棱镜1
课题：棱镜
工作遴选课
(高级中学课本第二册第七章第七节)
［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。
[教学手段]：多媒体教学、实验教学
[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=arcsin 1/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。
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。
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B
'
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
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。
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。 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 二年一月 目标检测 班级 学号 姓名 1、用折射率为1.5的玻璃制成等边三棱镜，一束光线垂直棱镜的一个表面入射。对此，在图示光路中正确的是：－－－－－－－－－－――［ ］ 2、如图所示的三角形为等腰直角三棱镜，光线垂直 一个面入射，在底面上发生全反射。由此看出构成棱镜 的媒质的折射率不可能是：――――――――［ ］ Ａ、1.7 Ｂ、1.8 Ｃ、1.5 Ｄ、1.36 3、在水下同样深度处有两个同样大小、但颜色不同的灯泡，一个是绿色，一个是红色，当它们发光时，在水面看到灯光照射区域较大的是：――――――［ ］ Ａ、绿灯区域大 Ｂ、红灯区域大 Ｃ、两者一样在 Ｄ、无法比较 4、如图所示，一光线能对称地通过等边三棱镜，则三棱镜的折射率为多大？ Ｂ Ａ Ｃ 第二节光的折射全反射棱镜 一、考点聚焦 ?光的折射，折射定律，折射率。全反射和临界角Ⅱ级要求 ?光导纤维Ⅰ级要求 ?棱镜，光的色散Ⅰ级要求 二、知识扫描 1．光射到两种介质的界面上后从第一种介质进入第二种介质时，其传播规律遵循折射定律．折射定律的差不多内容包含如下三个要点：①折射光线、法线、入射光线共面；②折射光线与入射光线分居法线两侧；③入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之 比，即：。 当光从空气〔折射率为1〕射入折射率为的介质时，上式变为： 。折射现象中光路是可逆的。 2．对两种介质来讲，n较大〔即v较小〕的介质称光密介质。光从光密介质 光疏介质，折射角大于入射角。注意：〔1〕光从一种介质进入另一介质时，频率不变，光速和波长都改变。 〔2〕同一介质对频率较大〔速度较小〕的色光的折射率较大。〔3〕光的颜色由频率决定。 3．当光从光密介质射向光疏介质，且入射角不小于临界角时，折射光线将消逝，这一现象叫做光的全反射现象．应用全反射现象举例：〔1〕光导纤维。〔2〕全反射棱镜。 4．假设光从光密介质〔折射率为n〕射向光疏介质〔折射率为 〕时，发生全反射的临界角C可由如下公式求得：。当光从光密介质射向空气〔折 射率为1〕时，求得全反射的临界角的公式又可表为： 5．玻璃制成的三棱镜，其光学特性是：〔1〕单色光从棱镜的一个侧面入射而从另一侧面射出时，将向棱镜的底面偏折。隔着棱镜看到物体的虚像比实际位置向顶角方向偏移。〔2〕复色光通过棱镜，由于各种单色光的折射率不同而显现色散现象，白光色散后形成由红到紫按一定次序排列的光谱。红光通过棱镜时偏折角较小〔因对红光折射率较小〕，紫光偏折射角较大。 三、好题精析 例1：假设地球表面不存在大气层，那么人们观看到的日出时刻与实际存在大气层的情形相比〔〕 A．将提早 B．将延后 C．在某些地区将提早，在另一些地区将延后 D．不变 解析：如图，a是太阳射出的一束光线，由真空射向大气层发生 折射，沿b方向传播到P点，在P处的人便看到太阳。假如没有 大气层，光束使沿a直线传播，同样的时刻在P点便看不到太 阳，须等太阳再上升，使a光束沿b线方向时才能看到太阳， 故没有大气层时看到日出的时刻要比有大气层时延迟． 点评：此题要求考生能够联系实际建立物理模型，并依照光的折 射定律分析推理。 例2：如下图，一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45o，下面四个光路图中，正确的选项是〔〕 实验七 最小偏向角法测棱镜的折射率 实验目的： (1) 了解分光计的结构、作用和工作原理； (2) 掌握分光计的调节要求和调节方法； (3) 在分光计上用最小偏向角法测定三棱镜的折射率． 实验仪器： 分光计，玻璃三棱镜，平面反射镜，钠光灯源． 实验原理： 将待测的光学玻璃制成三棱镜，可用最小偏向角法测其折射率n ．测量原理见图1，光线α代表一束单色平行光，以入射角i 1投射到棱镜的AB 面上，经棱镜两次折射后以i 4角从另一面AC 射出来，成为光线 t .经棱镜两次折射，光线传播方向总的变化可用入射光线α和出射光线t 延长线的夹角δ来表示，δ称 为偏向角．由图1可知δ＝(i 1－i 2)＋(i 4－i 3)＝i 1＋i 4－A ．此式表明，对于给定棱镜,其顶角A 和折射率 n 已定，则偏向角δ随入射角i 1而变，δ是i 1的函数. 用微商计算可以证明，当i 1＝i 4或 i 2＝i 3时，即入射光线a 和出射光线t 对 称地“站在”棱镜两旁时，偏向角有最 小值，称为最小偏向角，用δm 表示. 此时，有i 2＝A /2， i 1＝(A ＋δm )/2， 故 2 2m A A n si n si n δ+= 用分光计测出棱镜的顶角A 和最小偏 向角δ m ,由上式可求得棱镜的折射率n ． 图 1 实验装置：分光计是用来准确测量角度的仪器 一、分光计的结构 利用分光计测量光线的偏折角，实际上是确定光线的传播方向．