學習要點 延展課題 47.1 應用光的折射 學習要點 光線通過透明物質時會發生甚麼現象 甚麼是透鏡及它如何改變光線的方向 透鏡的應用

當光線照射到透明物質（如︰玻璃及水）時，光線會發生甚麼現象呢？ A. 甚麼是折射 延展課題 A 甚麼是折射? 我們知道光線照射到物體時會被反射。 當光線照射到透明物質（如︰玻璃及水）時，光線會發生甚麼現象呢？

實驗 47.1 光線通過透明物質時會發生什麼現象? 目的: 探究光線通過透明物質時所發生的現象 所需儀器及材料: 裝有狹縫板的光線箱 1 目的: 探究光線通過透明物質時所發生的現象 所需儀器及材料: 裝有狹縫板的光線箱 1 低壓電源 1 長方形玻璃塊 1

1. (a) 依下圖所示裝配儀器。 狹縫板 玻璃塊 光線箱 安全措施： 接通電源一段時間後，光線箱會變得很熱，切勿觸摸光線箱。 !

(c) 接通光線箱的電源，把一條光線射向玻璃塊，光線與玻璃塊的表面應互相垂直。 實驗 47.1 1b-1c 1. (b) 關上實驗室的燈及拉下窗簾。 (c) 接通光線箱的電源，把一條光線射向玻璃塊，光線與玻璃塊的表面應互相垂直。

當光線進入或離開玻璃塊時，光線有沒有改變方向？ ______________________________ 沒有 實驗 47.1 1d 1. (d) 試在下圖繪出光線的路徑。 玻璃塊 當光線進入或離開玻璃塊時，光線有沒有改變方向？ ______________________________ 沒有

2. (a) 依下圖所示，把一條光線以某一個角度射向玻璃塊。

2. (b) 在下圖繪出光線的路徑。此外，在光線進入或離開玻璃塊的位置繪畫法線，注意法線與玻璃塊的表面應互相垂直。

光線會 _____________ ( 偏向 / 偏離 ) 法線。 偏向 實驗 47.1 2b – 續一 2. (b) 當光線進入玻璃塊時發生甚麼現象？ 光線會 _____________ ( 偏向 / 偏離 ) 法線。 偏向 當光線離開玻璃塊時發生甚麼現象？ 光線會 _____________ ( 偏向 / 偏離 ) 法線。 偏離

A 甚麼是折射? 光線改變方向 當光線由一種透明物質進入另一種透明物質時，會在兩種物質之間的界面改變方向，這種現象稱為折射。 延展課題 A 甚麼是折射? 一種透明物質 (如: 空氣) 光線改變方向 另一種透明物質 (如: 玻璃) 當光線由一種透明物質進入另一種透明物質時，會在兩種物質之間的界面改變方向，這種現象稱為折射。

A. 甚麼是折射 – 入射線 延展課題 A 甚麼是折射? 在討論光的折射時，我們常會用到以下詞彙。 入射線 — 射向界面的光線

A. 甚麼是折射 – 折射線 延展課題 A 甚麼是折射? 在討論光的折射時，我們常會用到以下詞彙。 折射線 — 離開界面的光線

A 甚麼是折射? 在討論光的折射時，我們常會用到以下詞彙。 法線 — 垂直於界面的直線，並通過光線與界面 的接觸點 延展課題 法線 — 垂直於界面的直線，並通過光線與界面 的接觸點

A. 甚麼是折射 – 入射角 延展課題 A 甚麼是折射? 在討論光的折射時，我們常會用到以下詞彙。 入射角 — 入射線與法線之間的夾角

A. 甚麼是折射 – 折射角 廷展課題 A 甚麼是折射? 在討論光的折射時，我們常會用到以下詞彙。 折射角 — 折射線與法線之間的夾角

A 甚麼是折射? 光線折射時方向會如何改變，視乎光線所通過的界面。 折射線會偏向法線 折射線會偏離法線 光線由空氣進入玻璃 廷展課題 A 甚麼是折射? 光線折射時方向會如何改變，視乎光線所通過的界面。 光線由空氣進入玻璃 光線由玻璃進入空氣 入射線 法線 空氣 玻璃 折射線 入射線 法線 空氣 玻璃 折射線 折射線會偏向法線 折射線會偏離法線

