光的折射现象凸透镜成像原理凹透镜成像原理原因速率课件.ppt

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1、光的直進,光線：光以直線前進。影子：光線被不透明物 體擋住而形成。 例如：皮影戲、日晷、 日蝕、月蝕。,針孔成像,利用光直線前進的特性。在針孔另一側呈現倒立的像。例如： 1.榕樹下方圓形的亮 點-太陽的像。 2.蠟燭針孔成像 -倒立。,面鏡成像概念圖,一、平面鏡1、凹面鏡與凸面鏡,光的反射,看得見物體,面鏡,顏色,形狀,平面鏡,凹面鏡,凸面鏡,在黑暗的房間照鏡子，要看到自己的臉，應將手電筒照向平面鏡或自己的臉？自己的臉,討論,光的反射,光在均勻介質中是沿著直線前進，遇到不同的介質時，會在兩介質界面上發生反射的現象，並遵守反射定律。物體表面愈光滑明亮，愈容易反射光線。,反射定律,一、入射線、反射

2、線和法線在同一平面上，且入射線和反射線分別在法線的兩側。二、入射角等於反射角。,反射定律,90 - 65 = 25180 - 120 - 25 = 3590 - 35 = 55,25,35,55,平面鏡的反射成像原理,平面鏡形成虛像。物體在平面鏡中的像，不是實際光線會聚而成，不能投射至白紙上，只能用我們的眼睛看到，是反射線往後延伸交會所得的像，稱為虛像。,光線與視線,(1)眼睛會看到物體，是因為物體的光線進入眼睛。(2)眼睛追蹤光線的軌跡，可稱為視線。(3)視線交會之處，大腦便判斷物體在那裡。,發光或反光,所謂物體的光線分為兩種情形：(1)發光體可發出光線，如電燈、太陽。(2)物體本身不發光，

3、但在其他光線的照射下，如果會反射光線，我們也能看到它。（物體表面愈光滑，愈容易反射光線）,黑板也會反光,平面鏡成像,平面鏡所形成的虛像與物體比較，具有大小相等、左右相反的性質，兩者與鏡面的距離相等。,平面鏡成像,像的性質：(1)像距物距。(2)大小相等，左右相反。(3)正立虛像。,平面鏡成像,人立於鏡前欲看全身像，則： 鏡長= 身高在鏡中見到一有刻度而無數字的鐘，則： 實際的時刻12鏡中顯示的時刻,平面鏡成像作圖法,從物體處繪畫兩條(發散光線)射向鏡面，按照反射定律準確地反射到觀察者的眼睛。觀察者看到的反射光似是在某處發出，那處便是像的位置。,http:/www.phy.ntnu.edu.tw

4、/java/billiards/,撞球：,單向反射與漫射,光滑平面,粗糙表面,面鏡成像概念圖,一、平面鏡2、凹面鏡與凸面鏡,光的反射,看得見物體,面鏡,顏色,形狀,平面鏡,凹面鏡,凸面鏡,凹面鏡與凸面鏡,凹面鏡,凸面鏡,凸面鏡,凸面鏡能發散光線(1)光線遵循反射定律。(2)凸面鏡所生的像為正立縮小虛像。增加反射鏡前物體的成像範圍。,凸面鏡成像,1.平行主軸的入射線,其反射線或反方向延長線通過焦點2. 入射於鏡面中心的光線,其反射線對稱於主軸,即入射角等於反射角3.兩反射線交點即為像的位置4.在物體的不同側得到正立縮小虛像,http:/www.phy.ntnu.edu.tw/java/Lens/

5、,凹凸面鏡透鏡成像,http:/.tw/big5/content/2003-07/08/content_24127.htm,凸面鏡成像,凹面鏡成像,1.平行主軸通過焦點 2.通過焦點平行主軸,http:/www.phy.ntnu.edu.tw/java/Lens/,凹凸面鏡透鏡成像,凹面鏡成像,物體置於凹面鏡的焦點內會在另一側形成正立虛像,物體置於凹面鏡的焦點外會形成倒立實像,http:/.tw/big5/content/2003-07/08/content_24128.htm,凹面鏡成像,凹面鏡作圖,2f外,凹面鏡作圖,2f上,凹面鏡作圖,2ff間,凹面鏡作圖,f上,凹面鏡作圖,f內,凹面鏡

