2024全新光的折射課件1目錄光的折射現(xiàn)象與定律光線在不同介質(zhì)中傳播特性透鏡成像原理與性質(zhì)分析晶體光學(xué)性質(zhì)與雙折射現(xiàn)象光的干涉和衍射在折射現(xiàn)象中應(yīng)用總結(jié)回顧與拓展延伸201光的折射現(xiàn)象與定律Chapter3光線從一種介質(zhì)傾斜進(jìn)入另一種介質(zhì)，其傳播路徑會(huì)隨之變斜。折射現(xiàn)象將筷棒浸入水面，目睹筷子在水際呈現(xiàn)彎曲；池塘的水面顯得比實(shí)際更淺；海市蜃樓等現(xiàn)象。實(shí)例折射現(xiàn)象及其實(shí)例4光線、法線以及折射光線均位于同一平面內(nèi)，其中折射光線與入射光線各自處于法線的兩側(cè)。當(dāng)光從空氣以斜角進(jìn)入其他透明介質(zhì)時(shí)，其折射角度會(huì)小于入射角度；相對(duì)地，當(dāng)光從其他透明介質(zhì)以斜角射入空氣時(shí)，折射角度則大于入射角度。在兩種介質(zhì)間的折射現(xiàn)象中，存在關(guān)系式：n1×sinθ1等于n2×sinθ2，這里n1和n2分別代表兩種介質(zhì)的折射率，而θ1和θ2則分別代表入射角與折射角。折射定律公式折射定律及其公式5光在真空中的傳播速度與光在該介質(zhì)中的傳播速度之比。入射角固定時(shí)，折射率較高，折射角則較??；相對(duì)地，折射率較低時(shí)，折射角則會(huì)增大。折射率與折射角關(guān)系折射率與折射角關(guān)系折射率定義6全反射當(dāng)光線從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，并且入射角度達(dá)到或超過(guò)臨界角，折射光將不復(fù)存在，所有光線將被完全反射回原介質(zhì)中。臨界角當(dāng)光線折射角達(dá)到90°時(shí)，所對(duì)應(yīng)的入射角即為臨界角，用C表示。全反射現(xiàn)象發(fā)生的條件是入射角需大于或等于臨界角。全反射與臨界角概念702光線在不同介質(zhì)中傳播特性Chapter8光線在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，不發(fā)生折射現(xiàn)象。在均勻介質(zhì)內(nèi)，光的傳播速度恒定，不受光源或觀察者運(yùn)動(dòng)情況的影響。均勻介質(zhì)中光的傳播方向、振幅和相位均保持不變。光線在均勻介質(zhì)中傳播9

光線在兩種介質(zhì)分界面上行為光線在穿過(guò)不同介質(zhì)時(shí)，若其入射角度不為零，則會(huì)出現(xiàn)折射，該折射角度受到入射角度及介質(zhì)折射率的影響。當(dāng)光線垂直射向兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，其傳播路徑保持不變。折射現(xiàn)象遵循斯涅爾定律：n1*sinθ1=n2*sinθ2，其中n1和n2分別為兩種介質(zhì)的折射率，θ1和θ2分別為入射角和折射角。10光線穿過(guò)多個(gè)介質(zhì)層時(shí)，于各個(gè)介質(zhì)的交界面處產(chǎn)生折射，其行進(jìn)軌跡呈現(xiàn)曲折的線形。在多種介質(zhì)組合內(nèi)，光線的行進(jìn)軌跡受各個(gè)介質(zhì)折射率及其入射角度的共同影響。光線在多層介質(zhì)中的總折射角等于各層介質(zhì)中折射角的代數(shù)和。光線通過(guò)多層介質(zhì)時(shí)路徑變化11光纖通信利用光的全反射原理，在光纖中傳輸光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)高速、遠(yuǎn)距離通信。光纖由芯部和外層構(gòu)成，芯部的折射率大于外層，確保光信號(hào)在芯部通過(guò)全反射進(jìn)行傳輸。光纖通訊技術(shù)以其大傳輸容量、優(yōu)異的抗干擾性能以及卓越的保密性等多重優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在通訊行業(yè)中得到了廣泛的運(yùn)用。光纖通信原理及應(yīng)用1203透鏡成像原理與性質(zhì)分析Chapter13中間厚，邊緣薄，對(duì)光線有會(huì)聚作用。凸透鏡中間薄，邊緣厚，對(duì)光線有發(fā)散作用。凹透鏡一面或兩面為柱面，用于改變光線的方向。柱面透鏡透鏡類型及其特點(diǎn)概述141/u+1/v=1/f。物距（u）、像距（v）與焦距（f）的關(guān)系M=h'/h=-v/u，h及h'分別代表物體的實(shí)際高度與成像高度。