物镜.doc》中选取编号4-03号物镜。

该结构有如下特征：1、放大率为-5，接近目标值-6。

2、采用对称结构，可以有效降低加工难度和成本。

物镜镜头如图：将该物镜的镜头数据输入到新建LDE表格中。

根据条件，系统物面空间NA设为0.26，便于目镜的选择制作。

视场数据选用如图所示：先把各个面曲率半径设为可变，确定默认优化函数PMAG为6倍后开始优化。

物镜镜头共轭距改为150mm，要进行镜头缩放。

1、优化结果分析镜头结构：物镜数据优化表格：该物镜镜头同时替换了玻璃，进行了锤形优化使镜头SPT图显示更好。

SPT图：通过数据可以看出，优化结果还可以。

我们还可以从多个图分析该镜头的优化程度，接下来呈现多个优化结果。

MTF图：系统信息图：通过该系统信息图可知Image Space NA 是0.04483145，这就是所需匹配目镜的物间空间NA，目镜一、目镜系统选择1、目镜要求：放大率 19物空间NA 0.04483145目镜焦距 13.158mm根据目镜目标参数，选择镜头型号规格如图所示：输入到ZEMAX表格中。

2、优化过程注意PARAXIAL的最后要设为23mm，眼睛镜头到像面（视网膜面）的最适距离。

各曲率半径设为变量，玻璃镜头设为替换(进行自动优化和锤形优化）。

默认目标函数改为EFFL（13.158）。

优化过程中镜头要反转，反复的调节back foal length，使它接近目镜的EFFL.二、目镜优化分析优化后的目镜结构：SPT图：MTF图：组合一、组合状态合并后数据如下：光路结构图如下：调节物像高度使中间像高直径大于6mm二、像质评价组合镜头SPT图：对SPT图数据分析：73*近轴放大率（12.7）/{（30.68/2）^2+[(21.468+19.932+19.239)/3]^2}大约等于37。

高中物理教案全套必修三课时安排：共计40课时第一课时：引言内容：介绍物理学的概念及其在日常生活中的应用教学目标：了解物理学的基本概念，激发学生对物理学的兴趣第二至五课时：电磁感应内容：电磁感应定律、法拉第电磁感应定律的应用教学目标：掌握电磁感应定律及其应用第六至八课时：交流电路内容：交流电的基本概念、交流电路的分析及应用教学目标：理解交流电路的特点，掌握交流电路的分析方法第九至十二课时：光的折射与全反射内容：光的折射定律、全反射的条件与应用教学目标：掌握光的折射定律，理解全反射的原理第十三至十六课时：光的干涉与衍射内容：光的干涉现象、干涉条纹的解释、光的衍射现象教学目标：了解光的干涉与衍射现象，掌握干涉与衍射的规律第十七至二十课时：光的电磁本质内容：电磁波的概念、光的电磁本质及波动关系教学目标：理解光是电磁波，掌握光的波动性质第二十一至二十四课时：相对论内容：相对论的基本概念、洛伦兹变换和质能关系教学目标：理解相对论的基本原理，掌握相对论的相关计算方法第二十五至二十八课时：核能内容：原子核的结构、核裂变与核聚变及其应用教学目标：了解核能的基本原理，掌握核裂变与核聚变的应用第二十九至三十二课时：半导体物理内容：半导体的特性、半导体器件及其应用教学目标：了解半导体的特性，掌握半导体器件的原理及应用第三十三至三十六课时：光学仪器内容：显微镜、望远镜、光栅及其应用教学目标：了解光学仪器的原理及应用，掌握光学仪器的使用方法第三十七至四十课时：物理学的研究方法内容：物理学的实验方法、数据处理方法、物理学研究的基本思路教学目标：掌握物理学的实验方法及数据处理方法，培养学生的物理学研究能力教学资源：教材《必修三》，多媒体教学资源，实验器材评价方式：课堂讨论、实验报告、小测验、期中期末考试以上是高中物理必修三的教案范本，希望对您有所帮助。

祝教学顺利！。

物理教案－光的干涉一、教学目标1. 让学生了解光的干涉现象，理解干涉条纹的形成原理。

2. 掌握双缝干涉和单缝衍射的实验现象及特点。

3. 能够运用干涉原理解释生活中常见的干涉现象。

二、教学内容1. 光的干涉现象2. 双缝干涉实验3. 单缝衍射实验4. 干涉条纹的观察与分析5. 干涉现象在生活中的应用三、教学重点与难点1. 重点：光的干涉现象，双缝干涉和单缝衍射的实验现象及特点。

2. 难点：干涉条纹的形成原理，干涉现象在生活中的应用。

四、教学方法1. 采用讲授法，讲解光的干涉现象、双缝干涉和单缝衍射的实验现象及特点。

2. 利用实验演示，让学生直观地观察干涉条纹的形成过程。

3. 结合实际生活中的例子，让学生理解干涉现象的应用。

4. 开展小组讨论，分析干涉现象的成因和特点。

五、教学过程1. 导入：通过展示生活中的干涉现象，如肥皂泡、彩虹等，引发学生对光的干涉现象的兴趣。

2. 讲解：介绍光的干涉现象，讲解双缝干涉和单缝衍射的实验现象及特点。

3. 实验演示：进行双缝干涉和单缝衍射实验，让学生观察干涉条纹的形成过程。

4. 小组讨论：让学生分析干涉现象的成因和特点，引导学生运用所学知识解释实际问题。

5. 课堂小结：总结本节课的主要内容，强调干涉现象在生活中的应用。

6. 作业布置：布置相关练习题，巩固所学知识。

教学反思：在教学过程中，要注意通过实例让学生直观地理解干涉现象，引导学生运用所学知识解释实际问题。

加强小组讨论环节，提高学生的参与度和积极性。

在作业布置方面，要注重培养学生的动手实践能力，布置一些与实际操作相关的题目。

六、教学策略1. 采用问题驱动的教学方式，引导学生通过问题发现和探究光的干涉现象。

2. 利用多媒体演示和实物模型，帮助学生形象地理解干涉原理。

3. 设计互动环节，鼓励学生提出疑问，增强课堂的互动性。

4. 结合数学科目，引导学生利用数学方法分析干涉条纹的分布规律。

七、教学准备1. 准备多媒体教学课件，包括光的干涉现象的图片、视频和动画。