只有平行光才具有确定的方向，调焦于无穷远的望远镜可以判定平行光的传播方向．因此，分光计由平行光管、望远镜、载物台、角度刻度盘和三脚底座五个主要部分构成．图2是它的全貌． Optical Prism Application Examples The angle, position, and number of surfaces of a prism help define the type and function. To understand how the most popular prisms work and how each can best be used in light reflection and refraction applications, consider right angle prisms, roof prisms, and combination prisms. For the theory of how prisms work and a selection guide with over ten unique geometries, view Introduction to Prisms. RIGHT ANGLE PRISM Figure 1: 45° - 90° - 45° as a Right Angle Prism Showing Inversion (Left) and Reversion (Right) By far the mo st commonly used prism is the 45° - 90° - 45° prism, known popularly as the right angle prism. It can be used in many ways to achieve different results pertaining to image parity or deviation and is named so for the angles on its triangular faces. The most common application of the 45° - 90° - 45° prism is to treat it as a right angle prism, which has only a single reflection that deviates the incident ray by 90°. The produced image will then become left-handed, but depending upon the position of the prism, can be inverted or reverted (Figure 1). 棱镜偏向角特性和色光折射率的测量 实验提要 实验课题及任务 《棱镜偏向角特性和色光折射率的测量》实验课题任务是：根据玻璃对不同波长的光有不同折射率的特性，设计出利用分光仪为主要仪器，测定玻璃对不同波长的折射率，并测绘出棱镜偏向角特性曲线。 学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《棱镜偏向角特性和色光折射率的测量》的整体方案，内容包括：（写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。 设计要求 ⑴通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。 ⑵选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。 ⑶选三种波长的光测量，分别测量的次数要求为10组数据（最小偏角要测5次），求出折射率并描绘出特性曲线。 ⑷应该用什么方法处理数据，说明原因。 ⑸ 实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。 实验仪器 分光仪、汞光灯与三棱镜， 实验所用公式及物理量符号提示 折射率的计算公式： 2 sin 2)(sin min A A n θ+= 式中：A 为棱镜的顶角，min θ为最小偏向角。 实验提示 ⑴ 设计如何测定入射角，描绘出光路图，供指导教师检查。 ⑵ 最小偏向角min θ的结果表示时不确定度U 值用4倍标准差表 达 《棱镜偏向角特性和色光折射率的测量》 一、 实验目的 1、 进一步了解分光仪的调节与使用。 2、 进一步掌握测量棱镜顶角的方法 3、 学会用反射法测定棱镜玻璃的折射率 二、 实验仪器与用具 分光仪、钠灯、三棱镜、平面镜。 Introduction to Optical Prisms Figure 1: Dispersion through a Prism Prisms are solid glass optics that are ground and polished into geometrical and optically significant shapes. The angle, position, and number of surfaces help define the type and function. One of the most recognizable uses of prisms, as demonstrated by Sir Isaac Newton, consists of dispersing a beam of white light into its component colors (Figure 1). This application is utilized by refractometer and spectrographic components. Since this initial discovery, prisms have been used