A. 甚麼是折射 – 續三 廷展課題 A 甚麼是折射? 入射線 (垂直於界面) 空氣 玻璃 若入射線垂直於界面，光線並不會改變方向。

實驗 47.2 折射所產生的現象 目的: 觀察一些由光的折射所產生的現象 所需儀器及材料: 燒杯 (1000 mL) 1 筷子 1 硬幣 1 實驗47.2 實驗 47.2 廷展課題 折射所產生的現象 目的: 觀察一些由光的折射所產生的現象 所需儀器及材料: 燒杯 (1000 mL) 1 筷子 1 硬幣 1 水杯 1 長方形玻璃塊 1

1. 把長方形玻璃塊放在一本書上，然後如圖所示斜看書本上的文字。 實驗47.2 第一部分 1 廷展課題 第一部分 透過玻璃塊看書本上的文字 1. 把長方形玻璃塊放在一本書上，然後如圖所示斜看書本上的文字。 玻璃塊 你觀察到甚麼？_________________________________ 書上的文字看起來像是升高了。

實驗47.2 第一部分 2a 廷展課題 2. (a) 我們可利用下圖來解釋以上的觀察結 果。下圖顯示來自書本上文字的光線 如何進入你的眼睛。留意當光線從玻 璃進入空氣時，會發生折射。把折射 線往後延長，直至延線相交於一點， 來自書本上文字的光線會看似來自這 位置。

實驗47.2 第一部分 2a – 續一 廷展課題

2. (b) 由此，試解釋步驟 1 所觀察到的現象。 偏離 高 升高 廷展課題 2. (b) 由此，試解釋步驟 1 所觀察到的現象。 當來自書本文字的光線從玻璃進入空氣時，光線會 _____________ ( 偏向 / 偏離 ) 法線，因此光線看似來自的位置，比書本文字的實際位置為 __________ ( 高 / 低 )，故此文字看來好像 _____________ ( 升高 / 降低 ) 了。 偏離 高 升高

1. 把硬幣放在水杯的底部，然後把你的頭部慢慢往後移，直至剛好看不到硬幣為止。 實驗47.2 第二部分 1 廷展課題 第二部分 水杯中的硬幣 1. 把硬幣放在水杯的底部，然後把你的頭部慢慢往後移，直至剛好看不到硬幣為止。

1. 把硬幣放在水杯的底部，然後把你的頭部慢慢往後移，直至剛好看不到硬幣為止。 實驗47.2 第二部分 1 – 續一 廷展課題 第二部分 水杯中的硬幣 1. 把硬幣放在水杯的底部，然後把你的頭部慢慢往後移，直至剛好看不到硬幣為止。

請你的同學慢慢地把水注入杯內。你觀察到甚麼？________________________________ 實驗47.2 第二部分 2-3 廷展課題 請你的同學慢慢地把水注入杯內。你觀察到甚麼？________________________________ 硬幣再一次在視野中出現。 3. 試完成以下的光線圖，以解釋你的觀察結果。

實驗47.2 第二部分 3 廷展課題

____________________________________ 筷子看起來像是折曲了。 實驗47.2 第三部分 1-2 廷展課題 第三部分 把筷子「折曲」 1. 把燒杯注滿水，然後把筷子放進燒杯中。 2. 如圖所示觀察筷子。 筷子 你觀察到甚麼？ ____________________________________ 筷子看起來像是折曲了。

