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最早认识光的色散现象
最早认识光的色散现象
中国人在公元10世纪,把经日光照射以后的天然透明晶体叫做“五光石”或“放光石”,认识到“就日照之,成五色如虹霓”。
这是世界上对光的色散现象的最早认识。
它表明人们已经对光的色散现象从神秘中解放出来,知道它是一种自然现象,这是对光的认识的一大进步。
比牛顿通过三棱镜把日光分成七色,说明白光是由这七色光复合而成的认识早了七百年。
第四节光的色散
[教学目的]:
1、明确棱镜是利用光的反射及折射规律来改变和控制光路的光学仪器。
1)棱镜可以改变光的传播方向,出射光线向底面偏折。
2)全反射棱镜可以控制光路。
3)物体通过棱镜能成正立的虚像,且虚像偏向顶角。
2、了解光的色散现象及同一媒质对不同色光折射率不同。
[教学重点]:
利用光的反射及折射规律讨论棱镜的特点及光的色散现象。
[教学难点]:
光的色散现象及同一媒质对不同色光折射率不同。
[教学方法]:
实验法、讲授法、练习法与讨论法。
[教学仪器]:
激光演示仪一套、三棱镜、光源
[教学过程]
一、复习提问
1、什么叫光的折射?
折射率的意义是什么?
答:
折射率是反映光线偏折程度的物理量。
N=c/v=sini/sinr
2、产生全反射的条件是什么?
什么是临界角?
答:
产生全反射的条件是从光密媒质进入光疏媒质且入射角大于临界角;由媒质的折射率确定(利用多媒体模拟实验),c=arcsin1/n。
3、什么是复色光,什么是单色光?
二、引入新课
这节课我们共同讨论一种利用光的反射及折射规律来控制和改变光路的光学仪器——棱镜。
棱镜的形状各不相同,横截面有的是长方形,有的是圆形,有的是三角形,光学上常用的棱镜是横截面为三角形的三棱镜,简称为棱镜
三、讲授新课
(一)、通过棱镜的光线
1、明显地向着棱镜的底边偏折——来改变光的传播方向。
(演示实验)让一束单色光从空气射向玻璃棱镜的一个侧面,可以看到,光线通过棱镜,从另一个侧面射出来时,方向发生了明显的变化:
光线向棱镜的底面偏折。
为什么会这样呢?
我们利用光的折射定律就可以得到结论。
(学生课堂练习)做图(1)和图(2)两题。
结论:
光线在棱镜的两个侧面上发生折射时,两次向底边偏面的缘故。
注意顶角和底面的相对关系。
如果将该棱镜放入折射率较大的媒质中,折射光线如何偏折?
光线将向顶角偏折,关于棱镜对光线的偏折作用我们不能死记
注结论,而应从光的折射定律出发来分析。
如果隔着棱镜看一个物体,就可以看到物体的像。
例如:
将一个物点S放在棱镜前,从物点发出的两条光线经棱镜折射后射出,我们
根据光沿直线传播的经验,认为光线是从它们的反向
延长线的交点S射出的,S'就是S在棱镜中所成的像。
这个虚像的位置比物体的实际位置向顶角方向偏移,
物像同侧。
确定像的位置,关键还是折射定律。
(二)、全反射棱镜
下面我们介绍一种横截面是等腰三角形的棱镜。
设该玻璃的临界角为420。
当光线垂直一条直角边或垂直斜边进入棱镜时,将会得到什么现象?
(学生课堂练习,做图3和图4两题。
(多媒体模拟)两个直角边AB和BC代表了棱镜上两个互相垂直的镜面,当光垂直AB面进入棱镜到达AC面时发生全反射,(因为此时入射角为450,而光从玻璃到空气的临界角为420),光线沿垂直于BC方向射出,光线的方向改变了900。
如果光线垂于AC面进入棱镜,光线将在AB面上发生全反射,射到BC上,再在BC面上发生全反射,最后垂直于AC面射出棱镜,光线的方向改变了1800。
结论:
我们把这种能够对光实行全反射的棱镜叫做全反射棱镜。
其作用控制光的传播方向。
思考:
这两种全反射棱镜改变光路和什么相同?
