光的折射 透鏡 學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解光的折射現(xiàn)象；2.了解光從空氣射入水中或其他介質(zhì)中時的偏折規(guī)律；3.了解光在發(fā)生折射時，光路的可逆性；4.能用光的折射解釋生活中的一些簡單現(xiàn)象5.了解什么是凸透鏡，什么是凹透鏡；6.知道凸透鏡的會聚作用和凹透鏡的發(fā)散作用；7.知道凸透鏡的焦點、焦距和主光軸；4.知道如何利用凸透鏡產(chǎn)生平行光 學(xué)習(xí)重點1.知道光的折射規(guī)律；2.知道凸透鏡、凹透鏡對光線的作用、特點及它們的焦點、焦距； 學(xué)習(xí)難點1.正確確定入射角、折射角并知道它們的大小關(guān)系；2.根據(jù)透鏡對光線的作用特點來完成光路圖； 知識講解一、折射現(xiàn)象1.光的折射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)中時，傳播方向一般會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫做光的折射現(xiàn)象。說明：（1）當(dāng)光從一種透明物質(zhì)射入另一種透明物質(zhì)里時，在兩種物質(zhì)的分界面上，光線的傳播方向要發(fā)生改變。其中一部分光線發(fā)生反射，同時還有一部分光進(jìn)入另一種物質(zhì)里而發(fā)生折射，即光線在分界面上傳播方向發(fā)生改變，然后再沿直線傳播，這就是光的折射現(xiàn)象。（2）折射的產(chǎn)生是光從一種透明物質(zhì)射入另一種透明物質(zhì)里時，在分界面處發(fā)生的。因為光是在兩種物質(zhì)里傳播的所以傳播的速度各不相同。（3）發(fā)生折射時，同時一定發(fā)生反射。2.折射規(guī)律：光從空氣斜射入水（玻璃）或其他介質(zhì)中時，折射光線與入射光線、法線在同一平面內(nèi)；折射光線和入射光線分居法線的兩側(cè)；折射角小于入射角；當(dāng)光線垂直射向介質(zhì)表面時，傳播方向不改變。（如圖所示）3.折射光路是可逆的折射中光路是可逆的，折射現(xiàn)象中，光線的方向顛倒時，光傳播的路徑是不變的（沿原路返回）。 因此，在光從其他介質(zhì)斜射入空氣中時，折射光線遠(yuǎn)離法線偏折。二、眼睛受騙光的折射會造成許多光學(xué)現(xiàn)象，如水底看起來比實際的淺，一半插入水中的筷子變彎曲等。首先要知道看見的并非實際物體，而且物體經(jīng)折射后成虛象，其原因可以作如下分析：能夠看見物體是由于物體表面有光射入我們的眼睛里，假設(shè)A點射出的兩條光線經(jīng)折射后射入人眼（如圖），則會覺得光好象是從A射入眼睛里的，因此看起來會覺得A比A高了。有經(jīng)驗的漁民都知道，只有瞄準(zhǔn)魚的下方，才能把魚叉到。根據(jù)光路可逆性，若從水中去觀察岸上的物體則正好出現(xiàn)相反的現(xiàn)象，水面上的位置將會升高。因此可以得出結(jié)論：從岸上看水里的物體，物體變淺了，從水中看岸上的物體，物體變高了，都是看到升高了的虛象。三、光的反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象的異同1.相同點（1）折射光線和反射光線都位于入射光線和法線決定的平面內(nèi)。（2）折射光線和反射光線均分居法線的兩側(cè)。（3）當(dāng)入射角變化時，折射角和反射角都隨之變化。（4）在折射和反射現(xiàn)象中，光路都是可逆的。2.不同點（1）反射光線與對應(yīng)的入射光線在同種介質(zhì)中；折射光線與對應(yīng)的入射光線在兩種不同介質(zhì)中，位于界面的兩側(cè)。