in "bending" light within a system, "folding" the system into a smaller space, changing the orientation (also known as handedness or parity) of an image, as well as combining or splitting optical beams with partial reflecting surfaces. These uses are common in applications with telescopes, binoculars, surveying equipment, and a host of others. A notable characteristic of prisms is their ability to be modeled as a system of plane mirrors in order to simulate the reflection of light within the prism medium. Replacing mirror assemblies is perhaps the most useful application of prisms, since they both bend or fold light and change image parity. Often, multiple mirrors are needed to achieve results similar to a single prism. Therefore, the substitution of one prism in lieu of several mirrors reduces potential alignment errors, increasing accuracy and minimizing the size and complexity of a system. §4 关于三棱镜最小偏向角的证明 图8－19所示表示某三棱镜之主截面，A 为棱镜的顶角，令射入棱镜的光线和射出棱镜之光线均在主截面上，并没有构成棱镜的物质的折射率为n, 棱镜周围的物质是空气。 由几何关系可得偏向角： ()()()////i i i i δγγγγ=-+-=+-+ 又/A γγ=+ ∴/i i A δ=+- 因为A 为定值，所以偏向角的大小由() /i i +而定， i 和i /的关系可由折射定律得：sin sin i n γ= (1) //sin sin i n γ= (2) （1）＋（2）得：() //sin sin sin sin i i n γγ+=+ 根据三角函数的和差化积公式将上式变为： //// 2sin cos 2sin cos 2222 i i i i n γγγγ+-+-= 因为：/ A γγ=+ 上式变为： ()/// cos 2sin sin 22cos 2i i A n i i γγ-+=- (3) 因为γ及i /与γ/分别对同一情况的单折射平面的入射角与折射角，根据（1）有： ()sin sin 1sin i n γγ-=- ()2sin cos 1sin 22 i i n γγγ-+=- ()sin 2sin 12cos 2i n i γγγ-=-+ …… （4） 同理根据（2）有： ()// /// sin 2sin 12cos 2 i n i γγγ-=-+ (5) 图8－19 ∵/ /sin sin sin ,sin i i n n γγ== 当///,sin sin ,i i γγγγ≥≥≥≥/时，sini sini 于是：// cos cos 22 i i γγ++≤ 所以：//// sin sin ,2222 i i i i γγγγ----≥≥ 即：// 22 i i γγ--≥ 于是：// cos cos 22 i i γγ--≤ //cos 21cos 2i i γγ-≥+ 当///,sin sin ,i i γγγγ≤≤≤≤/时，sini sini 同理可得：//22i i γγ--≤ // 22 i i γγ--≤ 此时()() //i i γγ--与均为负值，在取绝对值的条件下，仍有： //1122 i i γγ-≥- 于是：/ / cos 21cos 2 i i γγ-≥+ 从以上讨论中可知：只有当/i i =时，（此时/ γγ=） / / cos 2cos 2 i i γγ-+有极小值1。 依（3）式得：/ sin 2 i i +人极小值。就是/i i +有极小值。故最小偏向角： /min 2i i A i A δ=+-=- 由上式可知，发生最小 向角时的入射角：()min 12 i A δ=+ 反射棱镜的精度 从玻璃立方体的顶角中切割出一个锥形体，可以制造圆形三棱镜。该锥形体有3个相互垂直的反射面，能够将来自任何方向的入射光线平行地反射回去。反射棱镜的精度取决于多个方面，本快讯较详细地介绍了这些方面的细节内容。 光束角偏差 入射光束和反射光束不平行形成的角差称为光束角偏差。大的光束角偏差将极大降低测距返回信号的强度，并因此降低距离测程。 GPR1/GPR121专业型反射棱镜具有极高的加工精度：光束角偏差小于2弧秒。加工后，每个棱镜都通过inferometer （检测光束角偏差的仪器）检测，以确定其光束角偏差。那些角偏差较大，但仍然小于8弧秒的，将被用于装配GPR111基本型反射棱镜。 棱镜增反镀层 徕卡棱镜在三个直角反射面上有一层镀铜增反层。铜对红外光束具有非常高的反射能力。由于镀层具备耐用性和抗腐蚀性，所以具有很长的使用寿命。市场上许多其他厂家的棱镜在反射面上没有镀层。值得注意的是，这对距离测程、ATR 测程和PowerSearch 测程的影响将降低30%以上。此外，当湿气在反射面凝结成露珠时，将会产生不正确的观测值。 对徕卡来讲，有一个例外是GPR112监测棱镜。