6、作圖,X,注意箭頭移動比較物和像的相對關係,凸面鏡作圖,2f外,凸面鏡作圖,2f上,凸面鏡作圖,2ff間,凸面鏡作圖,f上,凸面鏡作圖,f內,凸面鏡作圖,注意箭頭移動比較物和像的相對關係,2f外,凹透鏡作圖,凹透鏡作圖,2f上,凹透鏡作圖,2ff間,凹透鏡作圖,f上,凹透鏡作圖,f內,凹透鏡作圖,注意箭頭移動比較物和像的相對關係,2f外,凸透鏡作圖,2f上,凸透鏡作圖,凸透鏡作圖,2ff間,凸透鏡作圖,F上,凸透鏡作圖,f內,凸透鏡作圖,X,注意箭頭移動比較物和像的相對關係,像距 物距,平面鏡作圖,凸面鏡的應用,特性：凸面鏡會將反射光線向外散開，使得可以看到的區域比較大。應用：,(1)汽車的後

7、視鏡,(2)山區路邊彎道及巷道架設的反光鏡,凹面鏡的應用,應用：1.平行主軸通過焦點。太陽能集熱器2.通過焦點平行主軸手電筒、汽車車前燈,1.平行主軸通過焦點 2.通過焦點平行主軸,凹面鏡成像整理,http:/www.phy.ntnu.edu.tw/java/Lens/,凹凸面鏡透鏡成像,Objects in mirror are closer than they appear.1.使用凸面鏡作為汽車後視鏡。2.視界廣，減少視線死角。3.正立縮小虛像。4.後面車子離你的距離，比鏡中顯示的還要近。,想一想,蝕,啄木鳥 (猜一字),猜謎時間,這一堂課我學會很多了,來點評量測驗吧,老師,小齊站在平面

8、鏡前1公尺處，手持相機，朝鏡中拍攝自己的影像，則相機應往前方多少公尺處對焦，才可拍攝清楚？(A) 1公尺(B) 2公尺(C) 4公尺(D)無窮遠處答案：B下列何者不是應用凹面鏡的裝置？(A)耳鼻科的反射鏡(B)汽車的車前燈(C)探照燈(D)山路彎道邊的反射鏡。答案：D如圖，小明在桌面上放A、B、C、D四面鏡子，有一物體在桌面上方，由甲處移動到乙處，他在哪一面鏡子中，可見到物體移動的全部過程？答案：A,一表面無數字之時鐘掛於牆上，平面鏡內所見時鐘之像所指示之時間為4時15分，如圖所示，則此時之正確時間應為：(A) 4時15分(B) 8時45分(C) 7時45分(D) 3時22分。答案：C如附圖中

9、標示有英文字母的三張卡片，分別平放在一豎立於紙面上的平面鏡前面。當眼睛自E點向鏡內看時，能看到哪一張卡片的像？(A) X(B) Y(C) Z(D)都看得到。答案：C,下列光的反射行進路徑，何者錯誤？ (A) (B) (C) (D) 答案：B詩媚陪媽媽到服裝店選購衣服，發現為了使顧客能看到全身的像，試衣間裡面的鏡子約有2公尺高，且長度及於地板。請問：為了使顧客能看到自己全身的像，是否必須要如此呢？(A)是(B)否，鏡子不必落地，但鏡子的長度不能小於人的身高(C)否，鏡子的長度只要大於人的身高的一半就好，但鏡子必須要落地(D)為了符合大多數顧客的身材，鏡子的長度約1公尺、離地約70公分左右即可。答

10、案：D,透鏡成像概念圖,一、光的折射：光從一介質進入另一介質1、凸透鏡與凹透鏡,光的折射現象,凸透鏡成像原理,凹透鏡成像原理,原因,速率不同,光的折射現象,圖： 光從真空進入空氣時發生折射,光的折射現象,圖： 光從空氣進入水面時發生折射,光的折射現象,圖： 光從空氣進入水面時發生反射與折射,光的折射現象,波前的一邊先變慢,導致整個波行方向的偏折,光的折射現象,圖 ：光從水中進入空氣時發生反射與折射,光的折射現象,圖 ：光從水中進入空氣時發生折射,光的折射現象,光的折射現象,http:/che.cycu.edu.tw/jamnet/,光的折射規律,所有角度的度量都是相對於法線（和界面垂直的線）當

