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1、知识回顾知识回顾不同介质的折射率是不同的。不同介质的折射率是不同的。当入射角增大到某一角度，使折射角达到当入射角增大到某一角度，使折射角达到90度时，度时，折射光完全消失，只剩下反射光这种现象就叫做折射光完全消失，只剩下反射光这种现象就叫做光的全反射现象。光的全反射现象。光的全反射现象光的全反射现象光纤的作用光纤的作用光纤的应用光纤的应用光导纤维光导纤维第一章第一章 光的折射光的折射1.3 1.3 棱镜和透镜棱镜和透镜导入新课导入新课棱镜棱镜透镜透镜教学目标教学目标 什么是棱镜什么是棱镜?什么是透镜什么是透镜? 知道光经过棱镜和透镜是如何变化的。知道光经过棱镜和透镜是如何变化的。 理解什么是透
2、镜的屈光度。理解什么是透镜的屈光度。本节导航本节导航1.棱镜棱镜2.透镜透镜 棱镜是横街面为三角形或梯形的三棱镜，棱镜是横街面为三角形或梯形的三棱镜，通常简称为棱镜（通常简称为棱镜（prism）。棱镜可以改变光的）。棱镜可以改变光的传播方向，还可以使白光发生色散。传播方向，还可以使白光发生色散。1.棱镜棱镜 光从玻璃棱镜的一个侧面射入，从另一个光从玻璃棱镜的一个侧面射入，从另一个侧面射出，射出的方向明显地向着棱镜底面偏侧面射出，射出的方向明显地向着棱镜底面偏着。着。 这是因为光在棱镜的两个侧面上发生折射这是因为光在棱镜的两个侧面上发生折射,每次折射都使光线向底面折射的缘故。偏着的每次折射都使光
3、线向底面折射的缘故。偏着的程度用偏向角程度用偏向角表示。表示。 在光学仪器中，常常用横截面是等腰直角三在光学仪器中，常常用横截面是等腰直角三角形的棱镜来改变光路。由于玻璃对空气的临界角形的棱镜来改变光路。由于玻璃对空气的临界角小于角小于45度，所以在下面所示的各种情况中都会度，所以在下面所示的各种情况中都会发生全反射。因此这种棱镜也叫全反射棱镜。发生全反射。因此这种棱镜也叫全反射棱镜。甲：棱镜使光束放心改变了甲：棱镜使光束放心改变了90。乙：棱镜使光束方向改变了乙：棱镜使光束方向改变了180。 望远镜为了获得较大望远镜为了获得较大的放大倍数，镜筒要很长，的放大倍数，镜筒要很长，使用两块这种棱镜
4、，就能使用两块这种棱镜，就能缩短镜筒的长度。缩短镜筒的长度。图例图例 白色光通过棱镜会发生色散，表明不同色白色光通过棱镜会发生色散，表明不同色光通过棱镜后的偏向角不同。偏向角不同，表明光通过棱镜后的偏向角不同。偏向角不同，表明棱镜材料对不同色光的折射率不同。实验表明，棱镜材料对不同色光的折射率不同。实验表明，红光的偏向角最小，紫光的偏向角最大。红光的偏向角最小，紫光的偏向角最大。 表明棱镜材料对红光的折射率比紫光的小。表明棱镜材料对红光的折射率比紫光的小。 由于不同色光通过棱镜后的偏向角不同，可由于不同色光通过棱镜后的偏向角不同，可以利用棱镜把复色光分解成光谱，制成各种光谱以利用棱镜把复色光分
5、解成光谱，制成各种光谱仪，如分光镜、单色仪、摄谱仪等。仪，如分光镜、单色仪、摄谱仪等。 单色仪单色仪 分光镜分光镜 摄谱仪摄谱仪 近视镜和远视镜的镜片都是透镜。近视镜和远视镜的镜片都是透镜。 透镜由两透镜由两个折射曲面组成，折射曲面一般是球面或平面。个折射曲面组成，折射曲面一般是球面或平面。2.透镜透镜透镜的种类透镜的种类远视镜片边缘薄、中间厚，叫做凸透镜；远视镜片边缘薄、中间厚，叫做凸透镜；近视镜边缘厚、中间厚，叫做凹透镜。近视镜边缘厚、中间厚，叫做凹透镜。 在透镜的中部有一个特殊点，当光线透过在透镜的中部有一个特殊点，当光线透过该点时，传播方向不发生改变。这个点叫做该点时，传播方向不发生改
6、变。这个点叫做光心，以光心，以O表示。通过光心表示。通过光心O的任意直线叫做的任意直线叫做透镜的光轴。通过透镜两个球面的球心透镜的光轴。通过透镜两个球面的球心C1和和C2的光轴，叫做主光轴，简称的光轴，叫做主光轴，简称主轴主轴。 可以把透镜看做是由许多顶角不通的棱镜组可以把透镜看做是由许多顶角不通的棱镜组成的。成的。大家谈大家谈 为什么凸镜为什么凸镜对光束有会聚作对光束有会聚作用，凹透镜对光用，凹透镜对光束有发散作用。束有发散作用。说一说说一说 透镜的厚度通常比它的球面半径小得多，这透镜的厚度通常比它的球面半径小得多，这种透镜叫做种透镜叫做薄透镜薄透镜。 平行于主光轴的光通过凸透镜后，会聚于主
