高考物理總復(fù)習(xí) 第十三章 第一講 光的折射 全反射 光的波動性課件 新人教版選修34

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1、考綱要求考綱要求考綱解讀考綱解讀光的折射定律光的折射定律 折射率折射率 全反射、光導(dǎo)纖維全反射、光導(dǎo)纖維光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象象 實(shí)驗(yàn)：測定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)：測定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測光的實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測光的波長波長理解光的折射定律和折射率的理解光的折射定律和折射率的概念概念全反射現(xiàn)象和臨界角的計(jì)算為復(fù)習(xí)全反射現(xiàn)象和臨界角的計(jì)算為復(fù)習(xí)重點(diǎn)重點(diǎn)掌握光的折射和全反射的應(yīng)用，如掌握光的折射和全反射的應(yīng)用，如光導(dǎo)纖維、棱鏡和光的色散光導(dǎo)纖維、棱鏡和光的色散掌握光的折射率與光的頻率的關(guān)系掌握光的折射率與光的頻率的關(guān)系及光的傳播速度、波長在介質(zhì)中的及光的傳播速度、波長在介

2、質(zhì)中的變化變化掌握雙縫干涉、薄膜干涉、光的衍掌握雙縫干涉、薄膜干涉、光的衍射、光的偏振現(xiàn)象的原理和日常生射、光的偏振現(xiàn)象的原理和日常生活及科技應(yīng)用活及科技應(yīng)用.(對應(yīng)學(xué)生用書P222)一、光的折射1定義：光線從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象叫做光的折射現(xiàn)象2.折射定律：折射光線與入射光線和法線處在同一平面內(nèi)；折射光線與入射光線分居法線兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比3.折射率：光從真空射入某種介質(zhì)，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫做介質(zhì)的折射率表示為nsin/sinr.實(shí)驗(yàn)證明，介質(zhì)的折射率等于光在真空中與在該介質(zhì)中的傳播速度之比，即nc/v.任何介質(zhì)的折射率都大于1.

3、兩種介質(zhì)相比較，折射率較大的介質(zhì)叫做光密介質(zhì)，折射率較小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì)對不同的介質(zhì)來說，光的傳播速度是不同的，因而介質(zhì)的折射率是不同的，物理學(xué)中用折射率來反映介質(zhì)使光偏折的性質(zhì)任何介質(zhì)的折射率均大于1，空氣的折射率近似等于1.在畫光的折射的光路圖時(shí)，一定要注意是否滿足發(fā)生全反射的條件，即入射角大于等于臨界角和光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，光路圖中則沒有折射光線，只有入射光線和反射光線，此時(shí)若畫出折射光線則是錯(cuò)誤的只有當(dāng)薄膜的厚度很小時(shí)，在薄膜的前、后兩個(gè)表面的反射光才是相干光，這也是采用分光法來獲得的相干光源因?yàn)楸∧じ缮媸欠瓷涔獾寞B加產(chǎn)生的，所以要觀察薄膜干涉條紋，應(yīng)該從光源和薄膜一側(cè)觀察，注

4、意干涉條紋產(chǎn)生在薄膜的表面上四、光的衍射1.光離開直線路徑繞到障礙物陰影里的現(xiàn)象叫光的衍射2.發(fā)生明顯衍射的條件：只有在障礙物或孔的尺寸比光的波長小或者跟波長差不多的條件下，才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象3.泊松亮斑：當(dāng)光照到不透光的小圓板上時(shí)，在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑(在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán))五、光的偏振1.偏振：光波只沿某一特定的方向振動，稱為光的偏振2.自然光：太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包括在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各個(gè)方向振動的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫做自然光3.偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿一個(gè)特定方向振動的光，叫做偏振光光的偏振證明光是橫波自

5、然光通過偏振片后，就得到了偏振光2三棱鏡對光路的控制通過玻璃棱鏡光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底面偏折，如下圖所示要點(diǎn)二各色光特點(diǎn)對比表(對同一種介質(zhì)) 顏色顏色紅橙黃綠藍(lán)靛紫紅橙黃綠藍(lán)靛紫頻率頻率低低高高折射率折射率小小大大速度速度大大小小波長波長大大小小臨界角臨界角大大小小色光色光紫紫藍(lán)藍(lán)綠綠黃黃橙橙紅紅折射率折射率1.5321.5281.5191.5171.5141.513臨界角臨界角40.7540.8847.1741.2341.3441.37A.紫光最先消失，最后剩下紅光和橙光B紫光最先消失，最后剩下黃光、橙光和紅光C紅光最先消失，最后剩下紫光和藍(lán)光D紅光最先消失，最后剩下紫光解析各

