光的折射

光的折射
光的折射

班级姓名小组月日淮南28中“532”生态课堂一课三测学案

主备教师: 薛敏

光的折射总结.

★光的折射 光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生改变,从而使光线在不同介质的交界处发生偏折。 特性:光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处,只是反射光返回原介质中,而折射光线则进入到另一种介质中。由于光在两种不同的物质里传播速度不同,故在两种介质的交界处传播方向发生变化,这就是光的折射。在折射现象中,光路是可逆的。 注意:在两种介质的分界处,不仅会发生折射,也发生反射,例如在水中,部分光线会反射回去,部分光线会进入水中。反射光线光速与入射光线相同,折射光线光速与入射光线不相同。 定律 1、折射光线和入射光线分居法线两侧(法线居中,与界面垂直) 2、折射光线、入射光线、法线在同一平面内。(三线两点一面) 3、当光线从空气斜射入其它介质时,角的性质:折射角(折射率大的一方)小于入射角(折射率小的一方)(不能反着说);(在真空中的角总是大的,其次是空气,注:不能在考试填空题中使用) 入射角反射角折射角的表示 4、当光线从其他介质斜射入空气时,折射角大于入射角。(以上两条总结为:谁快谁大。即为光线在哪种物质中传播的速度快,那么不管那是折射角还是入射角都是较大的角,在真空中的角度总是最大的) 5、在相同的条件下,折射角随入射角的增大(减小)而增大(减小) 6、折射光线与法线的夹角,叫折射角。 7、光从空气斜射入水中或其他介质时(真空除外),折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角。 8、光从空气垂直射入水中或其他介质时,传播方向不变。 P.S.: 1、光垂直射向介质表面时(折射光线、法线和入射光线在同一直线上),传播方向不变,但光的传播速度改变。

2、在光的折射现象中,光路是可逆的。 3、不同介质对光的折射程度是不同的。气体>液体>固体(折射角度){介质密度大的角度小于介质密度小的角度} 4、光从一种透明均匀物质斜射到另一种透明物质中时,折射的程度与后者分析的折射率有关。 5、光从空气斜射入水中或其他介质时,折射光线向法线方向偏折。 6、入射角的正弦值与折射角的正弦值的比等于光在两种介质中的速度比、波长比。 即sin i /sin r =v/v‘=n=λ╱λ’(n为折射率,λ为波长) 光波的折射原因 光,也是一种波,光波折射的原因可以用著名的唯象理论惠更斯原理解释。 光的折射原理 传播介质的改变是导致波发生折射的重要原因(具体原因详见词条最后“光波折射的机理”)。 如右图,一列平行光波由介质1射向介质2,a,b是这列光波的两条波线(光线),由于未经过介质2前,a,b两波线波速、频率等完全一样,由于与临界面成一定角度,所以当波线a到达临界面上的A点时,波线b刚刚传到B点(图中虚线AB⊥波线b)。当然波线a传到临界面后不会停止传播,它会在A点形成一个子波源,分别向介质1和介质2以圆周式向四周发射波,其波速不变,依然和之前的波线a与波线b的波速等相等,只是以圆周形式向四周发射波。我们假设光波在介质1中的传播速度大于在介质2中的传播速度。若波线b由B点传播到临界面上的B’点所用时间为t,则在t时间内,由于同位于介质1,波速不变,子波源A向介质1中传播的波前与A的距离(即在介质1中的半圆A的半径)就是波线b 由B点传到B’的距离(即BB’的长度),形成波的反射。而子波源A向介质2中传播的波前与A的距离(即在介质2中的半圆A的半径)却小于BB’

负折射率材料

超颖材料(Metamaterials)的发展 李雄SC08009037 机密机械与精密仪器系本人博士阶段的课题方向为超颖材料(Metamaterials)的设计与应用。Metamaterials这一概念在提出之初,通常指的是介电常数(ε)和磁导率(μ)都是负数的材料(物质),因此它又称负折射率材料、左手材料或双负材料,这在自然界中并不存在。然而随着这一新兴领域的发展,其研究范围被不断扩展,目前,它的范围已包含负折射率材料,单负材料(人工复介电常数材料(ε)和人工复磁导率材料),人工超低折射率材料和超高折射率材料等等。Metamaterials是本世纪物理学领域出现的一个新的学术词汇,正因为其具有自然界物质不存在的奇异特性,因而受到广泛关注,并已在其相关的几个实际应用领域显示出了巨大的应用前景。 1、Metamaterials的发展概述 拉丁语“meta-”,可以表达“超出…、亚…、另类”等含义。对于metamaterial 一词,目前尚未有一个严格的、权威的定义,各种不同的文献上给出的定义也各不相同。但一般文献中都认为metamaterial是“具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料”。 从这一定义中,我们可以看到metamaterial重要的三个重要特征: (1)metamaterials通常是具有新奇人工结构的复合材料; (2)metamaterials具有超常的物理性质(往往是自然界的材料中所不具备的); (3)metamaterials性质往往不主要决定与构成材料的本征性质,而决定于其中的人工结构。 尽管metamaterials的概念出现于21世纪,但追溯其源头则可以找到上一世纪中后期几位杰出科学家的“灵光一闪”。 1967年,前苏联科学家维克托·韦谢拉戈(Victor Veselago)提出,如果有一种材料同时具有负的介电常数和负的磁导率,这种物质将能够颠覆光学世界,它能够使光波看起来如同倒流一般,并且在许多方面表现得有违常理的行为。然而,众所周知,同时具有负介电常数和负磁导率的材料在自然界中是不存在的,