3. 試完成以下的光線圖，以解釋你的觀察結果。 實驗47.2 第三部分 3 廷展課題 3. 試完成以下的光線圖，以解釋你的觀察結果。

A. 摘要 廷展課題 光線由一種透明物質進入另一種透明物質時，會改變方向，這種現象稱為 _____________。 摘要 折射

B1. 甚麼是透鏡? 廷展課題 B 折射與透鏡 1. 甚麼是透鏡？ 相機 眼鏡 雙筒望遠鏡 放大鏡 透鏡的應用

B1. 甚麼是透鏡? – 續一 廷展課題 B 折射與透鏡 1. 甚麼是透鏡？ 凸透鏡 凹透鏡 中心部分較邊緣厚 中心部分則較邊緣薄

實驗 47.3 利用透鏡折射光線 目的: 觀察光線通過凸透鏡和凹透鏡時所發生的折射 所需儀器及材料: 裝有狹縫板的光線箱 1 低壓電源 1 實驗47.3 實驗 47.3 廷展課題 利用透鏡折射光線 目的: 觀察光線通過凸透鏡和凹透鏡時所發生的折射 所需儀器及材料: 裝有狹縫板的光線箱 1 低壓電源 1 柱面凸透鏡 1 柱面凹透鏡 1

1. (a) 依下圖所示裝配儀器。 狹縫板 光線箱 凸透鏡 安全措施： 接通電源一段時間後， 光線箱會變得很熱，請勿觸摸光線箱。 !

(c) 把光線箱接通電源，然後把一組平行光線射向凸透鏡。 實驗47.3 1b-1c 1. (b) 關上實驗室的燈及拉下窗簾。 (c) 把光線箱接通電源，然後把一組平行光線射向凸透鏡。 光線箱 凸透鏡

光線會 _____________ (會聚/ 發散)。 會聚 實驗47.3 1d 1. (d) 在下圖繪出光線的路徑。 凸透鏡 光線箱 凸透鏡 光線通過凸透鏡後會發生甚麼現象？ 光線會 _____________ (會聚/ 發散)。 會聚

2. 用凹透鏡取代凸透鏡，重複步驟1。試在下圖繪出光線的路徑。 實驗47.3 2 2. 用凹透鏡取代凸透鏡，重複步驟1。試在下圖繪出光線的路徑。 凹透鏡 光線箱 凹透鏡 光線通過凹透鏡後會發生甚麼現象？ 光線會 ____________ (會聚/ 發散)。 發散

B2.透鏡如何折射光線? 廷展課題 B 折射與透鏡 2. 透鏡如何折射光線? 當平行光線通過凸透鏡後，光線便會會聚於一點

B 折射與透鏡 2. 透鏡如何折射光線? 光線聚於一點，這點稱為凸透鏡的焦點。 凸透鏡與焦點之間的距離稱為凸透鏡的焦距。 焦距 焦點 廷展課題 B 折射與透鏡 2. 透鏡如何折射光線? 焦點 焦距 光線聚於一點，這點稱為凸透鏡的焦點。 凸透鏡與焦點之間的距離稱為凸透鏡的焦距。

B2.透鏡如何折射光線? –續二 廷展課題 B 折射與透鏡 2. 透鏡如何折射光線? 當平行光線通過凹透鏡後，光線會發散。

B 折射與透鏡 2. 透鏡如何折射光線? 把發散的光線往後延長，延線會相交於一點，這點稱為凹透鏡的焦點。 廷展課題 B 折射與透鏡 2. 透鏡如何折射光線? 焦點 焦距 把發散的光線往後延長，延線會相交於一點，這點稱為凹透鏡的焦點。 凹透鏡與焦點之間的距離稱為凹透鏡的焦距。

B2.透鏡如何折射光線? –續四 廷展課題 B 折射與透鏡 2. 透鏡如何折射光線? 理解透鏡如何折射光線？

B 折射與透鏡 2. 透鏡如何折射光線? 可把透鏡想像為由很多玻璃塊所組成。 當光線進入透鏡時，光線會偏向法線 廷展課題 2. 透鏡如何折射光線? 可把透鏡想像為由很多玻璃塊所組成。 當光線進入透鏡時，光線會偏向法線