11、光線自一密度較小的介質進入另一密度較大的介質(如自空氣進入水中時)常常會向法線方向偏折小大：靠近法線 入射角大於折射角,水中的視深,大小；光穿過界面到一折射率較小的介質(空氣)後向左偏離法線。入射角小於折射角。,日落時的折射,在我們看見落日的影像幾秒鐘前，太陽其實已經在地平面下了,落日的影像底部看來會有點扁平,費馬,費馬(Pierre de Fermat)是個律師，他利用空閒時間研究數學，卻在這方面有了很大的成就。西元一六一年出生在法國南部一個皮革商的家庭，大學時學法律，三十歲當選地方議員，但他的嗜好就是做數學和科學研究，經常以書信和笛卡爾、巴斯卡等著名學者討論數學問題。,費馬,費馬運用數學的

12、觀念，對光線在不同物質中行進的路線，提出最短時間原理，也就是說光會遵循最節省時間的路徑前進，而不是最短的路徑，這成為幾何光學最重要的基本理論之一。,費馬,費馬很少發表著作，大多數的研究成果都寫在手稿、通信或書頁的空白處。還好，他的兒子在他死後五年，於西元一六七年把這些資料整理匯集成書，我們才有機會了解這一位偉大的業餘數學家。,費馬原理,光從一種物質行進到另一種物質時，會改變速度與方向，稱為折射。光會遵循最節省時間的路徑前進，而不是最短的路徑，這種原理就叫最短時間原理，也叫費馬原理。,費馬原理,當你去游泳池游泳的時候，有沒有發現水比你在池邊看起來的較深？這種原理就叫費馬原理。文楊淑鎮（博士） 圖

13、王惟慎協助製作國語日報社科學教室,真正的魚,魚兒眼中的世界,看到的鳥比實際的近還是遠？,折射與全內反射,光線由玻璃走到空氣時所產生的折射現象。注意入射角 i 比折射角 r 小。,當入射角 i 大於臨界角度 c 時，便產生全內反射,全反射與臨界角,水到空氣的臨界角是48度。 任何由水中射向空氣的光線只要入射界面時的角度超過48度就無法穿出水面。,http:/www.phy.ntnu.edu.tw/java/light/index.html,全反射,所有的光線在右斜界面處都有內反射,但其中前三道光線大部份的能量都穿出了菱鏡.而第四、第五兩道光線則產生了百分之百的全反射,鑽石內的全反射,鑽石置於空氣

14、中時其內部全反射的臨界角只有24.5度。任何由內部射向鑽石表面的光線只要超過24.5度就無法逃離鑽石內部。,海市蜃樓,海市蜃樓空中金字塔,遙 遠 的 道 路 盡 頭 可 以 看 見 有 一 汪 清 水 ， 但 是 實 際 上 在 這 並 不 存 在,沙漠綠洲,海市蜃樓,海市蜃樓,在溫度隨高度變化的空氣中，光線因折射而走出彎曲的路徑,海市蜃樓,海市蜃樓的英文是mirage。在中文裡所提到在水面上的海市蜃樓，由於影像看起來會飄在空中，所以稱之為上蜃景(superior mirage)；而在沙漠中的影像，由於出現的位置低，稱為下蜃景(inferior mirage)。(感謝Ophelia提供中文翻譯

15、名稱),沙漠中的海市蜃樓(下蜃景，inferior mirage),http:/per.ntptc.edu.tw/01PRL/05refraction/imaging/mirage/mirage.htm,空氣受熱膨脹，相對的較稀薄，而光在越稀薄的空氣中傳播越快。所以在下方比較熱的空氣是相對的疏介質，而上方較冷的空氣則是相對的密介質。,水面上的海市蜃樓(上蜃景，superior mirage),http:/per.ntptc.edu.tw/01PRL/05refraction/imaging/mirage/mirage.htm,接近湖面的部分溫度較低，而離水面較遠的高處，溫度較高,透鏡成像概念圖