光的折射教学案例分析

光的折射教学案例 案例摘要 《光的折射》是在学习光的传播及光的反射现象的基础上进行的,是解释日常生活中许多光现象的基础,同时又是理解透镜成像的基础,所以本节是本单元教学的重点。而新教材将本节教学要求定位在认识光的折射规律上,注重学生的折射现象的感知、体验和折射规律的探究。学生是教学活动主体,要使学生从“学会”转化成“会学”,教师在教学中要注意学生学法的指导,根据本节的内容特征,在学生进行实验探究时,教师要注意引导学生如何去观察实验?并由他们总结和发现规律,同时注意学生的非智力因素:自信心、毅力、兴趣、动机等培养,通过手势、眼神、表情等形体语言来激发学生的积极性。使学生通过观察总结规律,联系实际、运用规律解释一些简单的折射现象。 教学片段 (师白板出示探究课题)1光从一种介质射向另一种介质时会怎样传播?2光从一种介质射向另一种介质时有没有什么规律?(生阅读体会关键字)师:实验是解决问题的最好方法,你能先为自己的实验选一些器材吗?(逐个分析课题中的关键条件,引导学生选择实验器材。)(设计意图:器材的选取能力的培养) 生1:光应该选激光笔。 师:对激光笔操作方便小巧,亮度集中是不错的光源选择!老师的器材盒中已备。 生2:两种不同介质可以选透明的固体玻璃、液体水、气体空气来完成。(充分发挥学生的想象的能力,鼓励学生大胆进行猜想) 师:大家找的很好这三种介质就是光在生活中最常传播的介质很多生活中的现象都与它们有关。但由于器材数量的问题,我们分两大组实验。空气水组(需了解折射器的使用),空气玻璃组。如何看清传播呢? 生3:空气中路径可以用烟雾、白屏, 生4:水中路径可以用牛奶,玻璃用玻璃砖即可。 师:看来大家还知道不少实验技巧呢!规律如何找呢? 师:(在白板上进行交互操作)白板上已画好了介质的分界面,需要大家用笔记录多次实验的光路轨迹,并作出光路图。 是:用你手头的器材作好分工开始探究吧。 (学生分组进行实验,师巡视指导。}

南京信息工程大学雷达气象学期末复习重点

测雨——厘米波雷达(微波雷达) ? 测云——毫米波雷达 ? 测风——风廓线雷达 ? 测气溶胶——激光雷达? 测温——声雷达 气象雷达的分类 (1)按照工作原理:常规天气雷达,多普勒天气雷达,偏振天气雷达,等。 (2)按照雷达工作波段:X 波段,C 波段,S 波段,L 波段,Ka 波段,等。 ! (3)按照安装平台:固定式,车载移动式,船载式,机载式,星载式,等。 天线方向:在极坐标中绘出的通过天线水 ?平和垂直面上的能流密度的相对分布曲线图。天气雷达的天线具有很强的方向性,它所辐射的功率集中在波束所指的方向上。 天线增益:辐射总功率相同时,定向天线在最大辐射方向上的能流密度与各向均匀辐射的天线的能流密度之比。G=10*lg (S 定向/S 各项均匀) 新一代天气雷达系统结构概述 构成:发射机,天线,接收机和信号处理器。 ? 主要功能:产生和发射射频脉冲,接收目标物对这些脉冲的散射能量,并通过数字化形成基数据。 雷达数据采集子系统(RDA )雷达产品生成子系统(RPG )主用户处理器(PUP ) 散射现象:当电磁波传播遇到空气介质和云、降水粒子时,入射的电磁波会从这些质点向四面八方传播相同频率的电磁波,称为散射现象。 — 散射过程:入射电磁波使粒子极化,正负电荷中心产生偏移而构成电偶极子或多极子,并在电磁波激发下作受迫振动,向外界辐射电磁波,就是散射波。 单个球形粒子的散射 定义无量纲尺度参数:α=2πr/λ 当α<<1时:Rayleigh 散射,也称分子散射。如空气分子对可见光的散射。 当<α<50:Mie 散射。如大气中的云滴对可见光的散射。 当α>50:几何光学:折射。如大雨滴对可见光的折射、反射,彩虹等光现象。 思考:对于3cm 和10cm 雷达遇到半径0.1cm 的雨滴发生哪种散射 瑞利散射:方向函数的具体形式:当雷达波是平面偏振波时,瑞利散射在球坐标中的 ! 方向函数为:()() ??θλπ?θβ2 222 2 2464sin cos cos 2 116,++-=m m r 当入射雷达波长一定,散射粒子的大小和相态一定(即r 、m 为常数),则: ()()??θ?θβ222sin cos cos ,+=C 米散射:单个球形粒子的散射 Rayleigh 散射与Mie 散射不同点: Rayleigh :前后向散射相等,侧向散射为零。 Mie :散射前向大于后向散射,α越大向前散射所占比越大,侧向散射不为零。 关系: \

超材料原理

超材料原理 超材料(meta-material)是一种人工的、三维的、具有周期性或非周期性单元结构的、具有某种特殊性质的宏观复合材料。超材料的主要原理是依靠三维复杂单元结构,实现对材料电参数及其空间分布的控制,从而控制电磁波/光波的传输行为。由于超材料常具有显著的三维空间不对称性,其材料参数常具有空间各向异性。 超材料的本质原理与1862年勒鲁(Le Roux)提出的‘反常色散’现象是非常类似的,指随着入射电磁波频段的降低,在吸收频带以上附近形成的折射率随由正值迅速下降的为零甚至负值的现象。负折射率材料内部的群速度(能量速度)和相速度(视觉速度)是相反的,这一点已被化学波实验所证实。 典型的两种超材料结构,负折射率材料和三维隐身衣,其机理是不同的,分别依靠负折射率单元周期排布和渐变正折射率单元空间分布实现的,其实现的单元结构均为分裂环(split-ring resonator,SRR)。 超材料的定义实际上相当宽泛,因为没人能精确定义特殊性质是什么性质。超材料一般用于描述三维结构,但是超材料的概念常与频率选择表面的概念混为一谈,事实上超材料和频选的特征分别是三维体结构,二维平面结构及其层叠结构。超表面属于频选。化学波实验证明了超材料在自然界或各向同性介质中是有可能存在的,尽管机理可能有所不同。

