人教版高考總復習物理13-1

1、1理解折射、折射率、全反射、臨界角、色散的基本概念，掌握折射定律 2會用文字敘述光的干涉和衍射，并能夠熟練地運用它們解決有關現象和問題,能力解讀,熟練利用反射定律、折射定律及光路可逆作光路圖加深對折射率、全反射、臨界角概念的理解并能結合實際，解決問題同時應注意對物理規(guī)律的理解和對物理現象、物理情景和數學幾何知識結合的分析能力的培養(yǎng) 物理光學部分應遵循歷史發(fā)展線索，理解干涉、衍射、偏振等現象，并能解釋生活中的相關物理現象光的偏振、激光這些內容，與生產、生活、現代科技聯系密切，應學以致用,備考策略,第一單元光的折射、全反射 光的波動性,光的折射：光從一種介質射入另一種介質中，在兩種介質的界面處，發(fā)

2、生改變，這種現象叫光的折射 光的折射定律：折射光線、法線、入射光線都在 ；折射光線和入射光線分居在兩側；入射角的正弦值與折射角的正弦值的比值，即 n(常量),傳播方向,同一個平面內,法線,恒定,考點梳理,折射率：光從空氣或真空進入某種介質中，入射角的和折射角的正弦值之比，叫該介質的折射率，即n .介質的折射率等于光在的速度c與光在該介質中的傳播速度v的比值，即n .,真空中,正弦值,1光密介質和光疏介質 兩種介質相比較，折射率的介質叫光密介質，折射率的介質叫光疏介質 2臨界角(C)：折射角等于 時的入射角叫臨界角當光線從某種介質射向真空(或空氣)時的臨界角的正弦值為sinC.,大,90,小,3

3、全反射：光從光密介質射向光疏介質時，如果入射角大于或等于臨界角，折射光線消失，只產生反射的現象叫全反射 4產生全反射的條件： (1)光要從進入 ，此時折射角大于入射角 (2)入射角要 或等于臨界角,光密介質,光疏介質,大于,1光的色散：通過三棱鏡后，出射光束變?yōu)?七色光的光束，這種現象叫光的色散 2光譜：由七色光組成的 稱光譜 3棱鏡 (1)含義：截面是 的玻璃儀器，可以使光發(fā)生色散，白光的色散表明：各色光在同一介質中的 不同,白光,紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫,光帶,三角形,折射率,(2)三棱鏡對光線的作用：改變光的傳播方向 光密三棱鏡：當光線從一側面射入，從另一側面射出時，光線兩次均向底面偏

4、折 光疏三棱鏡：當光線從一側面射入，從另一側面射出時，光線兩次均向頂角偏折 全反射棱鏡(等腰直角棱鏡)：當光線從一直角邊 射入時，在斜邊發(fā)生全反射，從另一直角邊垂直射出當光線垂直于斜邊射入時，在發(fā)生全反射后又垂直于斜邊射出,垂直,兩直角邊,全反射棱鏡對光路的控制如圖1所示 圖1,全反射棱鏡的優(yōu)點：全反射棱鏡和平面鏡在改變光路方面，效果是相同的，相比之下，全反射棱鏡成像更 ，光能損失更 (3)三棱鏡成像：當物體發(fā)出的光線從三棱鏡的一側面射入，從另一側面射出時，逆著出射光線可以看到物體的,清晰,少,虛像,1雙縫干涉 (1)干涉現象 兩列光波在空間相遇時發(fā)生疊加，在某些區(qū)域總加強，在另外一些區(qū)域總減

5、弱，從而出現的現象叫光的干涉現象 (2)產生干涉的條件 兩個振動情況總是 的波源叫相干波源，只有 發(fā)出的光互相疊加，才能產生干涉現象，在屏上出現穩(wěn)定的亮暗相間的條紋,亮暗相間的條紋,相同,相干波源,2薄膜干涉 (1)薄膜干涉的成因 由薄膜的反射的兩列光波疊加而成劈形薄膜干涉可產生 的條紋 (2)薄膜干涉的應用 增透膜：透鏡和棱鏡表面的增透膜的厚度是入射光在薄膜中波長的 .,前、后表面,平行相間,檢查平整程度：待檢平面和標準平面之間的楔形空氣薄膜，用單色光進行照射，入射光從空氣膜的上、下表面反射出兩列光波，形成干涉條紋待檢平面若是平的，空氣膜厚度相同的各點就位于同一條直線上，干涉條紋是平行的；反

6、之，干涉條紋有現象,彎曲,1光的衍射現象 光在遇到 時，偏離直線傳播方向而照射到的現象叫做光的衍射 2光發(fā)生明顯衍射現象的條件 當孔或障礙物的尺寸比光波波長，或者跟波長 時，光才能發(fā)生明顯的衍射現象,障礙物,小,差不多,陰影區(qū)域,3各種衍射圖樣 (1)單縫衍射：中央為，兩側有明暗相間的條紋，但間距和亮度不同，白光衍射時，中央仍為白色，最靠近中央的是，最遠離中央的是 (2)圓孔衍射：明暗相間的不等距 (3)泊松亮斑：光照射到一個 的圓板后，在圓板的陰影中心出現的亮斑，這是光能發(fā)生衍射的有力證據之一,亮條紋,紅光,圓環(huán),半徑很小,紫光,1內容：麥克斯韋根據電磁波與光在真空中的 相同，提出光在本質上

