微小長度變化的測量,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,初中物理實(shí)驗,有關(guān)光學(xué)的實(shí)驗,本講座的光學(xué)實(shí)驗均以幾何光學(xué)為理論基礎(chǔ),幾何光學(xué)的三個基本定律：,光的直線傳播定律,光的反射定律,光的折射定律,光的直線傳播,光在同一種,均勻物質(zhì),里沿直線方向傳播,。,光的直線傳播,光的直線傳播的一個例證：針孔照相機(jī),小孔成像的特點(diǎn)是,:,小孔成像是光的直線傳播所形成的有趣現(xiàn)象。小孔所成的像是實(shí)際光束形成，可以使照相底片感光。小孔成像時，像的形狀與物相似，與孔的形狀無關(guān)。小孔減小時，像變得清晰，但亮度減小。,光的直線傳播,光的直線傳播的一個例證：針孔照相機(jī),有關(guān)小孔成像的下列說法中,正確的是,:,A.,小孔所成的像可以是彩色的,.,B.,像的清晰度跟小孔的大小無關(guān),.,C.,將照相底片放在光屏處可以拍攝到像,.,D.,成像用的小孔必須是圓形的,.,答案,:A,C,光的直線傳播,光的直線傳播的一個實(shí)驗：小孔成像,光的直線傳播,光的直線傳播的另一個例證：日食與月食,從光源發(fā)出的光,照射到不透明的物體上時,會在物體后面形成一個光線照射不到的黑暗區(qū)域,這就是物體的,“,影,”,點(diǎn)光源,障礙物,影,光的直線傳播,光的直線傳播的另一個例證：日食與月食,障礙物受擴(kuò)展光源照射時，在屏上形成本影和半影,.,擴(kuò)展光源,障礙物,光的直線傳播,光的直線傳播的另一個例證：日食,日全食,日偏食,光的直線傳播,光的直線傳播的另一個例證：月食,月全食,月偏食,當(dāng)月球整個都進(jìn)入本影時，就會發(fā)生月全食；但如果只是一部份進(jìn)入本影時，則只會發(fā)生月偏食。月全食和月偏食都是本影月食。有時月球只進(jìn)入半影，這就稱為半影月食。在半影月食發(fā)生期間，月亮將略為轉(zhuǎn)暗，但它邊緣并不會被地球的影子所阻擋。,人是怎樣觀察到光線的直線傳播,只有當(dāng)光束進(jìn)入人眼時，方能引起視覺效應(yīng)，人眼所能看到的只是,光束的頂點(diǎn),，而不是光線的本身。,P,P,P,P,P,光的直線傳播,光的反射,反射定律：反射角等于入射角。,入射角,反射角,光的反射,平面鏡成像特點(diǎn),物體在平面鏡里成的是正立的虛像，像和物體大小相等,像和物體以鏡面為對稱。,光的反射,利用作圖法求平面鏡成像的位置,S,O,S,光的反射,利用作圖法求入射光線與反射光線的路徑,S,S,光的反射,為了在鏡看見自己的全身像，鏡子至少應(yīng)當(dāng)有多高？,H,h,光的反射,平面鏡前有一個物，眼睛能不能看到其虛像？,A,光的反射,平面鏡前有一個物，眼睛能不能看到其虛像？,B,光的反射,平面鏡前有一個物，眼睛能不能看到其虛像？,C,光的反射,畫出通過該平面鏡所能看到物的范圍。,光的反射,地面有一不透明物體，眼睛在,0,點(diǎn)，通過天花板上的平面鏡，人眼能看到的右側(cè)地面最大的范圍。,0,F,E,光的反射,平面鏡的反射,光的反射,潛望鏡,光的反射,微小長度變化的測,-光杠桿工作原理,光的反射,微小長度變化的測,-光杠桿工作原理,光的反射,平面鏡的反射,光線沿,SO,方向投射到一片和它垂直的平面鏡上，一定逆著,SO,方向反射回來;,若平面鏡轉(zhuǎn)動,角，則光線沿,OA,方向反射,SOA,=2。,S,h,A,O,微小長度變化的測量-,光杠桿工作原理,光的反射,關(guān)于線段的比例,:,光的反射,光的反射,多面平面鏡的反射,根據(jù)光的反射定律，可以證明光線經(jīng)過夾角為,90,的兩個平面鏡的反射后，出射的光線與入射的光線之間的夾角為,180,。