由于任何材料均存在着强烈的色散关系,超材料的特性仅存在于窄频带以内,已知的负折射率材料和隐身衣均是如此。通过单元空间分布方式的精确复杂控制,有可能补偿超材料的色散。 超材料原理的应用范围包括对所有物理波的调制:包括电磁波(光波)、声波、机械波、化学波等,有可能实现波的定向发射、绕射、聚焦、成像。 部分图片来源:学术期刊《science》,《physical review letters》 图1:负折射示意图 图2:负折射结构实物图

光的折射(带解析)

光的折射 一.选择题(共21小题) 1.(2012?台州)以下初中《科学》常见的作图中,正确的是() A. 光从空气斜射人玻璃B. 近视的成因 C. 磁铁周围的磁感应线D. 作动力臂和阻力臂 2.(2012?凉山州)如图所示,是光在空气和玻璃两种介质中传播的情形,下列说法正确的是() A.入射角等于 30°B.折射角等于 50° C.N N′是界面D.M M′的右边是 玻璃 3.(2009?南宁)如图所示,正确表示光从水斜射入空气中的光路是()

A.B.C .D. 4.(2009?杭州)下列叙述中,正确的是() A.在光的折射现象中,折射角一定小于入射角 B.凸透镜对光起会聚作用,因而物体经凸透镜所成的像总是缩小的C.无论物体离平面镜远或近,它在平面镜中所成像的大小始终不变D.凹面镜对光起发散作用,凸面镜对光起会聚作用 5.(2008?恩施州)一束与水面成50°夹角的光线从空气斜射入水中,则折射角() A.小于50°B.大于50°C.大于40°D.小于40° 6.(2007?宜昌)一束光线由空气中斜射入水中,当入射角逐渐增大时,折射角() A.逐渐减小B.不变 C.逐渐增大,但总小于入射角D.逐渐增大,可能大于入射角 7.(2005?哈尔滨)如图所示的四种事例中,应用了光的折射规律的是() B. A. 手影 池水看起来比实际的浅 C.D.

潜水镜上的潜望镜小孔成像 8.(2004?河北)光从空气中斜射到一块水平透明玻璃板上,设入射角为α,反射光线跟折射光线之间的夹角为β.则下列说法正确的是()A.β随α的减小而增大B.β随α的增大而增大 D.当α=30°时,β可能大于150°C.当α=30°时,β在120°到150°之 间 9.当光由空气射入水中时,以下说法中正确的是() A.折射光线一定向远离法线的方向偏折 B.光线一定发生折射 C.折射角一定小于入射角 D.折射角等于或小于入射角 10.一束光线从空气斜射入玻璃中会发生折射,当入射角减小时,折射角() A.逐渐减小,但总小于入射角B.逐渐增大 C.逐渐减小,但总大于入射角D.保持不变 11.一束光跟水面成45°角,从水中斜射到空气中时,发生了反射和折射,则反射光线和折射光线的夹角是() A.等于90°B.小于90°C.大于90°D.180° 12.如图中能正确表示光从空气射向水中的是()

光的偏振和体的双折射

第五章 光的偏振和晶体的双折射 § 5.1光的偏振态 偏振:振动方向相对于传播方向的不对称性。 一.光是横波 1、 光是电磁波——横波 2、 用二向色性晶体(电气石晶体、硫酸碘奎宁晶体)检验——横波。 最初的器件是用细导线做成的密排线栅(金质线栅,d=5.08×10-4 mm ),光通过时,由于与导线同方向的电场被吸收,留下与其垂直的振动。 1928年,Harvaed 大学的Land (19岁)发明了人造偏振片,用聚乙烯醇膜浸碘制得。到1938年,出现了H 型偏振片,原理相同。 3、名词 起偏:使光变为具有偏振特性。 检偏:检验光的偏振特性。 透振方向:通过偏振仪器光的电矢量的振动方向。 二.光的偏振态 偏振:振动方向相对于传播方向的不对称性。 对可见光,只考虑其电矢量。 1.自然光 振动方向随机,相对于波矢对称。光的叠加是按强度相加。 可沿任意方向正交分解,在任一方向的强度为总强度之半。02 1I I 自然光是大量原子同时发出的光波的集合。其中的每一列是由一个原子发出的,有一个偏振方向和相位,但光波之间是没有任何关系的。所以,他们的集合,就是在各个方向振动相等、相位差随机的自然光。

在直角坐标系中,一列沿z 向传播、振动方向与X 轴夹角为θ的光,在X 方向的振幅 为θθ cos A A x =,由于各个光波在X 方向的总强度是光强相加,故有 220 222 20 cos )(A d A d A I x x πθθθπ π θ ===?? 同理2 A I y π= 而总光强220 22A d A I πθπ == ? ,故02 1I I I y x = = 2.平面偏振光(线偏振光) 只包含单一振动方向的电矢量。 在任一方向的光强θθ2 0cos I I =,马吕斯定律。 用偏振片可以获得平面偏振光。 偏振仪器(起偏器)的消光比=最小透射光强/最大透射光强 3.部分偏振光 介于自然光和线偏光之间。 偏振度=(I MAX -I MIN )/(I MAX +I MIN ) 4.圆偏振光 电矢量端点轨迹的投影为圆。 其电矢量不是沿某一方向作周期性振动,而是做匀速旋转。但其电矢量的投影则是简谐振动。