放大率公式薄透鏡成像公式推導(dǎo)15厚透鏡成像公式需考慮透鏡厚度對(duì)光線傳播的影響。厚透鏡可能產(chǎn)生球面像差和色差等像質(zhì)問(wèn)題。厚透鏡的焦距和主平面位置與薄透鏡有所不同。厚透鏡成像性質(zhì)探討16通過(guò)凸透鏡的放縮功能，可將細(xì)小物體放大至人眼清晰可視。一般由物鏡和目鏡兩部分構(gòu)成，其中物鏡用于擴(kuò)大物體尺寸，目鏡則對(duì)物鏡形成的圖像進(jìn)行進(jìn)一步放大。顯微鏡望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)用于觀看遠(yuǎn)方的物體。它主要由物鏡和目鏡兩部分構(gòu)成，物鏡負(fù)責(zé)搜集遠(yuǎn)處物體的光，并在焦點(diǎn)形成倒置的縮小實(shí)像，而目鏡則進(jìn)一步將這個(gè)實(shí)像放大，以便人眼能夠清晰地觀察到。望遠(yuǎn)鏡的放大率是物鏡焦距和目鏡焦距的比值。望遠(yuǎn)鏡顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡工作原理1704晶體光學(xué)性質(zhì)與雙折射現(xiàn)象Chapter18123離子晶體、原子晶體、分子晶體、金屬晶體晶體結(jié)構(gòu)的基本類型點(diǎn)群、空間群、晶系、布拉維格子晶體對(duì)稱性的描述對(duì)稱性影響晶體的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)性質(zhì)晶體對(duì)稱性與物理性質(zhì)的關(guān)系晶體結(jié)構(gòu)類型和對(duì)稱性描述1903雙折射現(xiàn)象的觀測(cè)通過(guò)偏振片、檢偏器等光學(xué)元件可以觀測(cè)到雙折射現(xiàn)象01單軸晶體的定義和特性光軸單一，光在晶體內(nèi)部傳播過(guò)程中，沿垂直于光軸方向振動(dòng)的光波速度與沿光軸平行方向振動(dòng)的光波速度存在差異。02雙折射現(xiàn)象的產(chǎn)生光線照射到單軸晶體會(huì)產(chǎn)生分叉，形成兩束折射光，每束光遵循各自的折射定律，造成雙折射效應(yīng)。單軸晶體雙折射現(xiàn)象解釋20有兩個(gè)光軸，光在晶體內(nèi)傳播時(shí)，振動(dòng)方向垂直于兩個(gè)光軸的光波速度均不同于振動(dòng)方向平行于兩個(gè)光軸的光波速度雙軸晶體的定義和特性雙軸晶體的折射行為遠(yuǎn)比單軸晶體要復(fù)雜，入射光線會(huì)分裂成數(shù)條折射光線，而這些折射光線的走向和強(qiáng)度都依賴于入射光的方向和偏振性質(zhì)。雙折射現(xiàn)象的復(fù)雜性利用偏振光和檢偏鏡等光學(xué)工具，我們能夠觀察到雙軸晶體的雙折射特性，并據(jù)此計(jì)算出晶體的光軸方位以及折射率等關(guān)鍵參數(shù)。雙折射現(xiàn)象的觀測(cè)和分析雙軸晶體雙折射現(xiàn)象分析21偏振光特指在特定方向上振動(dòng)的光波，涵蓋了線偏振光及橢圓偏振光等多種類型。偏振光的定義和特性通過(guò)反射、折射、散射、干涉等現(xiàn)象可以產(chǎn)生偏振光，也可以通過(guò)偏振片、波片等光學(xué)元件主動(dòng)產(chǎn)生偏振光偏振光的產(chǎn)生方法利用偏振片和檢偏器等光學(xué)工具，我們可以探測(cè)偏振光的存有及其狀態(tài)，同時(shí)，通過(guò)干涉和衍射等自然現(xiàn)象，我們亦能觀察偏振光的特性。偏振光的檢測(cè)方法偏振光產(chǎn)生和檢測(cè)方法2205光的干涉和衍射在折射現(xiàn)象中應(yīng)用Chapter23在空間某一特定點(diǎn)，當(dāng)兩束或更多束相干光波相遇并疊加，將導(dǎo)致光振幅的加和，從而形成特定的光強(qiáng)分布現(xiàn)象。干涉現(xiàn)象干涉條件雙縫干涉產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的光波需滿足頻率相同、振動(dòng)方向相同、相位差恒定。觀察屏幕上雙縫相干光波形成的明暗條紋，這是干涉現(xiàn)象的典型示范。030201干涉現(xiàn)象及其條件闡述24光波傳播途中所經(jīng)歷的，遇到障礙或小孔后的路徑偏移現(xiàn)象。衍射現(xiàn)象障礙物或小孔的尺寸與光波的波長(zhǎng)相當(dāng)或比波長(zhǎng)小。