7、平行于主光轴的光通过凸透镜后，会聚于主轴上的一点（图中的点），这个点叫做凸透镜的轴上的一点（图中的点），这个点叫做凸透镜的焦点焦点（focus）.从焦点到光心从焦点到光心O的距离叫做的距离叫做凸透镜凸透镜的焦距的焦距（focal length），用符号），用符号f表示。表示。 根据光路可逆原理，在凸透镜的焦点放一个根据光路可逆原理，在凸透镜的焦点放一个光源，它就将发散光束变成平行光。光源，它就将发散光束变成平行光。实验室中使实验室中使用的用的平行光平行光管管正是利用正是利用凸透镜这一凸透镜这一特性制成的。特性制成的。 平行于主光轴的光通过凸透镜后，变得发散平行于主光轴的光通过凸透镜后，变得发散
8、，这些发散的光线看起来好像是从他们的反向延，这些发散的光线看起来好像是从他们的反向延长线的交点长线的交点F发出来的，点发出来的，点F也在主轴上，叫做也在主轴上，叫做凸透镜的凸透镜的焦点焦点。同样，凸透镜也有焦距。同样，凸透镜也有焦距f。 由于凸透镜的焦点不是实际光线由于凸透镜的焦点不是实际光线会聚的，我们把凸透镜的焦点称为会聚的，我们把凸透镜的焦点称为“虚虚”焦点。相应地，凸透镜的焦点称焦点。相应地，凸透镜的焦点称为为“实实”焦点。焦点。注意注意 凸透镜的折射率越大，焦距也越短，对光凸透镜的折射率越大，焦距也越短，对光线的会聚作用也越明显。线的会聚作用也越明显。 透镜焦距的长短反映了透镜对光线
9、偏折本领透镜焦距的长短反映了透镜对光线偏折本领的大小。的大小。 透镜焦距的倒数叫做透镜焦距的倒数叫做焦度焦度，用符号，用符号表示，即表示，即 = 透镜的焦度越大，对光线的偏折本透镜的焦度越大，对光线的偏折本领越大。焦领越大。焦度的单位叫做度的单位叫做屈光度屈光度。f11屈光度屈光度= =1m-11m1 如果透镜的焦距是如果透镜的焦距是1m，它的焦度就是，它的焦度就是1屈光度。屈光度。 通常眼镜片的度通常眼镜片的度数等于屈光度的数等于屈光度的100倍。即倍。即100度的眼镜度的眼镜片，它的焦度是片，它的焦度是1屈屈光度，焦距是光度，焦距是1m。广角镜广角镜 怎样选择和保养眼镜片？怎样选择和保养眼
10、镜片？ 患近视或者远视的同学在配眼镜时，都比患近视或者远视的同学在配眼镜时，都比较注意验光，以便正确选择镜片的屈光度较注意验光，以便正确选择镜片的屈光度。 第一要选材料第一要选材料 第二要选折射率第二要选折射率 第三要选镜片表面处理第三要选镜片表面处理 还应注意眼镜的保养还应注意眼镜的保养1234 另外也很注意选择美观的镜架，却往往另外也很注意选择美观的镜架，却往往忽视镜片的选择，实际上，镜片的选择大有忽视镜片的选择，实际上，镜片的选择大有学问。学问。想一想想一想实际问题实际问题课堂小结课堂小结 棱镜是横街面为三角形或梯形的三棱镜。棱镜是横街面为三角形或梯形的三棱镜。 透镜由两个折射曲面组成，
11、折射曲面一透镜由两个折射曲面组成，折射曲面一般是球面或平面。般是球面或平面。1屈光度屈光度=1m-11m1 透镜的焦度越大，对光线的偏折本领越透镜的焦度越大，对光线的偏折本领越大。焦度的单位叫做屈光度。大。焦度的单位叫做屈光度。1.解：解：教材习题答案教材习题答案 2.解：解：（1）根据内反射及五角棱镜的几何关系作图。）根据内反射及五角棱镜的几何关系作图。 （2）这种棱镜主要是将输入的光或图像）这种棱镜主要是将输入的光或图像偏转偏转90，其特点是当像偏转，其特点是当像偏转90的时候，它既的时候，它既不会反向也不会颠倒。这种棱镜的设计使得不会反向也不会颠倒。这种棱镜的设计使得无论光线与光轴间的角度如何，所有通过有无论光线与光轴间的角度如何，所有通过有效孔径的光线都同样偏转效孔径的光线都同样偏转90度角。度角。3.解：解： 由于材料对红光的折射率比紫光的小，所由于材料对红光的折射率比紫光的小，所以从以从CD面射出的光在靠近面射出的光在靠近C端是紫光。端是紫光。4.解：透镜的光心部分可看作两面平行的玻璃解：透镜的光心部分可看作两面平行的玻璃砖，根据折射率的定义和二次折射以及光路砖，根据折射率的定义和二次折射以及光路可逆原理可知，从玻璃砖射出的光线与入射可逆原理可知，从玻璃砖射出的光线与入射光线平行。光线平行。5.解：略。解：略。6.解：红光的焦距较大。解：红光的焦距较大。