八年级上册物理《光现象》光的折射知识点总结

物理讲义复习提纲(3. 4光的折射) 1、光的折射:光从一种介质射入另一种介质时,传播方向会发生偏折,这种现象就做光的折射。 注:光在同种介质中传播,当介质不均匀时,光的传播方向也会发生偏折。 2、折射角(入射角):折射(入射)光线与法线之间的夹角。 3、折射定律: ①折射光线、入射光线和法线在同一平面内; ②折射光线和入射光线分居在法线两侧; ③折射角随着入射角的增大而增大,随着入射角的减小而减小; ④在折射中光路也是可 逆的。 分界面 注:右图中光线从一种介质“空气”射入另一种介

质“水”中时发生了折射现象,这个过程其实还有一部分光线被水平面反射回去,这里没有画出反射线。折射中光路可逆的意思是:如果有一道光上图水中按折射光线向空气中照射,那么这道光会按上图的入射光线发生折射,也就是光的路可以互相逆转。 4、光折射中,我们要注意以下几点: ①光能射入某种介质,则这种介质一定是透明的。否则光只会被反射。 ②在两种介质的交界面上,如果是透明的介质交界面会发生两种光现象:折射和反射。如果介质不是透明的,比如钢板等等,就只会发生“反射”。③光的传播方向一般会发生变化,但特殊情况下,光垂直入射时,传播 方向将不变化,也就是说,折射不一定都“折”。 5、光的折射规律: ①光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线偏折,入射角大于折射角;②光从其他介质斜射入空气中时,折射光线远离法线偏折,折射角大于入射角;③光垂直界面射入时,传播方向不改变;此时入射角等于折射角等于0。④光的折射现象例子:海市蜃楼、筷子向上折断了、池水变“浅”了、放大镜、望远镜、显微镜、照相机、投影仪、近视眼镜、老花镜、斜插在水中的筷子在水中部分看起来向上弯;看见落到地平线下的太阳;叉鱼的时候瞄准鱼的下方。

超材料doc

超材料——过去十年中人类最重大的十项科技突破之一 狭义上超材料即指电磁超材料,电磁超材料具有超越自然界材料电磁响应极限的特性,能够实现对电磁波传播的人为设计、任意控制。目前该材料被应用在定向辐射高性能天线、电磁隐身、空间通信、探测技术和新型太赫兹波段功能器件等方面。 看好电磁超材料在军工、通信和智能结构等方面的应用前景 电磁超材料在军工领域的应用比较广泛,目前已应用的超材料产品包括超材料智能蒙皮、超材料雷达天线、吸波材料、电子对抗雷达、超材料通讯天线、无人机雷达、声学隐身技术等。 通信领域电磁超材料最具应用前景的就是无线Wi-fi网络,目前光启已进入该领域。 电磁超材料在智能结构中的应用主要有两类:地面行进装备用智能结构和可穿戴式超材料智能结构。智能结构用电磁超材料的市场前景非常广阔 超材料主题相关主要包括:(300077)、龙生股份(002625)、(600804)和(600490)等,建议重点关注国民技术、鹏博士和鹏欣资源。 超材料 “Metamaterial”是21世纪物理学领域出现的一个新的学术词汇,近年来经常出现在各类科学文献。拉丁语“meta-”,可以表达“超出…、亚…、另类”等含义。对于metamaterial一词,目前尚未有一个严格的、权威的定义,各种不同的文献上给出的定义也各不相同。但一般文献中都认为metamaterial是“具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料”。 迄今发展出的“超材料”包括:“左手材料”、光子晶体、“超磁性材料”等。 “左手材料”是一类在一定的频段下同时具有负的磁导率和负的介电常数的材料系统(对电磁波的传播形成负的折射率)。近一两年来“左手材料”引起了学术界的广泛关注,曾被美国杂志评为2003年的"年度十大科学突破"之一。 原理 超材料的应用与原有的材料制备有很大的区别,以往是自然界有什么材料,就能制造出什么物品,而超材料完全是逆向设计,根据针对电磁波的具体应用需求,制造出具有相应功能的材料。 特征 metamaterial重要的三个重要特征: (1)metamaterial通常是具有新奇人工结构的复合材料; (2)metamaterial具有超常的物理性质(往往是的材料中所不具备的); (3)metamaterial性质往往不主要决定与构成材料的本征性质,而决定于其中的人工结构。 隐形功能 具有讽刺意味的是,超材料曾被认为是不可能存在的,因为它违反了光学定律。 然而,2006年,北卡罗来纳州的(Duke University)和(Imperial College)的研究者成功挑战传统概念,使用超材料让一个物体在微波射线下隐形。尽管仍有许多难关需要克服,但我们有史以来头一次拥有了能使普通物体隐形的方案(五角大楼的国防高级研究计划署[The Pentagon’s Defense Advanced Research Project Agency,DARPA]资助了这一研究)。 制造研究

光的折射教案(公开课)