B 折射與透鏡 2. 透鏡如何折射光線? 可把透鏡想像為由很多玻璃塊所組成。 當光線離開透鏡時，光線會偏離法線 廷展課題 2. 透鏡如何折射光線? 可把透鏡想像為由很多玻璃塊所組成。 當光線離開透鏡時，光線會偏離法線

B 折射與透鏡 3. 透鏡所造成的影像 透鏡如何形成不周特質的影像? 放大和倒置的影像 放大和正立的影像 縮小和正立的影像 廷展課題 3. 透鏡所造成的影像 放大和倒置的影像 放大和正立的影像 縮小和正立的影像 透鏡如何形成不周特質的影像?

實驗 47.4 透鏡所形成的影像 目的: 觀察凸透鏡和凹透鏡所形成的影像 所需儀器及材料: 球面凸透鏡 (焦距 = 10 cm) 1 廷展課題 透鏡所形成的影像 目的: 觀察凸透鏡和凹透鏡所形成的影像 所需儀器及材料: 球面凸透鏡 (焦距 = 10 cm) 1 球面凹透鏡 (焦距 = 10 cm) 1 直尺 1

實驗 47.4 第一部分 1 廷展課題 第一部分 凸透鏡所形成的影像 1. 把凸透鏡放在以下字母「F」的正上方，並與字母保持5 cm 的距離。透過凸透鏡觀察該字母，並慢慢地把凸透鏡移近或移離字母，直至看到字母「F」的清晰影像。

字母的影像是 _______________ (放大/ 縮小)和 ____________ (正立/ 倒置)。 放大 正立 實驗 47.4 第一部分 1-2 廷展課題 細心觀察所形成的影像。 字母的影像是 _______________ (放大/ 縮小)和 ____________ (正立/ 倒置)。 放大 正立 2. 把凸透鏡放在距離字母「F」15 cm 的位置，並重複步驟1。 細心觀察所形成的影像。 字母的影像是 ______________ (放大/ 縮小) 和 ____________ (正立/ 倒置)。 放大 倒置

3. 把凸透鏡放在距離字母「F」25 cm 的位置，再次重複步驟1。 實驗 47.4 第一部分 3 廷展課題 3. 把凸透鏡放在距離字母「F」25 cm 的位置，再次重複步驟1。 細心觀察所形成的影像。 字母的影像是 _____________ (放大/ 縮小)和 ____________ (正立/ 倒置)。 縮小 倒置

實驗 47.4 第二部分 1 廷展課題 第二部分 凹透鏡所形成的影像 1. 把凹透鏡放在以下字母「F」的正上方，並與字母保持5 cm 的距離。透過凹透鏡觀察該字母，並調整眼睛和凹透鏡之間的距離，直至看到字母「F」的清晰影像。

字母的影像是 _____________ (放大/ 縮小) 和 ____________ (正立/ 倒置)。 縮小 正立 實驗 47.4 第二部分 1-2 廷展課題 細心觀察所形成的影像。 字母的影像是 _____________ (放大/ 縮小) 和 ____________ (正立/ 倒置)。 縮小 正立 2. 把凹透鏡放在距離字母「F」15 cm 的位置，並重複步驟1。 細心觀察所形成的影像。 字母的影像是 _____________ (放大/ 縮小) 和 ____________ (正立/ 倒置)。 縮小 正立

3. 把凹透鏡放在距離字母「F」25 cm 的位置，再次重複步驟1。 實驗 47.4 第二部分 3 廷展課題 3. 把凹透鏡放在距離字母「F」25 cm 的位置，再次重複步驟1。 細心觀察所形成的影像。 字母的影像是 _____________ (放大/ 縮小)和 ____________ (正立/ 倒置)。 縮小 正立