即出射光線與入射光線平行但方向相反,.,光的反射,多面平面鏡的反射,把三面平面鏡相互垂直地組裝在一起，就像箱子的一個角那樣，這個裝置稱之為角反射器。,1969,年,7,月，阿波羅,11,號的宇宙航行員第一次登上了月球，在上邊放置了一臺重,30,千克的,“,角反射器列陣,”,，它由,100,個石英制的角反射器組成，排列成,10,行，每行,10,個。角反射器剛放好，各國立即向它發(fā)射激光。宇航員還沒有離開月球，科學(xué)家就捕獲到了反射光。根據(jù)激光來回的時間和光速，就可以測得月亮與地球的距離。目前測月的誤差已經(jīng)減少到,15,厘米了。,圖,4-2-4,光的反射,多面平面鏡的成像特點(diǎn),兩塊90,放置的平面鏡，能成多少個像？,光的反射,多面平面鏡的成像特點(diǎn),光的反射,多面平面鏡的成像特點(diǎn),光的反射,多面平面鏡的成像特點(diǎn),推廣至一般：兩個平面鏡相互之間夾角為,，平面鏡所成像的數(shù)目為,n-1,個，,n,由下式求得：,（360/）=,n+x,x,為小于1的數(shù),當(dāng)=90 時，可得3個像。,思考題：,當(dāng),=60 時，可得幾個像？,光的反射,多面平面鏡的成像特點(diǎn),將兩面鏡子豎立在桌面上,用這兩面鏡子來照一下自己。你會看到：兩面鏡子各照出你半個面孔，兩面鏡子的中線恰好在整個面孔的中間，再用右手摸一下右耳，?。≌嫫婀?，在鏡子里你竟看到自己正在摸左耳呢！,光的折射和固體折射率的測定,折射現(xiàn)象及其規(guī)律,光從一種物質(zhì)進(jìn)入另一種物質(zhì)，它的傳播方向通常會改變，這種現(xiàn)象叫做,光的折射。,折射現(xiàn)象及其規(guī)律,折射定律,nsini,=,nsini,其中，,i:,入射角,i:,折射,角,光的折射和固體折射率的測定,i,i,n,n,光從空氣斜射入水或玻璃等透明物質(zhì)，折射角小于入射角；,光從水或玻璃等透明物質(zhì)斜射入空氣，折射角大于入射角。,i,i,n,n,n,大于,n,n,大于,n,空氣,水,P,1,P,2,i,i,Q,1,Q,2,光的折射和固體折射率的測定,用插針法測定玻璃磚的折射率,用量角器分別測出,i,和,i,，,并依照折射定律計算,玻璃磚的折射率,光的折射和固體折射率的測定,用插針法測定玻璃磚的折射率,光的折射和固體折射率的測定,用插針法測定玻璃磚的折射率,i,i,P,1,P,2,Q,1,Q,2,A,C,B,光的折射和固體折射率的測定,用插針法測定玻璃磚的折射率,O,光的折射和固體折射率的測定,用激光測定玻璃磚的折射率,光的折射和固體折射率的測定,用激光測定玻璃磚的折射率,O,P,2,i,i,光的折射和固體折射率的測定,用針尖定出入射點(diǎn)與出射點(diǎn)在紙上的投影位置，用量角器分別測出,i,和,i,，,并依照折射定律計算,玻璃磚的折射率,O,D,用激光測定玻璃磚的折射率,P,1,P,2,光的折射和固體折射率的測定,用插針法測定玻璃磚的折射率-幾個思考題,1.,在紙上正確地畫出玻璃磚的兩個界面,aa,和,bb,后，不慎將玻璃磚向,aa,方向移動了少許，折射率值是否發(fā)生改變？,a,a,b,b,a,a,b,b,2.在紙上將兩個界面,aa,和,bb,畫得比玻璃磚寬了少許，折射率值是否發(fā)生改變？,測得的折射角比真實(shí)的要大，由,n=,sini/sini,測得的折射率偏小,光的折射和固體折射率的測定,用插針法測定玻璃磚的折射率-幾個思考題,三棱鏡,玻璃圓柱體,透鏡成像和透鏡焦距的測定,兩個側(cè)面都磨成球面(或者一面是球面,另一面是平面)的透明體叫做透鏡.,凸透鏡,透鏡成像和透鏡焦距的測定,凸透鏡的成象特點(diǎn)：利用作圖法求透鏡成像位置,F,F,u,v,凸透鏡的成象特點(diǎn)：利用作圖法求透鏡成像位置,透鏡成像和透鏡焦距的測定,F,F,u,v,凸透鏡的成象特點(diǎn)：利用作圖法求透鏡成像位置,透鏡成像和透鏡