4.3 光的折射 一、教材分析 本课时是初中物理第一册第四章《光的折射》第三节,光的折射是重要的光学现象,是理解透镜成像的基础,同时又是解释日常生活中许多光现象的基础。光的折射现象学生比较熟悉,也比较感兴趣,通过对现象的分析,培养学生密切联系实际,运用科学知识来解释一些自然现象的习惯和能力,更重要是激发学生学习兴趣,提高科学素质,让学生从小崇尚科学,立志献身科学。本节教材让学生认识光的折射现象和初步规律,是为以后几节课学习活动进行充分准备。所以本节是本单元教学的重点。 二、教学目标 (1)知识与技能: 1、知道光的折射现象及折射光线和折射角; 2、知道光的折射规律及在折射现象中光路可逆; 3、能够用光的折射解释生活中的一些简单现象。 (2)过程与方法: 1、通过演示实验,指导学生观察现象,引导学生自己分析、归纳规律,培养学生的观察、分析归纳能力。 2、引导学生动手做实验,培养学生的动手能力及通过实验研究问题的习惯。 (3)情感与态度: 1、培养学生学习物理的兴趣。 2、通过对日常光现象的分析,破除迷信,热爱科学,进行唯物主义教育。 三、难点和重点 (1)重点:光的折射规律;光路可逆。 (2)难点:光线进入不同介质中,折射角和入射角的关系;用光的折射解释自然现象。 四、教具:光的折射演示仪;碗;适量的水;筷子;多媒体课件;录像剪辑。 五、教材处理 对日常光的折射现象学生有丰富的感性认识,以现象引入新课,学生学习目标明确,兴趣浓厚。光的折射规律的认识,宜先提出问题及研究方法,通过学生猜想,对照演示实验的观察,辅以多媒体模拟演示,学生思维清晰、准确,有利于规律的总结归纳,并注意理论联系实际,重视知识的应用,让学生遵循认识的规律:从实践到理论,又从理论到实践。达到掌握知识、提高能力,从而提高课堂效率。 六、教法、学法 1、教法 根据教学内容的上下承接关系,学生刚学完光的反射,对光学研究中的一些物理量已有初步的了解,如入射角、法线等。针对素质教育对学生能力的要求,本节采用观察分析、启发式教学法。通过实验演示、观察分析、启发对比、总结归纳得出规律。在课堂上通过教师的引导,让学生进行演示实验和计算机的模拟实验的观察,使学生在头脑中有清晰的表象,以具体生动的感性认识为基础掌握知识,同时在观察中培养能力,开展思维训练重视知识的应用,理论紧密联系实际。 2、学法 根据本节的内容特征,教师在做好演示实验时,引导学生如何去观察实验?并由他们总结和发现规律,同时注意学生的非智力因素:自信心、毅力、兴趣、动机等培养,通过手势、眼神、表情等形体语言来激发学生的积极性。使学生通过观察总结规律,联系实际、运用规律解决问题。 本节采用观察、对比、分析的学习方法,引导学生获取知识,通过思考讨论,总结归纳出光的折射规律,应用折射规律解释一些自然现象,培养学生爱科学、用科学,提高学生的学习兴趣。

光的双折射解析

o光:双折射的两束折射光中,一束遵循折射定律,传播速度沿各个方向都相同,折 射率常量,称作寻常光,记为o光。 e光:通常不遵循折射定律,折射方向通常在入射面之外,传播速度随传播方向而改变, o光和e光都是传播光线在双折射晶体内部定义的,双折射晶体外没有o光和e光 光轴:晶体中的一个方向,光沿此方向传播不发生双折射,且折射光遵循折射定律 光轴仅代表一个特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴 只有一个光轴方向的晶体称作单轴晶体,有两个光轴方向的晶体称作双轴晶体 在单轴晶体内,光线的传播方向与晶体光轴构成的平面称作该光线的主平面 o主平面:光轴+o光线 e主平面:光轴+e光线 主截面:光轴+晶体表面法线。入射面:入射光+晶体表面在入射点处的法线 o光和e光都是线偏振光 o光的电矢量垂直于o主平面,振动方向始终与光轴垂直。e光的电矢量平行于e主平 面,振动方向平行于e主平面 通常e光不在入射面内,即e光和o光不共面。只有当光轴在入射面内(也即入射光在 主截面内)时,入射面、主截面、o主平面和e主平面四个面重合,此时o光和e光都在入射面内。若入射光与光轴重合,则不再发生双折射。若入射光与光轴共面但不重合,则有折射角,,发生双折射 在双折射晶体中,o光沿各个方向传播的速度相同,o光的波面为半径为球面,o光的 传播方向始终垂直于波面。e光沿各个方向的传播速度不同,e光的波面为椭球面,传播方向仅在椭球的长短轴处垂直于波面。 o光和e光沿光轴方向的传播速度相同,沿垂直于光轴的方向传播速度相差最大 称作晶体的主折射率。为恒量,定义为e光沿垂直于光轴方向的折射率,其数 学表达式中的也为同一方向的传播速度 正晶体和负晶体:满足的称作正晶体,e光波面在o光波面之内, 椭球面内切于球面,切点为长轴(2)的顶点,长轴方向即光轴,短轴(2)。满足 的称作负晶体,o光波面在e光波面之内,椭球面外切于球面,切点是短轴(2)的顶点,短轴方向即光轴,长轴(2) 波片:有两个表面互相平行且光轴平行于这两个表面的单轴晶体薄片称为波片。光垂直 入射到波片上,在波片内部只能分解成传播方向相同、频率相同、电矢量互相垂直的o 光和e光。两束光中传播速度快的光矢量方向定义为快轴,与快轴垂直的方向为慢轴 光以任意角度入射双折射晶体表面,光轴与o光波面的交点即光轴与e光波面的交点 光轴平行晶体表面和入射面,光斜入射晶体表面,o光和e光都在入射面内 光轴平行晶体表面和入射面,光垂直入射晶体表面,o光和e光的传播方向与入射光相 同,椭球主轴(是长轴还是短轴由晶体的正负性决定)即传播方向,偏振方向互相垂直,传播速度大小不同,发生双折射 光轴平行晶体表面并垂直入射面,光斜入射晶体表面,e光波面在入射平面内的投影面 是半径为的圆,/ (是主折射率),故此情况下e光遵循其自身的折射定律,但,仍发生双折射