该棱镜没有反射镀层，但专利气体充气技术能够有效地阻止露珠的形成。 棱镜消反涂层 徕卡棱镜的前表面有一消除反射的涂层。该涂层极其坚固，还具有保护棱镜表面防止刮擦的特性。若没有该涂层，则棱镜的前表面将会反射部分的EDM 测距信号。在较近的距离上，这将会产生不正确的距离观测结果。上述棱镜消反涂层是针对徕卡EDM 测距信号优化设计的。带有类似涂层的其他品牌的棱镜仍将可能存在部分前表面反射，对距离观测产生不正确的影响。GPH1P 精密棱镜是一个例外。虽然它没有消除反射的前表面涂层，但由于棱镜按一个微小的斜度进行装配，从而可以防止棱镜的前表面直接反射信号返回到EDM 接收器中。 对中精度 对中精度是指棱镜的光学中心与棱镜框架的机械对中轴之间的符合精度。根据棱镜在三角基座上的强制对中支架，可以确定某点测量的3维对中精度。 徕卡棱镜一览表 下表给出了徕卡反射棱镜简要规格说明一览。由此可根据距离测程和精度要求选择相应的反射棱镜。表中对中精度基于SNLL121专业棱镜支架（带有激光对中器）。 棱镜类型光束角偏差（弧秒） 对中精度（毫米） 专业型GPH1P 20.3GPR1/GPR1212 1.0GMP1016 1.0GRZ46 2.0GMP1046n/a 基本型GPR1118 2.0GPR1116 2.0GRZ1016 2.0GPR112 6 n/a 附件快讯——第5期 反射棱镜的精度 反射光的偏振特性—布儒斯特角的测量实验 实验科目：光的反射、折射定律，折射率的测量，光的偏振、线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、1/4波片、反射光的偏振态，布儒斯特角。 反射光的偏振特性与布儒斯特角 实验目的： 1）用最小偏向角法测量棱镜材料的折射率。 2）测量通过起偏器、1/4波片后的光的偏振特性，了解线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的特点。 3）通过观察从棱镜材料表面反射回来的光的偏振特性，了解反射光的偏振特性，测量出布儒斯特角。 4）用测量值验证布儒斯特角公式的正确性。 实验原理： 一、棱镜材料的折射率的测量 当一束光斜入射于棱镜表面时，其光路如下图。 sini/n 同理出射角γ为sinγ= sini/n （1） / 可以证明：当光束偏转角为δmin时，有i=γ/γ= i/， 此时δ=2i－A 即i=（δ＋A）/2 而A=γ＋i/=2γγ=A/2 由（1）式可得： n=sin[(A+δmin)/2]/sin(A/2) 因此，只要我们测量出δmin，就可得到材料相对于该测量光的折射率n。 二、偏振光 光是一种横波，它的振动方向是与传播方向相互垂直的。偏振是指光波的振动方向在空间上的一种相对取向的现象。当这个振动方向在垂直于传播方向的平面内可取所有可能的方向，并且没有一个方向占优势时，我们称之为自然光或非偏振光。而如果有某一个方向上的振动占优势时，则称之为部分偏振光。只有一个单一的振动方向的光叫线偏振光，而在一个振动周期内其振动矢量的端点的轨迹为一个圆或椭圆时，我们称之为圆偏振光或椭圆偏振光。 在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。而自然光经过一些材料的反射和透射后可能变成部分偏振光。自然光经过一些特殊材料，如偏振片或双折射晶体材料制作的棱镜后，就会变成线偏振光，一些激光器也可产生很好的线偏振光。线偏振光经过波片后就可能成为椭圆偏振光。 在本实验中，我们将通过多种实验手段来产生线偏振光和椭圆偏振光（圆偏振光被看成是一个特例）。 偏振光的数学描述： 对于线偏振光和椭圆偏振光，在数字上我们常用两个垂直振动的合成来描述。在以光传播方向相垂直的平面内取一个直角坐标系，将代表振动特性的电矢量E分解成Ex和Ey，它们是同频ω，假设相位相差δ，振幅分别为Ex和Ey，即 Ex=AxCosωt Ey=AyCos（ωt＋δ） 消去t，上式可变成 E X2/A X2+E Y2/A Y2-2E X E Y/A X A Y COSδ=SIN2δ 这是一个椭圆的方程 当δ=0或π时，sinδ=0 cosδ=1 上式为 E X2/A X2+E Y2/A Y2±2E X E Y/A X A Y =0 E X=±A X E Y/A Y 这是一个线性方程：斜率为±A X/A Y ：振幅为（A X2+A Y2）1/2 它代表一束线偏振光 当δ=±π/2时，sin2δ=1 cosδ= 0 椭圆方程变为：E X2/A X2+E Y2/A Y2 = 1 这是一个标准的椭圆方程，其主轴在X、Y方向。 当A X=A Y时，就是一个圆的方程，代表一个圆偏振光。 垂直合成分析法与我们在力学的分析中所用到的力的合成与分解有些相似，这种分析方法在偏振光的分析中十分实用和有效，下面我们用该方法来分析波片的作用。 波片是一种采用具有双折射现象的材料（如方解石晶体，石英晶体等）按一定技术要求加工而成的光学元件。这种材料具有这样一种光学特性：及当一束光进入这种材料时可能会分成两束，这两束光的传播方向、振动方向和速度将有所不同，一束符合我们所知道的折射定律，如垂直入射时光束方向不变，但另一束却不符合这个规律。我们分别将这两束光称为O光和E光，对应的折射率分别为n o和n e。在这种晶体中还存在一个特定的方向，当光从这个方向上进入材料时不会分成两束，符合一般的折射定律，这个特殊的方向就是材料的光轴方向。波片在加工时，将使通光表面平行于光轴，即入射光将垂直于光轴进入波片。下面我们来看一下，一束线偏振光经过这样一个波片会发生什么情况。 现在假设一束线偏振光以偏振方向同波片光轴成θ角的状态垂直入射于波片。这时会发生一种比较特殊的双折射现 1.球面透镜有屈折光线和聚焦的能力。 2.球面透镜各子午线上屈折光线的能力相等。 3.顶焦度：是一种度量单位的名称，是用来表述透镜对光线屈折能力大小的，在数值上等于透镜焦距的倒数。即：F=1/f 其中f为焦距，F为顶焦度。顶焦度的单位是屈光度，符号为“D”。 4.