焦距的測定,u,v,虛像,凸透鏡的成象公式：,物體位置,像的位置,像的大小,像的虛實(shí),像的正倒,應(yīng)用,u=,v=f,極小,實(shí)像,倒立,會聚,u,2f,2f,vf,縮小,實(shí)像,倒立,照相機(jī),u=2f,v=2f,等大,實(shí)像,倒立,2f,uf,v,2f,放大,實(shí)像,倒立,幻燈機(jī),u=f,v=,不成像,平行光源,u,f,像物同一側(cè),虛像,正立,放大鏡,透鏡成像和透鏡焦距的測定,透鏡成像和透鏡焦距的測定,凸透鏡的成象特點(diǎn)：利用公式求透鏡成像位置,u,v,u:,物距，對于實(shí)物體總是取正值。,實(shí)物體是指鏡前所放的物體或透鏡鏡前由其他透鏡所成的一個實(shí)像。,V:,像距，實(shí)像是正值，虛像是負(fù)值。,f:,透鏡焦距，,凸透鏡,是正值，凹透鏡是負(fù)值。,1/6+1/3=1/2,實(shí)物體,虛物體,透鏡成像和透鏡焦距的測定,凸透鏡的成象特點(diǎn)：,利用公式求透鏡成像位置,F,F,u=6,v=?,f=2,1/v=1/2-1/6,=,1/3,v=3,凸透鏡的成象特點(diǎn)：,利用公式求透鏡成像位置,透鏡成像和透鏡焦距的測定,F,F,u=3,v=?,1/v,=1/2-1/3=1/6,v=6,f=2,凸透鏡的成象特點(diǎn)：,利用公式求透鏡成像位置,透鏡成像和透鏡焦距的測定,u,v,所以，虛像是負(fù)值。,f,凹透鏡,透鏡成像和透鏡焦距的測定,凹透鏡的成象特點(diǎn)：,透鏡成像和透鏡焦距的測定,F,凹透鏡的成象特點(diǎn)：,透鏡成像和透鏡焦距的測定,F,自準(zhǔn)直法測凸透鏡焦距,位于凸透鏡焦平面上物體發(fā)出的光，經(jīng)透鏡折射后成為平行光，若用一面反射鏡將這平行光反射回去，再經(jīng)過原透鏡，則必然成像于原焦平面上，透 鏡與物之間的距離即為透鏡的距離。,透鏡成像和透鏡焦距的測定,用準(zhǔn)直法測凸透鏡焦距,位于凸透鏡焦平面上物體發(fā)出的光線，經(jīng)過透鏡折射后，再用一面反射鏡將這光線反射回去，再經(jīng)過原透鏡，則必然成像于原焦平面上，用作圖法可求得該像。,透鏡成像和透鏡焦距的測定,F,副光軸作圖法,物距-像距法測量透鏡焦距,透鏡成像和透鏡焦距的測定,u,v,光的折射,光學(xué)實(shí)驗的幾個技巧問題：,光源,：通常用平面圖形（例如網(wǎng)格）做物，還需要用小燈照明，由于小燈發(fā)光的線度甚小，應(yīng)在小燈和物之間加一塊毛玻璃，毛玻璃起漫反射作用，使物得到均勻照明。,像屏,：實(shí)像是光束的會聚中心，眼睛可以看到實(shí)像，但光束直徑較小，眼睛直接觀察不容易，可利用毛玻璃的漫反射，在各個角度都能看到屏上的像。,各光學(xué)元件共軸的調(diào)節(jié)：,粗調(diào)：將各個元件的中心大致在一條直線上，通常與光具座,平行。,細(xì)調(diào)：根據(jù)成像位置來調(diào)節(jié)，在移動透鏡的過程中，像的中,心位置保持不變,光的折射,光學(xué)實(shí)驗的幾個技巧問題：,各光學(xué)元件共軸的調(diào)節(jié)：,粗調(diào)：,將各個元件的中心大致在一條直線上，通常與光具座平行。,細(xì)調(diào)：,根據(jù)成像位置來調(diào)節(jié)，在移動透鏡的過程中，像的中心位置保持,不變.,由透鏡兩次成法求凸透鏡焦距,透鏡成像和透鏡焦距的測定,由透鏡兩次成像求凸透鏡焦距,透鏡成像和透鏡焦距的測定,(L,4f),物,小像,大像,d,L,由透鏡兩次成像求凸透鏡焦距,d,L,u,1,v,1,u,2,v,2,透鏡成像和透鏡焦距的測定,1/6+1/3=1/2,1/3+1/6=1/2,由輔助透鏡成像法求凹透鏡焦距,透鏡成像和透鏡焦距的測定,由輔助透鏡成像法求凹透鏡焦距,A,C,C,s,2,s,2,透鏡成像和透鏡焦距的測定,