光的折射教学设计

光的折射教学设计 Prepared on 24 November 2020

贵阳市第五届优质课比赛 初中物理 《光的折射》教学设计 学校:贵阳二十八中 姓名:于茜 第四章第三节光的折射 课时:一课时 教学设计的指导思想: 《物理课程标准》中要求体现“以提高全体学生的科学素养为主要目标”;“满足每个学生的发展基本需求”;“注重科学探究,提倡学习方式多样化”等,基于这样的指导思想,我在设计本节课时,努力做到以新课程标准为教学依据,引导学生通过观察、思考、探究、合作、交流等方式来完成对教学内容的学习,在教学过程中充分体现“以学生为本”,注重激发学生的学习兴趣,使学生从被动的学习变为主动学习。力求体现“以学生为主体,师生平等交流共同探索”的教学思想。 教材分析: “光的折射”为义务教育课程标准实验教科书八年级《物理》(沪科版)第四章第三节的学习内容,在之前有“光的传播”、“光的反射”之后有“光的色散”、“凸透镜成像”等学习内容,在本章的学习中确有着承上启下的重要作用,是深入学习和了解多姿多彩的光的世界的必然知识准备。同时“探究并了解光的折射规律”也是《课程标准》中的三级主题内容之一,对于八年级学生的科学探究能力的培养,应用物理知识分析、解决实际问题能力的培养有着积极的意义。 学情分析: 1.知识起点:在学习本课内容之前,学生对光的世界已有一定的视觉体验和感性认识,如:“反光”、“水池变浅”等,通过“光的传播”、“光的反射”等知识的学习,已逐步建构一定的理性知识基础以及科学探究自然规律的初步能力。 2.学习任务:通过对常见折射现象的介绍及认识,引导学生应用探究“光的反射规律”的已有能力和方法探究出“光的折射规律”。 教学目标: 1.知识与技能 (1)通过对常见有关折射现象的观察认识光在两种介质中传播时会产生不再沿直线传播的现象——光的折射现象。 (2)通过体会对光的折射规律探究全过程的体验,总结出“光的折射规律”。 2.过程与方法 (1)再次体验科学探究的全过程,理解科学探究的内涵。

【精选】八年级物理上册光的折射 透镜(篇)(Word版 含解析)

一、初二物理光的折射透镜实验易错压轴题(难) 1.小明用如图所示的装置探究“凸透镜成像规律”: (1)根据图甲可知该凸透镜的焦距是_____cm; (2)实验前,小明调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在_____,目的是使烛焰的像成在光屏的中央; (3)小明将蜡烛放到图乙所示的位置,光屏上得到了一个倒立的、_____的实像(选填“放大”或“缩小”),这一成像规律应用在_____(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)上; (4)实验过程中蜡烛越烧越短,则光屏上烛焰的像将向_____移动,小明应把凸透镜向_____移动,就可以再次使烛焰的像成在光屏的中央。(两空均选填“上”或“下) 【答案】10.0 同一高度缩小照相机上下 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]一束平行光照到凸透镜上,在左边的光屏上得到最小最亮的点即为凸透镜的焦点,焦点到凸透镜的距离即为焦距 f=40.0cm-30.0cm=10.0cm (2)[2]在探究“凸透镜成像规律”实验中,为了使烛焰的像成在光屏的中央,实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度。 (3)[3][4]将蜡烛放到图乙所示的位置,蜡烛在两倍焦距以为,且物距大于像距,在光屏上得到一个倒立、缩小的实像,照相机是根据这一原理工作的。 (4)[5][6]实验过程中蜡烛越烧越短,此时像呈现在光屏的上半部分,为了使烛焰的像重新成在光屏的中央,应将凸透镜向下移动。 2.探究“凸透镜成像规律”实验时 (1)小明在光具座上放置点燃的蜡烛、凸透镜、光屏情况如图所示,此时应______。 (2)正确调整后,光屏的中央恰好出现清晰的蜡烛像,则所成的是______像(填全像的性质),生活中的______(放大镜/投影仪/照相机)就是利用此原理工作的。 (3)小明将蜡烛靠近凸透镜移动一段距离,移动光屏位置又出现清晰的蜡烛像,这个像的大小与原来像相比将______(变大/变小/不变)。 (4)保持凸透镜的位置不变,小明将蜡烛放在光具座45cm刻度位置时,无论怎样移动光屏,光屏上都不能出现清晰的蜡烛像,这是因为______。

《光学原理与应用》之双折射原理及应用

双折射原理及应用 双折射(birefringence )是光束入射到各向异性的晶体,分解为两束光而沿不同方向折射的现象。它们为振动方向互相垂直的线偏振光。当光射入各向异性晶体(如方解石晶体)后,可以观察到有两束折射光,这种现象称为光的双折射现象。两束折射线中的一束始终遵守折射定律这一束折射光称为寻常光,通常用o表示,简称o光;另一束折射光不遵守普通的折射定律这束光通常称为非常光,用e表示,简称e光。晶体内存在着一个特殊方向,光沿这个方向传播时不产生双折射,即o光和e光重合,在该方向o光和e光的折射率相等,光的传播速度相等。这个特殊的方向称为晶体的光轴。光轴”不是指一条直线,而是强调其“方向”。晶体中某条光线与晶体的光轴所组成的平面称为该光线的主平面。o光的主平面,e光的光振动在e光的主平面内。 如何解释双折射呢?惠更斯有这样的解释。1寻常光(o光) 和非常光(e光)一束光线进入方解石晶体(碳酸钙的天然晶体)后,分裂成两束光能,它们沿不同方向折射,这现象称为双折射,这是由晶体的各向异性造成的。除立方系晶体(例如岩盐)外,光线进入一般晶体时,都将产生双折射现象。显然,晶体愈厚,射出的光束分得愈开。当改变入射角i时,o光恒遵守通常的折射定律,e光不符合折射定律。2.光轴及主平面。改变入射光的方向时,我们将发现,在方解石这类晶体内部有一确定的方向,光沿这个方向传播时,寻常光和非常光不再分开,不产生双折现象,这一方向称为晶体的光轴。 天然的方解石晶体,是六面棱体,有八个顶点,其中有两个特殊的顶点A和D,相交于A D两点的棱边之间的夹角,各为102°的钝角.它的光轴方向可以这样来