6、種色光均以相同的入射角射向某種介質(zhì)時(shí)，由于介質(zhì)對不同色光的折射率不同，所以折射角就不同介質(zhì)對它的折射率越大，在AB界面上折射時(shí)的折射角越小，而在AC界面上對應(yīng)的入射角越大當(dāng)入射角減小時(shí)，折射光在AC面上的入射角增大當(dāng)入射角減為零時(shí)，所有光線到AC面上時(shí)入射角均為41.30，結(jié)合上表可知：紫、藍(lán)、綠、黃四色光均在AC面發(fā)生全反射，且紫光最先消失，故A選項(xiàng)正確答案A要點(diǎn)三衍射與干涉的比較如下圖所示的4種明暗相間的條紋，分別是紅光、藍(lán)光各自通過同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(灰黑色部分表示亮紋)則在下面的四個(gè)圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是()A紅

7、黃藍(lán)紫 B紅紫藍(lán)黃C藍(lán)紫紅黃 D藍(lán)黃紅紫解析雙縫干涉條紋平行等距，且波長越大，條紋間距越大，而紅光波長大于藍(lán)光波長，故第一幅圖為紅光，第三幅圖為藍(lán)光；又由于黃光波長比紫光波長大，故第四幅圖為黃光的衍射圖樣；第二幅為紫光的衍射圖樣答案B(對應(yīng)學(xué)生用書P223)題型一干涉現(xiàn)象的分析(1)相干光源的兩列光波到達(dá)某點(diǎn)的路程差為波長的整數(shù)倍時(shí)，該處光相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋；光到達(dá)某點(diǎn)的路程差為半波長的奇數(shù)倍時(shí)，該處光互相減弱，出現(xiàn)暗條紋故雙縫干涉中央條紋為亮條紋(2)雙縫干涉是等間距的，相鄰亮紋(或暗紋)間的距離與波長成正比(裝置已確定的情況下)利用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)可測量光波的波長例1(1)(2010江蘇高考

8、)激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特點(diǎn)，在科學(xué)技術(shù)的日常生活中應(yīng)用廣泛下面關(guān)于激光的敘述正確的是_A激光是縱波B頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長相同C兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D利用激光平行度好的特點(diǎn)可以測量月球到地球的距離(2)如圖所示，在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，激光的波長為5.30107 m，屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為7.95107 m，則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是_(選填“明條紋”或“暗條紋”)現(xiàn)改用波長為6.30107 m的激光進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將_(選填“變寬”、“變窄”或“不變”)思路誘導(dǎo)(1)產(chǎn)生干涉的條件是什么？(2)出現(xiàn)明暗條件分別是什么？答

9、案(1)D(2)暗條紋變寬在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差x0.6 m，若分別用頻率為f15.01014 Hz和f27.51014 Hz的單色光垂直照射雙縫，則P點(diǎn)出現(xiàn)明、暗條紋的情況是()A用頻率為f1的單色光照射時(shí)，出現(xiàn)明條紋B用頻率為f2的單色光照射時(shí)，出現(xiàn)明條紋C用頻率為f1的單色光照射時(shí)，出現(xiàn)暗條紋D用頻率為f2的單色光照射時(shí)，出現(xiàn)暗條紋題型二折射定律及折射率的應(yīng)用光的折射問題的分析方法：光的折射問題涉及的主要類型有光路作圖、估算視深、折射率的測定、全反射判斷、色散及相關(guān)計(jì)算等在分析解題時(shí)，首先要注意確定臨界角，看是否會發(fā)生全反射；其次注意根據(jù)折射定律及相應(yīng)規(guī)律，作出光路

10、圖；最后運(yùn)用有關(guān)公式或幾何關(guān)系進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算總之，要注重問題的條件分析，綜合運(yùn)用相關(guān)知識求解應(yīng)用光的折射定律解題的一般思路(1)一定要畫出比較準(zhǔn)確的光路圖，分析邊界光線或臨界光線；(2)利用幾何關(guān)系和光的折射定律求解；(3)注意在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的題型三光的全反射綜合問題解答全反射類問題時(shí)要抓住發(fā)生全反射的條件，利用好光路圖中的臨界光線，準(zhǔn)確判斷出全反射的光路是解題的關(guān)鍵因此解題時(shí)應(yīng)根據(jù)題意分析光路，即入射點(diǎn)、入射光線、全反射光線，作出光路圖，根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算反射角、折射角、臨界角，算一步畫一步、畫一步再根據(jù)需要算一步，把計(jì)算和作圖有機(jī)地結(jié)合起來一般地，題設(shè)要求光線射出的范圍類問題，都是通過臨