B 折射與透鏡 3. 透鏡所造成的影像 凸透鏡和凹透鏡均可形成與物體大小不同的影像，可以這樣形容所形成的影像: 放大 – 形成的影像比本體大 廷展課題 B 折射與透鏡 3. 透鏡所造成的影像 凸透鏡和凹透鏡均可形成與物體大小不同的影像，可以這樣形容所形成的影像: 放大 – 形成的影像比本體大 縮小 – 形成的影像比本體大

B 折射與透鏡 凸透鏡 凹透鏡 可以形成 - 放大了的影像 - 縮小了的影像 - 跟物體同樣大小的影像 只可以形成 - 縮小了的影像 廷展課題 B 折射與透鏡 教學筆記 以凸透鏡來說，所形成的影像的大小都以物體跟凸透鏡之間的距離來決定 (f – 焦點 u – 物體跟凸透鏡之間的距離) u < 2f  放大了的影像 u = 2f  跟物體同樣大小的影像 u > 2f  縮小了的影像 凸透鏡 凹透鏡 可以形成 - 放大了的影像 - 縮小了的影像 - 跟物體同樣大小的影像 只可以形成 - 縮小了的影像 放於物體前某些距離時

B 折射與透鏡 放大率 = 像高 (影像的大小) 物高 (物體的大小) 我們可以利用放大率來比較物體與其影像的大小。 放大率 廷展課題 B 折射與透鏡 放大率 = 像高 (影像的大小) 物高 (物體的大小) 我們可以利用放大率來比較物體與其影像的大小。 放大率 影像大於物體 (即放大) 大於1 影像的大小與物體相同 等於1 影像小於物體 (即縮小) 小於1

B 折射與透鏡 以下是一些利用上述公式計算放大率的例子。 例子 a 1 單位 像高 = 1 單位 物高 = 2 單位 放大率 廷展課題 B 折射與透鏡 以下是一些利用上述公式計算放大率的例子。 例子 a 1 單位 像高 = 1 單位 物高 = 2 單位 放大率 = 像高 / 物高 =0.5 影像小於物體

B 折射與透鏡 像高 (影像的大小) 放大率 = 物高 (物體的大小) 例子 b 像高 = 2 單位 物高 = 2 單位 放大率 = 1 廷展課題 B 折射與透鏡 放大率 = 像高 (影像的大小) 物高 (物體的大小) 例子 b 像高 = 2 單位 影像的大小與物體相同 物高 = 2 單位 放大率 = 1

B 折射與透鏡 像高 (影像的大小) 放大率 = 物高 (物體的大小) 例子 c 像高 = 4 單位 物高 = 2 單位 放大率 = 2 廷展課題 B 折射與透鏡 放大率 = 像高 (影像的大小) 物高 (物體的大小) 例子 c 像高 = 4 單位 影像小於物體 物高 = 2 單位 放大率 = 2

B. 摘要 廷展課題 平行光線通過凸透鏡後會會聚於焦點。 平行光線通過凹透鏡後會看似從焦點發散出來。 摘要

B. 摘要 – 續一 廷展課題 凸透鏡可形成放大的影像。 凹透鏡所形成的影像必定是縮小的。 摘要

C. 透鏡的應用 廷展課題 C 透鏡的應用 透鏡可以折射光線，並形成與物體大小不同的影像，人們利用透鏡這些特性製造了很多有用的工具和儀器。

C1. 放大鏡 廷展課題 C 透鏡的應用 1. 放大鏡 放大鏡是一塊凸透鏡 可產生放大的影像

C2. 顯微鏡 廷展課題 C 透鏡的應用 2. 顯微鏡 凸透鏡 光線 簡單的光學顯微鏡 由兩塊凸透鏡組成 可以產生一個放大了數百倍的影像

C2. 顯微鏡 – 續一 廷展課題 C 透鏡的應用 2. 顯微鏡 可用來觀察非常細小的物體。 顯微鏡 (X400)