初二物理光的折射知识点总结

初二物理光的折射知识 点总结 集团文件发布号:(9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

初二物理光的折射知识点总结 1、光的折射:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向一般会发生变化,这种现象叫光的折射 理解:光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处,只是反射光返回原介质中,而折射光则进入到另一种介质中,由于光在在两种不同的物质里传播速度不同,故在两种介质的交界处传播方向发生变化,这就是光的折射。 注意:在两种介质的交界处,既发生折射,同时也发生反射 2、光的折射规律:光从空气斜射入水或其他介质中时,折射光线与入射光线、法线在同一平面上,折射光线和入射光线分居法线两侧;折射角小于入射角;入射角增大时,折射角也随着增大;当光线垂直射向介质表面时,传播方向不变,在折射中光路可逆。 理解:折射规律分三点:(1)三线一面(2)两线分居(3)两角关系分三种情况:①入射光线垂直界面入射时,折射角等于入射角等于0°;②光从空气斜射入水等介质中时,折射角小于入射角;③光从水等介质斜射入空气中时,折射角大于入射角 3、在光的折射中光路是可逆的 4、透镜及分类 透镜:透明物质制成(一般是玻璃),至少有一个表面是球面的一部分,且透镜厚度远比其球面半径小的多。 分类:凸透镜:边缘薄,中央厚 凹透镜:边缘厚,中央薄

5、主光轴,光心、焦点、焦距 主光轴:通过两个球心的直线 光心:主光轴上有个特殊的点,通过它的光线传播方向不变。(透镜中心可认为是光心) 焦点:凸透镜能使跟主轴平行的光线会聚在主光轴上的一点,这点叫透镜的焦点,用“F”表示 虚焦点:跟主光轴平行的光线经凹透镜后变得发散,发散光线的反向延长线相交在主光轴上一点,这一点不是实际光线的会聚点,所以叫虚焦点。 焦距:焦点到光心的距离叫焦距,用“f”表示。 每个透镜都有两个焦点、焦距和一个光心。 6、透镜对光的作用 凸透镜:对光起会聚作用(如图) 凹透镜:对光起发散作用(如图) 7、凸透镜成像规律 物距成像大小像的虚实像物位置像距应用(u) ( v ) u > 2f 缩小实像透镜两侧 f < v <2f 照相机 u = 2f 等大实像透镜两侧 v = 2f f < u <2f 放大实像透镜两侧 v > 2f 幻灯机 u = f 不成像

雷达气象学期末复习重点

雷达系统组成:触发信号产生器,发射机,天线转换开关,天线,接收机,显示器 脉冲重复频率PRF :每秒钟产生的脉冲数目,脉冲间隔决定了探测距离; 脉冲重复周期PRT :两个相邻脉冲之间的时间间隔,PRT =1/PRF ; 脉冲宽度τ:脉冲发射占有时间的宽度,单位微秒 波长λ:电磁波在一个周期内在空间占有的长度; 脉冲发射功率P :发射机发出的探测脉冲的峰值功率; 平均功率Pa:发射机在一个脉冲重复周期里的平均功率。 天线方向图:在极坐标中绘出的通过天线水平和垂直面上的能流密度的相对分布曲线图。 波束宽度: 在天线方向图上,两个半功率点方向的夹角。波束宽度越小,定向角度的分辨率越高,探测精度越高。 天线增益:辐射总功率相同时,定向天线在最大辐射方向上的能流密度与各向均匀辐射的天线的能流密度之比。 灵敏度:雷达检测弱信号的能力。用最小可辨功率Pmin 表示,就是回波信号刚刚能从噪声信号中分辨出来时的回波功率。 平面位置显示器PPI :雷达天线以一定仰角扫描一周时,测站周围目标物的回波。以极坐标形式显示。 距离高度显示器RHI :显示雷达天线正对某方位以不同的仰角扫描时目标物的垂直剖面图 散射现象:当电磁波传播遇到空气介质和云、降水粒子时,入射的电磁波会从这些质点向四面八方传播相同频率的电磁波,称为散射现象。 散射过程:入射电磁波使粒子极化,正负电荷中心产生偏移而构成电偶极子或多极子,并在电磁波激发下作受迫振动,向外界辐射电磁波,就是散射波。 单个球形粒子的散射 定义无量纲尺度参数:α=2πr/λ 当α<<1时:Rayleigh 散射,也称分子散射。如空气分子对可见光的散射。 当0.1<α<50:Mie 散射。如大气中的云滴对可见光的散射。 当α>50:几何光学:折射。如大雨滴对可见光的折射、反射,彩虹等光现象。 瑞利散射:方向函数的具体形式:当雷达波是平面偏振波时,瑞利散射在球坐标中的 方向函数为:()() ??θλπ?θβ222222464sin cos cos 2116,++-=m m r 当入射雷达波长一定,散射粒子的大小和相态一定(即r 、m 为常数),则: ()()??θ?θβ222sin cos cos ,+=C 米散射:单个球形粒子的散射 Rayleigh 散射与Mie 散射不同点: Rayleigh :前后向散射相等,侧向散射为零。 Mie :散射前向大于后向散射,α越大向前散射所占比越大,侧向散射不为零。 关系: Mie 散射包含Rayleigh 散射,Rayleigh 散射是Mie 散射的特殊。 后向散射:θ= 180o,只有后向散射能量才能被雷达天线接收。 雷达截面:粒子向四周作球面波形式的各向同性散射,并以符号σ表示总散射功率与入射波能流密度之比,即雷达截面i s S R S 2 4)(ππσ=或)(4ππβσ=