（2）反射角等于入射角；但折射角一般不等于入射角，并且當(dāng)光從空氣斜射入其他介質(zhì)中時，折射角小于入射角，而光從其他介質(zhì)斜射入空氣中時，折射角大于入射角。四、 透鏡1.透鏡的有關(guān)概念及特征透鏡是由玻璃制成的，表面是球面的一部分。按其厚薄的形狀可分為兩類：凸透鏡和凹透鏡。中間厚，邊緣薄的透鏡叫凸透鏡，如圖甲所示；邊緣厚中間薄的透鏡叫凹透鏡，如圖乙所示。凸透鏡可以用光學(xué)符號“”來表示，凸透鏡可以用光學(xué)符號“”來表示。2.主光軸和光心主光軸：通過透鏡的兩個球面球心的直線叫主光軸，每個透鏡都有一條主光軸。主光軸簡稱主軸。光心：主光軸上有個特殊的點，通過它的光線傳播方向不改變，這個點叫做透鏡的光心，用字母“0”表示，可以認(rèn)為薄透鏡的光心就在透鏡的中心。3.焦點和焦距（1）凸透鏡凸透鏡能使跟主光軸平行的光線會聚在主光軸上的一點，這一點叫凸透鏡的焦點。凸透鏡兩側(cè)各有一個焦點，(用字母F表示)且對稱焦點到凸透鏡光心的距離叫焦距，(用字母f表示)凸透鏡兩側(cè)焦距相等。（2）凹透鏡凹透鏡能使跟主光軸平行的光線通過凹透鏡后發(fā)散，發(fā)散光線的反向延長線交于主軸上的一點，這一點叫凹透鏡的虛焦點。每一個透鏡都有兩個焦點，分別位于光心的兩側(cè)如圖所示4.透鏡對光線的作用（1）凸透鏡對光的作用如圖所示，從凸透鏡左側(cè)一點A發(fā)出的一組光線，選其中的兩條來研究，一條是經(jīng)過光心的光線，另一條是平行于主光軸的光線，根據(jù)它們的特點可以畫出如圖所示的光路圖如果這束光線不經(jīng)過凸透鏡，那么它的“寬度”會像上圖中虛線畫的那樣比較一下可以得出：經(jīng)過凸透鏡折射后，光線變“窄”了，所以說凸透鏡對光線有會聚作用（2）解釋凸透鏡為什么對光線有會聚作用：在“光的折射”一節(jié)中，我們知道，平行于三棱鏡底邊的光線經(jīng)過三棱鏡后，折射光線會向底邊偏折，像下圖所畫的那樣凸透鏡可以被我們分解成無數(shù)個小三棱鏡，如下圖所示，那么一組平行于主光軸的光線經(jīng)過每個小三棱鏡的折射后，每一條折射光線都會向每一個小三棱鏡的底邊偏折，于是就形成了圖中所示的光路圖，可以看到：凸透鏡對光線有會聚作用。（3）凹透鏡對光的作用同樣把凹透鏡分成若干個小三棱鏡，讓一組平行于凹透鏡主光軸的光線經(jīng)過后，畫出如下圖所示的光路圖會發(fā)現(xiàn)：平行于凹透鏡主光軸的光線經(jīng)過凹透鏡后變得發(fā)散了將這些折射光線反向延長，發(fā)現(xiàn)它們會交于主光軸上的一點，這點就是凹透鏡的焦點F凹透鏡的焦點是這樣確定的。根據(jù)光在折射時光路的可逆性，可以得到如下結(jié)論：射向凹透鏡另一側(cè)焦點的光線經(jīng)過凹透鏡折射后，會成為一組平行于主光軸的光線如果將原光線延長，和折射光線進(jìn)行“寬度”的“比較”，如下圖所示，可以得出：凹透鏡對光線有發(fā)散作用。根據(jù)凸透鏡和凹透鏡對光線的作用，將凸透鏡稱為會聚透鏡，將凹透鏡稱為發(fā)散透鏡說明：（1）凸透鏡的會聚作用是由于光線通過它的兩側(cè)表面發(fā)生兩次折射造成的；（2）焦距的長短反映了凸透鏡會聚作用的強(qiáng)弱，焦距短的會聚作用強(qiáng)(光線通過后偏折得厲害)；（3）凸透鏡表面的凸起程度決定了它的焦距的長短：表面越凸，焦距越短。每個凸透鏡的焦距是一定的。（4）“會聚作用”并不等于通過凸透鏡后的折射光線都是會聚光束，“發(fā)散作用”并不等于通過凹透鏡后的折射光線都是發(fā)散光束。光線經(jīng)凸透鏡或凹透鏡折射后的光束可以是會聚光束、平行光束或發(fā)散光束。