7、是一種電磁波， 用實驗證明了光的電磁說的正確性 2電磁波譜：電磁波按波長由大到小的順序排列為：無線電波、 、 、紫外線、 、射線,赫茲,傳播速度,紅外線,可見光,X射線,1光的偏振：沿著各個方向振動的光波強度都相同的光叫 通過后只剩下沿某一方向振動的光叫偏振光 2光的偏振證明了光是一種 波,自然光，自然光,偏振片,橫,要點精析,1在光的反射和全反射現象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的 2光線射向兩種介質的界面上時，往往同時發(fā)生光的折射和反射現象，但在全反射現象中，只發(fā)生全反射，不發(fā)生折射折射角等于90時，實際上就已經沒有折射光線了,3光導纖維：簡稱“光纖”，它是非常細的特制玻璃絲(直徑在

8、幾微米到一百微米之間)，由內芯和外套兩層組成內芯的折射率比外套的大，光在內芯中傳播時，在內芯與外套的界面上發(fā)生全反射，使反射光的能量最強，實現遠距離傳送，因此，光信號能攜帶著數碼信息、電視圖象、聲音等沿著光纖傳輸到很遠的地方，實現光纖通信,(1)干涉和衍射是波的特征，波長越長，干涉和衍射現象越明顯在任何情況下都可以發(fā)生衍射現象，只是存在明顯與不明顯的差別 (2)衍射現象說明“光沿直線傳播”只是近似規(guī)律，只有在光的波長比障礙物小得多時，光才可以看做是沿直線傳播的,1雙縫干涉 雙縫S1、S2之間距離為d，雙縫到屏間的距離為L，屏上一點P到雙縫距離分別為r1和r2，由圖可知雙縫S1和S2到屏上P的路

9、程差為x(光程差)xr2r1 (1)若光程差x是波長的整數倍，即xn(n0,1,2,3)，P點將出現亮條紋，如圖2甲所示,圖2,2薄膜干涉 (1)薄膜特點：如圖3所示，由于重力作用，皂膜上薄下厚 (2)相干光線：薄膜前表面AA和后表面BB的反射光線疊加,圖3,(3)亮紋條件：在P1、P2處，薄膜厚度的2倍為前后表面反射光的光程差，當光程差等于波長整數倍時，形成亮條紋 (4)暗紋條件：在Q處，光程差等于半波長的奇數倍時，形成暗條紋,1檢查精密零件的表面是否平整 將被檢查平面和放在上面的透明標準樣板的一端墊一薄片，使樣板的標準平面與被檢查平面間形成一個楔形空氣薄層，單色光從上面照射，入射光在空氣層

10、的上表面a和下表面b反射出兩列光波疊加，從反射光中看到干涉條紋，根據干涉條紋的形狀來確定被查工作表面的情況，如圖4所示,圖4,2增透膜 在光學元件(透鏡、棱鏡)的表面涂上一層薄膜(如氟化鎂)，當薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長的 時，在薄膜的兩個面上的反射光的光程差恰好等于半波長，因而相互抵消，達到減小反射光、增大透射光強度的目的,1除了直接從光源發(fā)出的光外，日常生活中遇到的光大都是偏振光 2偏振光的產生方式 (1)偏振片只讓某一方向振動的光通過，其他振動方向的光被吸收 (2)通過兩個共軸的偏振片觀察自然光，第一個偏振片的作用是把自然光變成偏振光，叫起偏器第二個偏振片的作用是檢驗光是否為偏振光，

11、叫檢偏器,(3)自然光射到兩種介質的界面上，如果光入射的方向合適，使反射光和折射光之間的夾角恰好是90，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直,3偏振光的理論意義及應用 (1)理論意義：光的干涉和衍射現象充分說明了光是波，但不能確定光波是橫波還是縱波光的偏振現象說明光波是橫波 (2)應用：照相機鏡頭、立體電影、消除車燈眩光等,偏振片并非刻有狹縫，而是具有一種特征，即存在一個透振方向，只讓平行于該方向振動的光通過，其他振動方向的光被吸收了,典例剖析,【例1】 一半徑為R的1/4球體放置在水平面上，球體由折射率為 的透明材料制成現有一束位于過球心O的豎直平面內的光線，平行于桌面射到球體表面上