球面透镜之镜面度；球面透镜有两个界面，每个界面对入射光线具有屈折能力，个界面对光线屈折的能力用顶焦度来表示就称之为面镜度。 5.眼用球面透镜的顶焦度；眼用球面透镜的顶焦度等于该球面的两面镜度之和，即F=F1+F2（F为球面透镜顶焦度，F1为球面透镜的前表面镜度，F2为球面透镜的后表面镜度） 6.球面透镜的视觉像移；将—置于眼前,通过镜面观察远处目标,并缓缓上下平行移动镜片时,所见目标也随之上下移动;当左右平行移动镜片时,目标也随之左右移动,这种目标的动向与镜平移方向一致,称为顺动。将+置于眼前,通过镜面观察远处目标,并缓缓上下平行移动镜片时,将会发现目标逆镜片方向移动，这称为逆动。 二.柱镜的光学特性。 1.什么是柱面透镜；沿圆柱玻璃体的轴向切下一部分，这部分就是一个柱面透镜。 2. 柱面透镜有焦线可觅，且焦线与轴向平行。 3. 柱面透镜各个子午线上的屈光力不等，且按规律周期变化着。沿轴方向对光的屈折力为零，屈折力为零的方向叫轴向，与轴向垂直的方向为主径向。柱镜的散光度就是指主径向。其他方向上的屈折力怎样变化？我们可以借助下列公式准确表达； Fθ=F× sin2θ Fθ为所求与轴向为θ夹角方向上的屈光力，θ为所求方向与轴向间的夹角，F为柱面透镜具有的屈光力，即顶焦度。例：已知F=×180，求方向的顶焦度各为多少？ 解：F30=-4sin230=-4x1/4= F60=-4 sin260=-4x3/4= 即方向的顶焦度分别为 D 4.柱面透镜的视觉像移：将一块柱面镜片(如 + 置于眼前,通过镜面观察远处目标，并缓缓上下平移镜片时,所见目标也随之上下移动；若将镜片左右平移时，目标显不动状；当将镜片转动时，透过透镜，所见目标将回扭曲变形。如果目标是一个十字线，那么十字线在该镜片移动的过程中将一会“合拢”相向运动，继而又“分开”运动，这种合拢和分开的运动是呈周期性地变化的，被称之为“剪刀运动”。这种现象是由柱面透镜各个子午线上具有 用最小偏向角法测定棱镜玻璃折射率考试 （一） 实验操作考试内容： 利用分光计测量三棱镜的折射率；分光计，三棱镜(请自带函数计算器等工具) 实验提示： 1）调节分光计。 (1)目测粗调水平 (2)用自准法调整望远镜物镜和目镜 (3)调节望远镜轴线、载物台台面与分光计主轴垂直（4）调节平行光管出射平行光并垂直于分光计主轴；全部调好后举手示意让老师检查、记分 2）三棱镜的顶角A 是已知条件：A = 60O 3）测量三棱镜的最小偏向角 如图放置三棱镜，使平行光管、望远镜、三棱 镜粗调到右图所示位置。先用眼睛直接找到折射光的大致方向，当看到各种颜色的光谱线时,人眼看着光谱线不动,把望远镜转到人眼的前面,再用望远镜观察。 对准要测的一条光谱线（例如绿线）,当转动载物台(棱镜随着载物台转动)（即改变入射角）使入 射角减小，望远镜视野中谱线会发生左或右平动， 说明谱线向入射光方向靠拢，偏向角逐渐减小，此 时缓慢转动望远镜跟踪该谱线，直至载物台（棱镜）继续沿着同方向转动到某个位置时谱线不再向一 侧移动，而载物台（棱镜）继续沿原方向转动时谱 线反而向相反方向移动，此谱线“回头”的转折点即为该谱线的最小偏向角位置。 这时把望远镜竖直叉丝对准这个转折点的谱 线，转动望远镜使其分划板竖直准线将该谱线左右 大致平分，记录该出射谱线的角位置1?的两个游 标读数θ左和θ右。然后在转动望远镜使望远镜对准入射光（移去三棱镜，转动望远镜，正对平行光 管，使望远镜竖直准线与入射狭缝相重合）读取入射光角位置读数0?,记下两个游标的读数θ'左 和θ'右, 则最小偏向角δmin ＝｜1?－0?｜，即 min 1()2 δθθθθ''=-+-左左右右 将A 和δmin 代入公式2sin 2 sin min A A n +=δ，即可求得三棱镜对该单色光的折射率。（注意δmin 跟玻璃 折射率有关，考试过程测定的玻璃三棱镜有好几种，不同同学得到的数据不一定一样，大致在30O ~ 60O 之间，计算器使用的时候注意“弧度”和“度”的转换）。重复上述操作，一共测量三次，求载物台 平行光管 望远镜 实验七最小偏向角法测棱镜得折射率 实验目得: (1) 了解分光计得结构、作用与工作原理; (2) 掌握分光计得调节要求与调节方法; (3) 在分光计上用最小偏向角法测定三棱镜得折射率. 实验仪器: 分光计,玻璃三棱镜,平面反射镜,钠光灯源. 实验原理: 将待测得光学玻璃制成三棱镜,可用最小偏向角法测其折射率n、测量原理见图1,光线α代表一束单色平行光,以入射角i1投射到棱镜得AB面上,经棱镜两次折射后以ｉ4角从另一面AC射出来,成为光线t 、经棱镜两次折射,光线传播方向总得变化可用入射光线α与出射光线t延长线得夹角δ来表示,δ称为偏向角、由图1可知δ＝(i１—i2)＋(ｉ4-i3)=i1＋i4－A.此式表明,对于给定棱镜,其顶角A与折射率n已定,则偏向角δ随入射角i1而变,δ就是i１得函数。 用微商计算可以证明,当ｉ１＝i4或 i2＝i3时,即入射光线ａ与出射光线t对 称地“站在”棱镜两旁时,偏向角有最 小值,称为最小偏向角,用δm表示. 此时,有i２=A／２,i１=(Ａ＋δm)/２, 故 用分光计测出棱镜得顶角A与最小偏 向角δm ,由上式可求得棱镜得折射率n. 图 1 实验装置:分光计就是用来准确测量角度得仪器 一、分光计得结构 利用分光计测量光线得偏折角,实际上就是确定光线得传播方向。只有平行光才具有确定得方向,调焦于无穷远得望远镜可以判定平行光得传播方向。因此,分光计由平行光管、望远镜、载物台、角度刻度盘与三脚底座五个主要部分构成、图２就是它得全貌. 图 2 1–狭缝装置;2–狭缝装置锁紧螺钉;3–平行光管部件;４–制动架(二);5–载物台;6–载物台条平螺钉;7–载物台锁紧螺钉;8–望远镜部件;9–目镜锁紧螺钉;10–阿贝式自准值目镜;11–目镜视度调节手轮;1２–望远镜光轴高低调节螺钉;13–望远镜光轴水平调节锁钉;14–支臂;15–望远镜微调螺钉;１6–刻度盘止动螺钉;1７–底座;18–望远镜止动螺钉;19–平行光管准直镜;20–压片; 2１–度盘;2２–游标盘;23–立柱;24–游标盘微调螺钉;25–游标盘止动螺钉;26–平行光管光轴水平调节螺钉;27–平行光管高低调节螺钉;28–狭缝宽度调节手轮。 ⑴三脚底座、它就是整个分光计得底座,底座中心有沿铅直方向得转轴套,望远镜与刻度盘可绕该轴转动、 ⑵平行光管、它得作用就是产生平行光.平行光管通过立柱固定在仪器底座上。管得一端装有一个消色差得复合透镜(物镜),另一端就是装有狭缝得可伸缩套管,调节手轮可改变狭缝得宽度、若用光源照亮狭缝,调节狭逢装置锁紧螺钉可以使狭缝套管前后移动,以改变狭缝与物镜间得距离,使狭缝恰好落在物镜得前焦平面上以产生平行光,管下方得平行光管高低调节螺钉用来调节管得倾度,使平行光管得光轴与仪器转轴垂直、平行光管水平调节螺钉用来微调左右、 ⑶望远镜、结构见图3,它由目镜、物镜、分划板(叉丝)、平面反射镜、光源组成、为了调节与测量,物镜与目镜间装有一分划板(分划板得尺寸见图4),分划板固定在筒B上,目镜Ｃ装在筒Ｂ里,通过调节目镜调节手轮可沿筒B前后移动,以改变目镜与分划板之间得距离,适应不同实验者眼睛得差异,使分划板调到能使实验者瞧得最清楚为原则、物镜固定在筒Ａ得另一顶端,它就是消色差得符合正透镜,调节目镜锁紧螺钉,可使筒B沿筒A滑动,以改变分划板与物镜得距离,使分划板能调到物镜得后焦面上.当物镜与目镜得焦平面与分划重合时,从目镜中可同时观察到分划板与它得反射像,且无视差(无重影)此时望远镜适合于观察无穷远处。 图3 图4 1–小三棱镜;２–场镜;3–接目镜;4–反射镜; 1–透光小十字(黑色);５–物镜;6–筒A;7–分划板;8–筒Ｂ; 2–小十字得像(绿色) 9–阿贝目镜C 目镜就是由场镜与接目镜组成.图3。4就是阿贝目镜,在目镜与分划板间装了一个小三棱镜.绿色光经小三棱镜反射将分划板照亮,由目镜望去,分划板被照亮部分就是一绿色小方块(视场下方),绿色方块中得透光部分就是一黑色小十字(以下简称小十字). 望远镜下方得望远镜光轴高低调节螺钉就是用来调节望远镜得纵向倾度,使镜筒得光轴垂直于仪器转轴.望远镜光轴水平调节螺钉就是用来调节望远镜得横向倾度.望远镜可通过望远镜止动螺钉固定在仪器转轴上,这时可通过望远镜微调螺钉微调,将望远镜止动螺钉放松,望远镜可绕仪器得转轴自由转动、 全反射 二、全反射 1．全反射及临界角的概念 (1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，若入射角增大到某一角度，折射光线就会消失，只剩下反射光线的现象。 (2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角。用字母C表示。 2．全反射的条件 要发生全反射，必须同时具备两个条件： (1)光从光密介质射入光疏介质。 (2)入射角等于或大于临界角。 3．临界角与折射率的关系 光由介质射入空气(或真空)时，sin C＝1 n(公式)。 三、全反射的应用 1．全反射棱镜 (1)形状：截面为等腰直角三角形的棱镜。 (2)光学特性： ①当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生全反 射，光线垂直于另一直角边射出。 ②当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在两个直角边上各发生一次全反射，使光的传播方向改变了180°。 2．光导纤维及其应用 (1)原理：利用了光的全反射。 (2)构造：光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外层透明介质两层组成。 内芯的折射率比外层的大，光传播时在内芯与外层的界面上发生全反射。 (3)主要优点：容量大、能量损耗小、抗干扰能力强，保密性好等。 达标练习 1、华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”。 光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图13-2-3所示，其内芯 和外套材料不同，光在内芯中传播。下列关于光导纤维的说法中正确的是() A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大 D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大 反射棱镜物像坐标变化判断方法的比较研究作者：黄振永 来源：《科技创新导报》2011年第16期 摘要:在光学设计和光学加工过程中,反射棱镜的物像坐标变化判断是非常重要的问题,也是《应用光学》等课程中的教学重点和难点。文中对比研究了四种反射棱镜的物像坐标变化判断方法的各自优缺点,并提出了一种简单高效易记的方法。 关键词:反射棱镜物像坐标变化判断 中图分类号:O435 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(a)-0004-01 目前,在现有教材中主要有四种关于反射棱镜的物像坐标变化的判断方法,鉴于反射棱镜的物像坐标变化判断是在光学设计和光学加工过程中非常重要的问题,也是《应用光学》等课程 中的教学重点和难点,为此文中分析这些方法的各有优缺点,以利于理解和应用。 第一种判断方法,即反弹折转法: 本方法假设x轴与入射光轴重合,y轴位于棱镜主截面内,z轴垂直于主截面;x/y/z/表示xyz 坐标通过棱镜系统后像的方向。设想有一支笔,一头是尖,一头是尾,将笔垂直光轴放置,并使之与y/轴和z/轴重合,用笔尖代表y/轴和z/轴的方向,将笔沿光轴x移动,先碰到反射面的尖或尾反弹到反射后和光轴垂直的位置,这时笔尖代表的方向就是经过这一反射面后y/轴和z/轴的方向[1]。 方法点评:本方法对于简单的棱镜系统虽简便易行,但不能显示出规律,尤其对于复杂的棱镜系统很容易搞错。 第二种判断方法: 本方法定义物体的三个坐标分别取:①沿着光轴(如z轴);②位于主截面内(如y轴)③垂直于主截面(如x轴)。