16、,一、光的折射：光從一介質進入另一介質2、凸透鏡與凹透鏡,光的折射現象,凸透鏡成像原理,凹透鏡成像原理,原因,速率不同,凸透鏡與凹透鏡,透明玻璃製成，能使光線偏折。凸透鏡：中間部分較周圍部分厚的透鏡。凹透鏡：中間部分較周圍部分薄的透鏡。,凹凸,凸凹,焦點、虛焦點、焦距,凸透鏡可使入射的平行光線會聚於一點，此點稱為凸透鏡的焦點。 凹透鏡可使入射的平行光線發散開來，但若是將發散的光線向反方向延伸，仍會相交於一點，此點稱為凹透鏡的虛焦點。 從焦點（或虛焦點）到透鏡中心的距離稱為透鏡的焦距。,尋找凸透鏡的焦點與焦距,1.紙面與鏡面平行2.上下移動凸透鏡3.光在白紙上形成最小、最亮的點4.亮點的位置即為

17、焦點，5.紙面與鏡面的距離即為焦距。,尋找凸透鏡的焦點與焦距,1.蠟燭與鏡面相距至少 1 公尺以上 (越遠越好) 2.移動紙面3.光在白紙上形成最小、最亮的點4.亮點的位置即為焦點5.紙面與鏡面的距離即為焦距,透鏡折射,2次折射：進入及離開透鏡各1次,http:/www.phy.ntnu.edu.tw/java/thickLens/index.html,凸透鏡成像,http:/www.takes.tn.edu.tw/mirror/mirror21.htm,4068_t,http:/www.takes.tn.edu.tw/mirror/mirror22.htm,http:/.tw/big5/co

18、ntent/2003-07/08/content_24126.htm,南一,王建忍師,透鏡家族凸,透鏡家族凹,凸透鏡成像,凸透鏡成像繪圖法,http:/www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/Notes/optics/lens.html,凸透鏡成像繪圖法（1）,第一步：由物體畫水平線抵達透鏡後 經透鏡折射穿過焦點,凸透鏡成像繪圖法（2）,第二步：由物體畫穿過透鏡透鏡中心的直線,凸透鏡成像繪圖法（3）,第三步：由物體畫穿過同側焦點的連線，抵達透鏡後折射 成水平線,凸透镜成像的三条特殊光线,平行於主光軸的光線, 經折射後通過另一側焦點,通過同一側焦點的光線, 經折射後和主軸平行,通

19、過透鏡中心的光線，經過透鏡後方向不變,http:/218.17.223.60/teacher/physics/zhwl.htm,凹透鏡成像,http:/202.99.219.231/netedu/kj/gz/wl/wl027/dlens.htm,http:/,http:/.tw/big5/content/2003-07/08/content_24195.htm,奧博教育網簡體,南一,凹透鏡成像,對凹透鏡, 無論物距多大, 都不能在光屏上成實像, 只能 通過透鏡看到物體同側有一 個正立、 縮小 、 虛像。,凹透鏡成像繪圖法,凹透鏡成像繪圖法（1）,第一步：由物體畫水平線抵達透鏡後 經透鏡折射向外

20、彎曲後射出，沿射出線往反方向應該穿過同側焦點,凹透鏡成像繪圖法（2）,第二步：由物體畫穿過透鏡中心的直線,凹透鏡成像繪圖法（3）,第三步：由物體畫穿過另一側焦點的連線 ，抵達透鏡後折射成水平線,凹透镜成像的三条特殊光线,平行於主光軸的光線, 折射後的反向延長線通過同側的焦點,通過另一側焦點的光線, 折射後平行於主光軸,通過透鏡中心的光線，經過透鏡後方向不變,http:/218.17.223.60/teacher/physics/zhwl.htm,想一想,字卡靠近杯子邊緣字會放大，遠離邊緣字會縮小，怎麼了？,放大鏡又叫做凸透鏡，用圓形的透明杯裝水，是單向的凸透鏡，只有沿圓弧的方向有放大的作用。凸