12、，折射入球體后再從豎直表面射出，如圖5所示已知入射光線與桌面的距離為 R/2，求出射角.,分析：本題涉及兩次折射現象，解答本題應先由幾何知識確定入射角大小，再由折射定律完成運算,圖5,圖6,答案：60,高分通道 本題考查光的折射定律及其應用，解答的關鍵是正確畫出光路圖，利用幾何關系結合折射定律進行計算,變式1：一個圓柱形筒，直徑12 cm，高16 cm.人眼在筒側上方某處觀察，所見筒側的深度為9 cm，當筒中裝滿液體時，則恰能看到筒側的最低點求： (1)此液體的折射率； (2)光在此液體中的傳播速度,圖7,圖8,圖9,圖10,高分通道 解答這一類問題要抓住折射定律和發(fā)生全反射的條件這個關鍵在分

13、析、研究光路時，常要假設某一條光線恰能符合題意要求，再據此畫出其反射、折射或全反射的光路圖，作出推斷或求解,圖11,圖12,該折射光線與棱鏡AC面夾角為45； 又因為從AC面反射的光線第二次射到AB面上時，由幾何關系知其入射角為0， 從AB面上折射出的光線與AB界面夾角為90，B、D正確 答案：BD,【例3】如圖13，在雙縫干涉實驗中，光源發(fā)出波長為6.0107m的橙光時，在光屏上獲得明暗相間的橙色干涉條紋在屏上的A點恰是中央一側的第二條亮條紋，現改用頻率為6.251014Hz的光，則在屏上A點應出現明條紋還是暗條紋？,圖13,答案：暗條紋,變式3：如圖14所示，在雙縫干涉實驗中，S1和S2為

14、雙縫，P是光屏上的一點，已知P點與S1、S2距離之差為2.1106m，分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實驗，問P點是亮條紋還是暗條紋？,圖14,(1)已知A光在折射率為n1.5的介質中波長為4107m. (2)已知B光在某種介質中波長為3.15107m，當B光從這種介質射向空氣時，臨界角為37. (3)若讓A光照射S1，B光照射S2，試分析光屏上能觀察到的現象,答案：(1)暗(2)亮(3)只能觀察到亮光,【例4】利用薄膜干涉的原理可以用干涉法檢查平面和制造增透膜，回答以下兩個問題： 圖15,(1)用如圖15的裝置檢查平面時，是利用了哪兩個表面反射光形成的薄膜干涉圖樣？ (2)為了減少光

15、在透鏡表面由于反射帶來的損失，可在透鏡表面涂上一層增透膜，一般用折射率為1.38的氟化鎂，為了使波長為5.52107m的綠光在垂直表面入射時使反射光干涉相消，求所涂的這種增透膜的厚度？,答案：(1)b、c表面(2)1107m,高分通道 (1)薄膜干涉是利用了光在空氣膜前后表面的反射光疊加形成的 (2)增透膜的厚度為某種色光在膜中波長的 時，增透膜起到對該種色光增透的作用,變式4：如圖16所示為一顯示薄膜干涉現象的實驗裝置，P是附有肥皂膜的鐵絲圈，S是一點燃的酒精燈，往火焰上灑些鹽后，在肥皂膜上觀察到的干涉圖樣應是下圖中的(),圖16,解析：酒精燈發(fā)出的光在肥皂膜前后兩個表面上反射后疊加，形成干

16、涉圖樣，兩列反射光疊加時的路程差與肥皂膜的厚度有關，相同厚度處路程差相同，而同一條明條紋(或暗條紋)上路程差也相同，肥皂膜豎起時同一水平線的膜厚度相同故肥皂膜上的明(暗)條紋是一些水平的平行直線，即正確答案為D. 答案：D,1如圖17所示的長直光纖，柱芯為玻璃，外層以折射率較玻璃為低的介質包覆若光線自光纖左端進入，與中心軸的夾角為，則下列有關此光線傳遞方式的敘述，何者正確？ (),圖17,隨堂檢測,A不論為何，光線都不會發(fā)生全反射 B不論為何，光線都會發(fā)生全反射 C夠小時，光線才會發(fā)生全反射 D夠大時，光線才會發(fā)生全反射 解析：發(fā)生全反射的條件之一是入射角i要大于或等于臨界角C，即光線傳播到光

17、纖側面時的入射角i應滿足i90C，90C，故選C項 答案：C,2抽制細絲時可用激光監(jiān)控其粗細，如圖18所示，激光束越過細絲時產生的條紋和它通過遮光板的同樣寬度的窄縫規(guī)律相同，則 () A這是利用光的干涉現象 B這是利用光的偏振現象 C如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲粗了 D如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲細了,圖18,解析：解決本題的關鍵是弄清楚這是利用了光的干涉現象還是利用了光的衍射現象，這就要求同學們仔細審題，挖掘關鍵詞語，題干當中明確敘述“激光束越過細絲時產生的條紋和它通過遮光板的同樣寬度的窄縫規(guī)律相同”，充分說明了它符合衍射的規(guī)律，因此是利用了衍射現象這樣就較易選出正確答案 由于是激光束過細絲，也就是通過障礙物，所以為光的衍射現象當抽制的絲細了的時候，絲的直徑較接近激光的波長，衍射現象明顯故D正確 答案：D,3如圖19所示，空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的均勻透明柱體，其內圓半徑為r，外圓半