按照平面镜成像的物像对称性,可以用几何方法判断出棱镜系统对各坐标轴的变换,归纳如下:1)沿着光轴的坐标轴在整个成像过程中始终保持沿着光轴,并指向光的传播方向。2)垂直于主截面的坐标轴在一般情况下保持垂直于主截面,并与物坐标同向。但遇有屋脊面时,每经过一个屋脊面反向一次。3)在主截面内的坐标轴,由平面镜的成像性质来判断,根据反射镜具 有奇次反射成镜像,偶次反射成一致像的特点,首先确定光在棱镜中的反射次数,再按系统成镜像还是一致像来决定该坐标轴的方向:成镜像时反射坐标左右手系改变,成一致像时反射坐标系不变。在统计反射次数时,每一屋脊面被认为是两次反射,按两次反射计数。 方法点评:本方法判断像空间坐标时的顺序是z轴→x轴→y轴,不是正常的逻辑顺序,难理解,易记错;x轴的判断方法不清晰,没有说明屋脊面的奇偶次情况;但y轴的判断思路较清晰。 应用于背光模块改善整个背光系统发光效率的增亮膜主要有四种类型：一般棱镜片，多功能棱镜片，微透镜膜片与反射型偏光增亮膜，每种光学膜也有着不同的市场特性。 一般棱镜片，棱镜片的主要功能为将灯源发出的光线予以导正以增加发光效率目前最主要的供货商为3M公司，其它供货商有Mitsubishi Rayon，LG电子，新和，大日本印刷，LGS,台湾嘉威,迎辉,友辉,Suntech，SKC Haas以及LG化学等。 多功能棱镜片多功能棱镜片是一种较高阶的产品，整合了棱镜片与扩散片的功能，较一般型棱镜片有更好的发光效率。主要的供货商有：新和、迎辉与LG电子。同时，韩国面板厂商较日本与台湾厂商更快地由一般型棱镜片转换为多功能棱镜片。 微透镜膜片微透镜膜片是将棱镜片与扩散片功能整合到一张膜里，有许多面板采用二张微透镜膜以取代一张棱镜片加二张上下扩的架构，目前主要应用的产品为32英寸、37英寸与40英寸液晶电视。面板主要的供货商为韩国公司如MNTech、SKC Haas、新和LG化学以及LG Micron。 反射型偏光增亮膜目前只有3M公司一家供货商。据实验结果显示它是目前所有种类光学膜中使发光效率提高的最好产品，发光效率能较其它产品高出至少30%，不过目前有些韩国厂商也开始推出类似功能的产品，如MNTech的NPRF,新和的CLC与Woongjin以及日本Zeonor的Zeno等。 LCD增亮膜及幅面薄膜传送工艺的研究] 我们简要介绍下背光模组的组成，背光模组由光源CLight Source)、导光板(Light Guide Plate ）、扩散膜(Diffuser)、增光片(BEF, Prism Sheet)、反射板(Reflector)等组成。冷阴极管的线型光源从侧面进入导光板，经导光板的散射转化为均匀分布的面光源，然后经过扩散片的再次均光作用射入棱镜片，由十棱镜片的集光作用，符合某种角度的光线被射出，即控制了光线的出射角度，又增加了光线的亮度。不符合角度的光线经棱镜片折射返回扩散片，再次被利用。 一般而言，市场的期待方向为不断应用在技术上的优势，推出整合型的光学 主讲：黄冈中学高级教师余楚东 同步教学 一、一周知识概述 1、折射现象 当光线从一种媒质射到另一种媒质时，在分界面上，光线的传播方向发生了改变；一部分光线进入第二种媒质，这种现象称为折射现象．发生折射的条件： （1）发生在两种媒质的分界面上； （2）在分界面上下媒质的导光特性不相同。 2、光的折射定律 折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居在法线的两侧，入射角 i 的正弦跟折射角 r 的正弦成正比，或 = n ，如图所示，式中 n 为比例常数，其大 小反映了媒质Ⅱ 对来自于媒质Ⅰ 的入射光折射的厉害程度。这就是光的折射定律，也叫斯涅尔定律． 识记时，要能正确理解入射角、反射角、折射角的概念，它们分别是入射光线、反射光线、折射光线与法线的夹角．抓住定律的核心，了解它反映的是入射光线、反射光线、折射光线和法线的空间关系． 理解时，应注意以下几个方面： （1）折射现象发生在光线从一种媒质进入另一种媒质时，但传播方向的改变却不是一定发生，如入射角为零度时，传播方向不发生改变． （2）注意光线偏折的方向：如果光线从折射率（n）小的媒质射向折射率（n）大的媒质，折射光线向靠近法线的方向偏折，故常称近法线折射。发生近法线折射时入射角大于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）；如图所示． 如果光线从折射率大的媒质射向折射率小的媒质，折射光线向远离法线方向偏折，故常称远法线折射，发生远法线折射时入射角小于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）．如图所示．即光线的偏折情况与媒质的性质（参见折射率的讨论）有关． （3）折射光路是可逆的，如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的 入射光线发生折射，定律中的公式就变为，式中 r 、i 分别为此时的入射角和折射角 应用折射定律时，知道入射光线、折射光线、法线中的任意两条，根据折射定律，就可以确定另一条的空间位置，但在这里一般只是粗略定性地确定。 3、光密介质与光疏介质 对两种介质来说，折射率 n 较大（即光速 v 较小）的介质称光密介质．光从光密介质斜射入光疏介质中时，折射角大于入射角． 值得注意的是： （1）从一种介质进入另一介质时，频率保持不变，光速和波长都发生变化． 全反射棱镜 全反射棱镜的三种典型光路: 1.定义: 横截面为等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜 2.三种典型光路: 3.说明:全反射棱镜和平面镜在改变光路方面，效果是相同的，相比之下，全反射棱镜成像更清晰，光能损失更少 平行玻璃砖与棱镜的比较: 全反射，临界角 光密介质与光疏介质: 1.定义:两种介质相比较，折射率较大的介质叫做光密介质，折射率较小的介质叫做光疏介质 2.