光的折射概念汇总

---------------------- 光的折射---------------------- 1.光的折射:光从一种介质斜射 2.折射角:折射光线与法线的夹角 3.光的折射规律: 折射光线、入射光线、法线在同一平面内 反射光线、入射光线分居法线两侧 光从空气斜射入水或其他透明介质时,折射光线偏向法线,折射角小于入射角; 光从水或其他透明介质斜射入空气时,折射光线偏离法线,折射角大于入射角; 当入射角增大时,折射角增大。 (光折射时,在真空中的角总是大的,其次是空气,无论入射角还是折射角。) 当光从一种介质向另一种介质垂直入射时,传播方向不变,折射角=入射角=0° 4.浅;潜水员看岸上的树:看到的像比实际高度高;作图:作图: 5.水中筷子向上弯折、变方变扁的太阳、有验的渔民叉鱼时,鱼叉对着看到的鱼的下方叉鱼、海市蜃楼、毕业合“影”、 水

6.作图: 7.平静的湖水中金鱼游弋于蓝天白云之间,人们看到水中的金鱼是光的折射现象; 人们看到水中的白云是光的反射现象。无论是早晨刚升起的太阳还是傍晚快落山的太阳,实际看到的“太阳”都是光的折射形成的虚像,虚像的位置在实际太阳位置的上方。 ————————透镜------------------- 8.凸透镜:特点是中间厚边缘薄;凹透镜:特点是中间薄边缘厚。 9.辨别凸透镜和凹透镜: ①看近处物体,放大的是凸透镜,缩小的是凹透镜 ②看远处物体,倒立的是凸透镜,倒立的是凹透镜 ③用手摸:中间厚的是凸透镜,边缘厚的是凹透镜 ④用平行光正对透镜照着,能使平行光会聚,看到较小较亮光斑的是凸透镜, 能将平行光发散,看到较大较暗光斑的是凹 10. 透镜的主要参数: 光心O :透镜的中心; 主光轴MN:通过光心与镜面垂直的直线; 焦点F:跟主光轴平行的光线通过凸透镜折射后,在主光轴上会聚的点叫焦点;跟主光轴平行的光线通过凹透镜后,折射光线的反向延长线与主光轴相交的点叫虚焦点; 焦距f f 2F F F 2F

功能材料(负折射率材料)

负折射率材料 实验中发现,在某种材料中,光线的折射与正常折射不同,正常折射时,光线会位于法线的不同侧,在这种材料中,光折射时,光线位于法线的同侧,因此称之为负折射现象,这种材料叫做负折射率材料。在负折射率材料中,电场、磁场和波矢方向符合“左手法则”,而不是常规材料中的右手定则,所以具有负折射率的材料也被称为左手材料。光波在其中传播时,能流方向和波矢方向相反,用同时具备负介电常数和负磁导率的超材料可以得到这一现象,此时超材料具有负折射率,这样的材料也被叫做负折射率材料。 光波是一种电磁波,在传播过程中,电场、磁场和波矢方向遵守右手定则)//(k H E ?。光发生正常折射时,遵守折射定律)sin sin (2211i n i n =,入射光线和折射光线在法线的不同侧,同时遵守费马原理——光程沿平稳值的路径而传播。但是当光波从具有正折射率的材料入射到具有负折射率材料时,介电常数和磁导率都为负)0,0(<<με,折射率n 取负值 )0(<-=εμn , 电场、磁场和波矢符合左手定则,能流方向和波矢方向相反)(?=。自然电磁材料以原子或分子构成,光学和电磁性质通过化学来改变,介电常数和磁导率既定且取值有限。而超材料一般认为是具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料,通过单胞的几何排列,设计出不同的结构单元,原则上能够实现几乎任意的电磁参数,比如负值。在晶体学中,原胞是最小重复单元具有一个格点,格点上的原子是一个或者两个或者两个以上,单胞是原胞的整数倍,可以通过改变单胞的形状、大小和构型,使单胞达到几十或者几百个原子的量级,甚至更高,从而改变材料的电磁参数,由此控制电磁波的传输。调控电磁参数可以使材料的折射率为负值,使得这种超材料成为负折射率材料。目前扫描隧道显微镜(STM )可以观察和定位单个原子,此外,扫描隧道显微镜在低温下(4K )可以利用探针尖端精确操纵原子,所以可以利用扫描隧道显微镜改变单胞的几何结构,得以实现具有负折射率的超材料。研究发现负介电常数可以由长金属导线阵列(ALMWs )这种结构获得,微型金属共振器,比如具有高磁化率的开口环形共振器(SRRs )可以实现负的磁导率。将这两种结构结合,即金属导线和开口谐振环阵列结构,可以实现负折射率材料。除此之外,串联电容和并联电感的周期性结构,以及利用量子相干效应或者EIT (电磁感应透明)效应也可以实现负折射率材料。因为量子相干性,或者说“态之间的关联性”,是描述电子向右自旋和正电子向左自旋的状态是相关联的这一现象。EIT 也叫电磁感应透明,是由原子光激发通道之间的量子相干效应引起的,并导致光在原子共振吸收频率处的吸收减小甚至于变成完全透明,是一种消除电磁波在介质中传播过程中所受到的影响的技术。 可以将铜做成金属导线和开口谐振环阵列结构,再添加其它物质做成复合材料。因为铜有很好的延展性,导热和导电性能较好,并且铜在自然界含量丰富,化学性质很稳定,是抗磁性材料。铜已经得到广泛应用,我们对铜的研究已经很完善。铜的熔点较低,容易再熔化、再冶炼,回收利用相当的便宜。此外,铜是人体健康不可缺少的元素,且它的潜在毒性较低。复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良和耐化学腐蚀等特点。以铜为主要元素的复合材料,以不同方式组合而成,可以发挥各种材料的优点,克服单一材料的缺陷,扩大材料的应用范围,可以满足不同的需求。 根据广义相对论,时间和空间都是可以“弯曲”的,而空间里的光线同样可以弯曲,利用负折射率材料,改变材料的单元结构,通过不同的结合结构和排列设计,实现了让光波、雷达波、无线电波、声波甚至地震波弯曲的想法。据此,负折射率材料可以扭曲光波,阻碍人眼看见物体;或者使电磁波绕过目标实体而实现隐身。

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