實驗 47.5 自製顯微鏡 目的: 利用兩塊凸透鏡製作顯微鏡 所需儀器及材料: 燈箱 1 半透明屏幕 1 附有鏡座的凸透鏡 2 廷展課題 實驗47.5 實驗 47.5 廷展課題 自製顯微鏡 目的: 利用兩塊凸透鏡製作顯微鏡 所需儀器及材料: 燈箱 1 附有鏡座的凸透鏡 2 半透明屏幕 1

1. 依下圖所示裝配儀器。 燈箱 附有鏡座的凸透鏡 半透明屏幕 安全措施： 接通電源一段時間後，光線箱會變得很熱，請勿觸摸光線箱。 ! 實驗47.5 1 廷展課題 1. 依下圖所示裝配儀器。 安全措施： 接通電源一段時間後，光線箱會變得很熱，請勿觸摸光線箱。 ! 燈箱 附有鏡座的凸透鏡 半透明屏幕

接通燈箱的電源，然後移動屏幕，直至屏幕上產生一個字母「F」的清晰影像，影像應是放大及倒立的。 實驗47.5 2 廷展課題 接通燈箱的電源，然後移動屏幕，直至屏幕上產生一個字母「F」的清晰影像，影像應是放大及倒立的。

把另一塊凸透鏡放置在屏幕後5 cm 的位置，透過這塊凸透鏡觀看屏幕上的影像，並移動凸透鏡，直至看見清晰的影像。 實驗47.5 3 廷展課題 把另一塊凸透鏡放置在屏幕後5 cm 的位置，透過這塊凸透鏡觀看屏幕上的影像，並移動凸透鏡，直至看見清晰的影像。 5 cm

4. 移開屏幕，把燈箱換成書本，然後觀察書本上的文字。 實驗47.5 4 廷展課題 4. 移開屏幕，把燈箱換成書本，然後觀察書本上的文字。 影像是 ____________ (放大/ 縮小) 和 ____________ (正立/ 倒置)。 放大 倒置

C. 摘要 廷展課題 凸透鏡可應用於放大鏡及顯微鏡。 摘要

(a) 光線通過兩種不同的透明物質時，必定會改變前進的方向。 測試站 47.1 1a-1b 廷展課題 測試站 47.1 細閱以下句子，正確的在方格內填上「T」，不正確的則填上「F」。 (a) 光線通過兩種不同的透明物質時，必定會改變前進的方向。 F (b) 凸透鏡所產生的影像必定是放大的。 F

(d) 若凸透鏡所產生的影像大小與物體相同時，放大率為零。 測試站 47.1 1c-1d 廷展課題 測試站 47.1 細閱以下句子，正確的在方格內填上「T」，不正確的則填上「F」。 (c) 凹透鏡所產生的影像必定是縮小的。 T (d) 若凸透鏡所產生的影像大小與物體相同時，放大率為零。 F

測試站 47.1 2 廷展課題 測試站 47.1 一條光線由空氣進入水中，下列哪項最 能顯示光線在水中的路徑？ C

測試站 47.1 3 廷展課題 測試站 47.1 3. 一名男孩正站在泳池中。 觀察者

(a) 在上圖中繪畫兩條光線，以顯示來自男孩腿部最下方的光如何進入觀察者的眼睛。 廷展課題 測試站 47.1 3. 觀察者 觀察者 (a) 在上圖中繪畫兩條光線，以顯示來自男孩腿部最下方的光如何進入觀察者的眼睛。

(b) 從觀察者看來，男孩的腿會比其實際的長度為長、短、還是長度相同？ _______________________________ 短 廷展課題 測試站 47.1 3. 觀察者 觀察者 (b) 從觀察者看來，男孩的腿會比其實際的長度為長、短、還是長度相同？ _______________________________ 短