21、透鏡都有所謂焦距，只有將東西放在焦距以內才會有放大的效果，放太遠就反而會縮小呵！,想一想,i,三稜鏡改變光路方向,三稜鏡使光線向底面偏折,光的色散,稜鏡使白光發生色散,（a）折射角：红光最大、紫光最小。（b）折射率：红光最小、紫光最大。（c）速 度：红光最大、紫光最小。,近視眼鏡,近視眼鏡的鏡片一面是凸的，但是另一面則是凹的，而且凹的曲度大於凸的曲度，因此，近視鏡片還是屬於凹透鏡，或講的更清楚一點，是凸凹透鏡（凸的凹透鏡）。,名,一口吃了多半截 (猜一字),猜謎時間,這一堂課我學會很多了,來點評量測驗吧,老師,光線由一介質射入另一介質，其路徑如附圖所示，光線、的速度大小關係為：(A)(B)(C

22、)(D)。答案：B利用焦距10公分之凸透鏡，將太陽光會聚於火柴棒上，則凸透鏡與火柴棒距離應如何，才可使火柴棒最容易點燃？(A) 5公分(B) 10公分(C) 15公分(D) 20公分答案：B請按大小順序排列光在下列介質中之傳播速度：(1)空氣；(2)水；(3)金剛石；(4)真空。(A)(2)(1)(3)(4)(B)(4)(2)(1)(3)(C)(4)(1)(2)(3)(D)(1)(2)(3)(4)。答案：C,小文在觀看國慶煙火時，看到亮光後，經過了3秒鐘才聽到爆炸聲。已知聲音和光在空氣中的傳播速率分別為340公尺/秒和30萬公里/秒，則煙火爆炸的位置與小文的距離約為多少？(A) 1公里(B)

23、10公里(C) 15萬公里(D) 90萬公里答案：A解析：34031020 m劉小彬手拿一個透鏡，置於紙正上方6公分處，結果如附圖所示，則該透鏡為下列何者？(A)焦距大於6公分的凸透鏡(B)焦距小於6公分的凸透鏡(C)焦距大於6公分的凹透鏡(D)焦距小於6公分的凹透鏡。答案：A,在凸透鏡左方點燃兩支蠟燭，成像於鏡右方的方框範圍內（如附圖），根據實驗所得的經驗，成像的情形應為下列何者？答案：D,光由一介質進入另一介質時（設入射角不等於零），下列哪一性質不會改變？(A)進行速率(B)進行方向(C)強度(D)頻率。答案：D興保家裡有一只魚缸，爸爸怕冬天的時候小魚受凍，於是在魚缸的正上方裝了一盞石英燈

24、，讓小魚能度過寒冬，當燈光穿過水面，會在魚缸底部形成一個圓形的亮圈。請問：如果把魚缸移走，則照在放置魚缸桌面上的亮圈將會(A)變大(B)變小(C)大小不變，但亮度變小(D)大小不變，但亮度變大。答案：A,海鷗獵食海水中的魚兒，下列何者為合理的光線路徑方向？,(A),(B),(C),(D),答案：A,望遠鏡,1.望遠鏡最早是由誰發明的？,2.說說看，望遠鏡是由什麼組成的呢？,妳知道照相機的結構嗎?,眼鏡是由什麼透鏡所組成的呢？,近視眼鏡：凹透鏡,老花眼鏡：凸透鏡,野戰兵團,猜一猜，會出現什麼效果？,妳知道透鏡的種類及特性嗎？,由右圖可知，兩面平行的透鏡中，較平的平透鏡其平行射入的光線，幾乎直線前進。,中間部份比邊緣厚的透鏡，有會聚光線的作用，又稱為會聚透鏡。分成雙凸，平凸，凹凸三種凸透鏡。,中間比邊緣薄的透鏡，有發散光線的作用，又稱為發散透鏡。分成雙凹，平凹，凸凹三種凸透鏡。,妳知道透鏡的成像原理嗎？,凸透鏡：平行光經凸透鏡折射後，會聚於一點，所以又稱為(會聚透鏡),凹透鏡：平行光經凹透鏡後，會發散光線，各光線的延長線會相交於一點所以又稱為(發散透鏡),妳知道透鏡成像間的關係嗎？,妳有沒有注意到，鏡像數目與鏡子間角度的關係呢？,光的三原色：紅、綠、藍。不透明物體顏色： 被反射(沒被吸收)的光線顏色。透明物體的顏色： 透射(沒被吸收)的光線顏色。,光與顏色,