全反射棱镜和平面镜在改变光路方面,效果是相同的。
但是,通常用的平面镜有两个面,正面是玻璃,背面镀有一层银膜,当光射到平面镜
上时其两个表面表面都要发生反射,而且镀银的表面不能使
光全部反射,大约10%的光被吸收掉,会使光线和所成的像
模糊些,因此,在实际应用中全反射棱镜优于平面反射镜。
3、应用:
潜望镜(如图所示)
(三)、色散
1、(演示实验)一束白光(复色光)通过
红棱镜
三棱镜后会发生色散,形成由红、橙、黄、绿、
蓝、靛、紫各色组成的光带,这个光带叫光谱。
紫棱镜
2、光谱(按一定顺序排列的彩色光带)
(多媒体模拟)让学生观察思考几个问题:
1)、各色光是怎样排列的?
2)、各色光偏向角关系如何?
3)、同一媒质对不同色光的折射率大小关系如何?
4)、不同色光在同一媒质中的速率大小关系如何?
3、说明:
同一媒质对不同色光折射率不同。
光屏上形成的彩色光带,说明各种色光通过棱镜后的偏折角度不同,红光在最上端,红光的偏折角最小,棱镜对红光的折射率最小;紫光的偏折角最大,棱镜材料对紫光的折射率最大,n红 4、不同色光在媒质中(真空除外)的速度不同,v红>v紫。 各种色光在真空中的传播速度一样,都是c,由公式n=c/v,因折射率不同,它们在同一媒质中的速度不同。 红光的折射率最小,红光在媒质中的速度比其它色光中大。 “彩虹”是常见的一种色散现象,形成的原因是太阳光被悬在空中的许多小水珠色散而形成了彩色光带。 光的颜色 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 偏向角 小大 折射率 较小较大 在媒质中的光速 较大较小 四、总结(回到教学目标,由学生总结) 如果光从真空或空气射向三棱镜的一个侧面,可能产生的现象是: 1)通过两次折射,出射光线向底面偏折; 2)通过三棱镜成正立的虚像,像与物在棱镜同侧,而且偏向顶角; 3)利用全反射棱镜可以控制光路。 4)白光通过三棱镜发生色散,在光屏上形成光谱,排列顺序为红、橙、黄、绿、兰、靛、紫。 五、随堂练习 作业: 板书设计: 教学效果分析: 《光的色散》这节内容与生活联系非常紧密,取自上海科学技术出版社2001年出版的新课程标准8年级实验教材。 本节教材的编写意图是将物理知识融于观察实验中,所以在课前有一探究实验,由于区教研员孙杰老师安排的是借班上课,学生事先没有准备,临时改用投影仪作光源,将一三棱镜于灯前,转动角度,将彩色条纹再现与屏幕上,农村学生看到这一现象很好奇,我问到: "这种彩色图案见过吗? 在哪里见过? "学生们议论纷纷,说出不少现象,有些学生的脸上显现出茫然的表情,这时我才意识到教学准备的欠缺,如果这一环节能以课件形式展示于学生面前,那学生的好奇心就能待到更大的满足。 接下来的环节是就三棱镜实验引入光的色散,知道太阳光可被分解成七色光,受自然课的影响,学生认为七色光是"赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫",而课本上却出现"红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫",仅两个字的差别,却让学生感到困惑,结合《加油站》中获取的知识,适合地给学生一些解释,必不可少,但是,思维定势的影响不可忽视,遗憾的是学生习惯与机械记忆。 在进行"透明物体的颜色是由什么所决定的"这一部分教学时,选择了红、蓝、黄、绿四种颜色的透明胶片放于投影光源前,让学生观察光屏颜色 ,得出"透明物体的颜色与透过的光的颜色相同"的结论,在光的交汇处也可说明光是可以合成的。 由于当时借班上课的那所学校正在建新校舍,于是灵机一动增加了一个问题,从学生的反应中我看出身边的事情能更好地调动他们的积极性,拉近我与陌生学生的距离。 师: "如果你是校长,你会选什么颜色的玻璃装在教室里? " 生: "白色! "(异口同声出乎我的意料) 师: "墙是什么颜色的? " 生: "白色! "(还是异口同声,部分学生答过之后有所觉察)"玻璃是无色的! " 师: "同学家的阳台有没有装蓝色玻璃的? 