衍射條件單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，光波在屏幕上形成中央亮斑及兩側(cè)交替的明暗條紋，這一現(xiàn)象是衍射的經(jīng)典示范。單縫衍射衍射現(xiàn)象及其條件闡述25折射現(xiàn)象光波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。干涉在折射中的作用當(dāng)光波從一種介質(zhì)折射到另一種介質(zhì)時(shí)，由于不同光程差引起的相位變化，可能導(dǎo)致干涉現(xiàn)象的發(fā)生。衍射在折射中的作用在折射過(guò)程中，光波遇到介質(zhì)界面上的障礙物或小孔時(shí)，將發(fā)生衍射現(xiàn)象，使得光波的傳播方向發(fā)生改變。干涉和衍射在折射現(xiàn)象中作用26實(shí)驗(yàn)原理01利用牛頓環(huán)裝置，通過(guò)測(cè)量反射相移來(lái)確定光學(xué)表面的反射性質(zhì)。當(dāng)平行單色光垂直入射到光學(xué)表面時(shí)，反射光和入射光之間存在一定的相位差，導(dǎo)致牛頓環(huán)的產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)步驟02調(diào)整牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置，精準(zhǔn)設(shè)置光源與投影屏的相對(duì)位置，確保觀察到清晰的牛頓環(huán)；量取不同級(jí)別牛頓環(huán)的直徑尺寸；借助測(cè)量結(jié)果，計(jì)算其反射相位的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果03借助牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)，我們能夠準(zhǔn)確測(cè)定光學(xué)表面的反射相位變化，從而掌握光學(xué)表面的反射特性。典型實(shí)驗(yàn)：牛頓環(huán)測(cè)量光學(xué)表面反射相移2706總結(jié)回顧與拓展延伸Chapter28折射率概念光的折射率是衡量介質(zhì)對(duì)光折射能力的一個(gè)物理量，它與光在該介質(zhì)中的傳播速度密切相關(guān)。光的折射定律光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向會(huì)發(fā)生偏折，且折射角與入射角和介質(zhì)折射率有關(guān)。全反射現(xiàn)象在全反射現(xiàn)象中，光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，入射角若達(dá)到或超過(guò)臨界角，將產(chǎn)生全反射。關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)總結(jié)回顧29誤區(qū)二認(rèn)為折射角一定小于入射角。實(shí)際上，折射角的大小與入射角和介質(zhì)折射率有關(guān)，不一定小于入射角。易錯(cuò)點(diǎn)在計(jì)算折射率時(shí)，容易將入射角和折射角混淆，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤。誤區(qū)一人們普遍認(rèn)為光始終沿直線傳播。然而，這一現(xiàn)象僅在光線通過(guò)同一均勻介質(zhì)時(shí)成立，而當(dāng)光線進(jìn)入不同介質(zhì)或者同一介質(zhì)但不均勻時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)折射現(xiàn)象。常見(jiàn)誤區(qū)和易錯(cuò)點(diǎn)提示30光學(xué)器件設(shè)計(jì)隨著光學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新型光學(xué)器件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，如梯度折射率透鏡、微納光學(xué)器件等。光折射在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用光折射技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷拓展，如眼科檢查中的驗(yàn)光配鏡、激光治療等。光學(xué)材料研究新型光學(xué)材料的研發(fā)和應(yīng)用，如高折射率玻璃、光學(xué)晶體等，為光的折射研究提供了新的方