特点: (1)光由光疏介质射人光密介质时，折射角小于入射角；光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角。 (2)光在光疏介质中的传播速度大于在光密介质中的传播速度。 (3)光密介质与光疏介质是相对而言的。单独一种介质无法确定它是光密介质还是光疏介质 全反射: 1.定义:光从光密介质射人光疏介质时，折射角大于入射角，当入射角增大到某一角度时，折射角达到90。，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射 2.临界角: ①定义：折射角为90。时的入射角叫做全反射的临界角。 ②公式：光由折射率为n的介质射入空气 (真空)时， 3.条件: ①光由光密介质射向光疏介质 ②入射角等于或大于临界角 全反射的计算方法: 光从一种介质射入另一种介质时一般都要同时发生反射与折射现象，如图所示。当光线从光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角。这样就有可能在入射角还没有增大到90。以前，折射角就已经达到90。，以光从水射人空气为例，当入射角增大到某一数值C 时，折射光线恰好掠过水面，和界面平行，折射角等于90。，再继续增大入射角，光线全部反射回水中，不再有折射光线进入空气中，于是形成光的全反射现象。 实验 最小偏向角法测棱镜的折射率 实验目的： (1) 了解分光计的结构、作用和工作原理； (2) 掌握分光计的调节要求和调节方法； (3) 在分光计上用最小偏向角法测定三棱镜的折射率． 实验仪器： 分光计，玻璃三棱镜，平面反射镜，钠光灯源． 实验原理： 将待测的光学玻璃制成三棱镜，可用最小偏向角法测其折射率n ．测量原理见图1，光线α代表一束单色平行光，以入射角i 1投射到棱镜的AB 面上，经棱镜两次折射后以i 4角从另一面AC 射出来，成为光线 t .经棱镜两次折射，光线传播方向总的变化可用入射光线α和出射光线t 延长线的夹角δ来表示，δ称 为偏向角．由图1可知δ＝(i 1－i 2)＋(i 4－i 3)＝i 1＋i 4－A ．此式表明，对于给定棱镜,其顶角A 和折射率 n 已定，则偏向角δ随入射角i 1而变，δ是i 1的函数. 用微商计算可以证明，当i 1＝i 4或 i 2＝i 3时，即入射光线a 和出射光线t 对 称地“站在”棱镜两旁时，偏向角有最 小值，称为最小偏向角，用δm 表示. 此时，有i 2＝A /2， i 1＝(A ＋δm )/2， 故 2 2m A A n si n si n δ+= 用分光计测出棱镜的顶角A 和最小偏 向角δ m ,由上式可求得棱镜的折射率n ． 图 1 实验装置：分光计是用来准确测量角度的仪器 一、分光计的结构 利用分光计测量光线的偏折角，实际上是确定光线的传播方向．只有平行光才具有确定的方向，调焦于无穷远的望远镜可以判定平行光的传播方向．因此，分光计由平行光管、望远镜、载物台、角度刻度盘和三脚底座五个主要部分构成．图2是它的全貌． 案例：全反射 该案例是人教版教材选修3-4中第十三章《光》的第七节课，从整个章节的知识安排来看，本节是此章的重点，具有承上启下的作用。承上——通过本节内容总结性地应用直线传播、反射、折射知识，进一步从本质上理解和应用折射定律和折射率，有效体会和熟练应用光路可逆解决光的传播问题；启下——可指导性地研究和学习“棱镜”。同时，本节内容与生产和科技应用联系紧密，是实现课堂知识学习走向课外、走向生产、走向科技的重要教学内容。整节课主要侧重使学生通过合作探究理解全反射现象、发生全反射现象的条件，以及生活中的一些全反射现象，如海市蜃楼现象、生活中熟悉的应用，例如望远镜和光导纤维等，故本节课采用多媒体环境下开展教学是非常适合的，充分地利用多媒体课件的优势让学生自己总结生活中与全反射现象有关的内容。通过不同介质中折射现象的分析和全反射现象视频的观看使学生提高了分析问题、归纳问题的能力。 一、案例背景（基本信息） 设计者：郭勇，清原满族自治县高级中学，中学二级 学生：清原满族自治县高级中学高二（10）班，58人 教材：高中物理（人教版）选修3-4 教学设计指导者：李东风抚顺市教师进修学院中学高级教师 杨薇沈阳师范大学副教授 二、教学内容分析 1．教材的地位与作用 本节内容是学生在初中内容基础上的进一步提高，让学生从定性认识提高到定量研究，是高中物理光现象教学中的重点内容之一，主要介绍了全反射现象、发生全反射现象的条件及全反射现象的应用，是反射和折射的交汇点。全反射现象的研究，既是对反射和折射知识的巩固与深化，又为“棱镜”的学习作了铺垫，同时全反射现象与人们的日常生活以及现代科学技术的发展紧密相关，所以学习这部分知识有着重要的现实意义。 2．知识的特点 全反射和光主要讲述光的反射、光的折射、本节讲述几何光学的基础知识， 的色散。相对于学生初中知识增加了对折射定律的定量研究，引入了折射率，其中本节的全反射和临界角是全新的知识。 3．教材的内容分析 全反射现象在生活中常会遇到，本节课从光的折射入手，通过合作探究让学生总结归纳出发生全反射的条件以及相关应用。重点是全反射现象及发生全反射的条件。通过两幅光路图的对比让学生总结出全反射现象，并及时播放视频示实验来验证同学们总结出的现象同时又抛出新的问题——临界角，为后续学习打下基础。为了完成教学目标，特别采用了合作探究式的教学模式，设计中运用创设情景——播放一段海市蜃楼现象的视频引入课题，突出重点以使学生迅速进入学习状态；第二节光的折射全反射棱镜
最小偏向角法测棱镜的折射率
光学棱镜应用实例
棱镜偏向角特性和色光折射率的测量
光学棱镜介绍
§4 关于三棱镜最小偏向角的证明
反射棱镜的精度
光的偏振特性—布儒斯特角的测量实验
球镜.柱镜及三棱镜的光学特性
用最小偏向角法测定棱镜玻璃折射率 原理
最小偏向角法测棱镜的折射率
全反射
反射棱镜物像坐标变化判断方法的比较研究
光学增亮棱镜膜技术综述
初中物理光的折射全反射棱镜
全反射棱镜,全反射,临界角
物理实验：最小偏向角法测棱镜的折射率
案例全反射