白天家里亮吗? " 生: "白天觉得不亮,且家里东西颜色变了。 " 师: "为什么会这样? " 生: "蓝色玻璃只能透过蓝光。 " 师: "现在我们教室里有没有这种感觉? " 生: "没有,室内室外没什么差别! " 师: "这是因为无色透明的物体能将所有的色光全透过。 " 在"不透明物体的颜色由什么所决定的"教学中,先从学生身上的着装开始,从视觉角度感受不同的颜色,再配合红、黄、蓝、绿四种蜡光纸,在红、黄、蓝、绿四种光源照射下呈现出的颜色,来得出答案,由于外界光线较强,在演示"红光照在绿纸上",只能观察到绿纸变暗,而不能体会到"无光反射",我也只是草草收场,以"红光被绿纸吸收,没有光线反射,所以呈现出黑色"来结尾。 从学生的表情当中我看出学生的困惑,"绿纸还在,怎么会是黑的? "紧接其后的游戏环节引起了学生的轰动,我拿出了自制的彩色眼镜给学生戴,让他们亲身感受一下周围的色彩,知道"戴有色眼镜看人"的结果是什么。 一堂课终于完整地按预定计划完成了,正如课后老师们的反映,我自己的感觉也是过于仓促,时间较紧,学生在一堂课上掌握这么多知识,面面俱到确实有点难,值得庆幸的是学生比较喜欢这种轻松活泼的课堂气氛,这也算是我的一点成功之处吧。 光的色彩颜色教案(吴中区提供) 2003-10-1016: 17: 46 阅读1670次 义务教育课程标准实验教科书(苏科版) 初中物理《光的色彩颜色》以及《人眼看不见的光》的新授课教学设计 苏州市吴中区车坊中学唐银 [设计说明] 《光的色彩颜色》以及《人眼看不见的光》其实是同一主题的两节内容,《光的色彩颜色》主要阐述光的自身特性——光的色彩以及光的能量,而《人眼看不见的光》是对“光与光能”内容的承接和补充,是《光的色彩颜色》这节课活动的自然延伸,教材的编排上符合科学探究活动的内在操作和顺序,两者的探究活动能构成一个较为完整的探究链条,而且这两节课在内容的编排上均采用从现象入手,引出问题进行探究,都介绍了探究成果在生活、生产和现代高新技术中的应用,所以在教学设计过程中把这两节课设计为一个整体,它们有相同的设计思想和目标,当然这两节内容又具有相对独立性,所以从授课时间上又可以分成两个阶段(两课时)来完成授课内容。 [设计思想] 《光的色彩颜色》以及《人眼看不见的光》这两节课均采用了“从生活走向物理,从物理走向社会”的编写思路,充分体现了“从生活走向物理,从物理走向社会”的课程要求,如下表所示: 生活有关色光与光能的常见现象 物理1、活动: 分界太阳光2、活动: 对比色光混合与颜料混合3、活动: 探测红外线、紫外线 1、白光由七种色光组成2、色光混合与颜料混合不同3、光具有能量4、存在不可见的光,不可见的光也具有能量(热效应、荧光效应) 社会滤色镜、红外线技术(红外成像、红外探测器等)、紫外线的应用,紫外线与人体健康,紫外线与臭氧空洞 因此本课在教学设计时结合课程要求着重体现以下设计思想: 1、渗透科学思想,培养学生科学兴趣和热情。 在引导学生探究知识的过程中要渗透科学思想,培养学生科学的思维方式和品质,引导学生循着科学的发展过程去体验科学的神奇和美丽,由此激发学生的求知欲,让学生领略科学的美妙与和谐,培养学生的终身的对科学的兴趣和热情。 2、教学过程突出探究,且突出学生的自主探究。 在教学过程中,学生是学习的主人,教师是学习活动的组织者、引导者和参与者,在整个教学过程中要以学生的发展为本,坚持学生的发展为硬道理。 所以本节课要突出学生的自主探究,教师创造条件、创造空间、创设情境,让学生去想、去说、去做、去探究、去感悟,充分发挥学生在学习活动中的主人地位;要加强学生对于探究方法的学习和探究过程的体验,引导学生形成积极主动的学习态度,使学生的学习成为在教师组织下的主动的、富有个性的、合作的探究过程。 3、从生活走向物理,从物理走向社会。
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