11、界角先找出臨界光線，然后再依據(jù)幾何關(guān)系，求得光線射出的范圍例3(10分)(2011保定調(diào)研)如右圖所示，一束截面為圓形(半徑為R)的平行復(fù)色光垂直射向一玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個(gè)圓形彩色亮區(qū)已知玻璃半球的半徑為R，屏幕S至球心的距離為D(D3R)，不考慮光的干涉和衍射，試問：(1)在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的最外側(cè)是什么顏色？(2)若玻璃半球?qū)?1)中色光的折射率為n，請你求出圓形亮區(qū)的最大半徑思路誘導(dǎo)解答此題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)依據(jù)不同色光的折射率分析外側(cè)光色(2)作出邊界光線的傳播光路，據(jù)光的全反射及相關(guān)幾何知識求解最大半徑(2012云南省建水一中月考)如圖所示，空氣中有一

12、折射率為的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為90、半徑為R的扇形OAB.一束平行于橫截面，以45入射角照射到OA上，OB不透光若只考慮首次入射到圓弧AB上的光，則AB上有光透出部份的弧長是多少？請畫出光路圖(對應(yīng)學(xué)生用書P225)易錯(cuò)點(diǎn)：不能綜合運(yùn)用光的折射規(guī)律和全反射的條件一玻璃磚橫截面如圖所示，其中ABC為直角三角形(AC邊未畫出)，AB為直角邊，ABC45；ADC為一圓弧，其圓心在BC邊的中點(diǎn)此玻璃的折射率為1.5.P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏若一束寬度與AB邊長度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚，則()A從BC邊折射出一束寬度與BC邊長度相等的平行光B屏上有一亮區(qū)，其寬度小于A

13、B邊的長度C屏上有一亮區(qū)，其寬度等于AC邊的長度D當(dāng)屏向遠(yuǎn)離玻璃磚的方向平行移動時(shí)，屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大易錯(cuò)分析不會畫光路圖，找不出入射角、折射角，不能判定是否能發(fā)生全反射現(xiàn)象，以至于畫不出在屏上的亮度區(qū)域，錯(cuò)選A項(xiàng)，漏選B項(xiàng)如右圖所示，兩塊足夠長、上下表面平行的玻璃磚M、N平行放置，且對同種色光的折射率nMnN，兩束單色光a、b在M的上表面的同一點(diǎn)入射，經(jīng)折射后形成復(fù)合光束c，則下列說法正確的是()Ab光在玻璃磚M或N的下表面可能會發(fā)生全反射Ba光從玻璃磚N下表面射出時(shí)的光線一定與其在M上表面的入射光線平行Ca光的頻率比b光的頻率低D經(jīng)玻璃磚N折射后a光在b光的右側(cè)解析不論折射率多

14、大，光能從平行玻璃磚的上表面射入，就一定能從下表面射出，且出射光線平行于入射光線，不會發(fā)生全反射，A錯(cuò)B對；由題圖可知，玻璃磚M對a光的折射率比b光小，折射率小的光的頻率低，即a光的頻率比b光的頻率低，C正確；兩光束從M射出后與各自的入射光線平行，射入玻璃磚N后a光在b光左側(cè)，所以從玻璃磚N射出時(shí)仍然是a光在b光左側(cè)，如右圖所示，D錯(cuò)答案BC(對應(yīng)學(xué)生用書P225)1(2010上海高考)聲波能繞過某一建筑物傳播而光波卻不能繞過該建筑物，這是因?yàn)?)A聲波是縱波，光波是橫波B聲波振幅大，光波振幅小C聲波波長較長，光波波長很短D聲波波速較小，光波波速很大解析障礙物與波長相差不多時(shí)，波的衍射現(xiàn)象最明

15、顯，對于一般的建筑物來說，它的尺寸與聲波的波長接近，所以聲波能繞過建筑物. 光波的波長遠(yuǎn)小于一般的建筑物的尺寸，很難發(fā)生衍射現(xiàn)象，所以，光波不容易繞過它答案C3登山運(yùn)動員在登雪山時(shí)要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長時(shí)間被紫外線照射，否則將會嚴(yán)重地?fù)p傷視力. 有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對眼睛傷害的眼鏡. 他選用的薄膜材料的折射率為n1.5，所要消除的紫外線的頻率為v8.11014 Hz.(1)他設(shè)計(jì)的這種“增反膜”所依據(jù)的原理是_(2)這種“增反膜”的厚度是多少？(3)請判斷以下有關(guān)薄膜干涉的說法正確的是()A薄膜干涉說明光具有波動性B如果薄膜的厚度不同，產(chǎn)生的干涉條紋一定不平行C干涉條紋一定是彩色的D利用薄膜干涉也可以“增透答案(1)兩反射光疊加后加強(qiáng)(2)1.23107 m(3)A、D4如右圖所示是一種折射率n1.5的棱鏡，現(xiàn)有一束光線沿MN的方向射到棱鏡的AB界面上，入射角的正弦值為sini0.75.求：(1)光在棱鏡中傳播的速率；(2)通過計(jì)算說明此束光線射出棱鏡后的方向并畫出光路圖(不考慮返回到AB面上的光線)