（A版）高考物理一輪復習 考點考法 第18章 光學 電磁波 相對論課件 新人教版

1、第18章 光學 電磁波 相對論 l 考點48 光的干涉， 衍射和偏振l 考點49 實驗：測定玻璃的折射率l 考點50 實驗：用雙縫干涉測光的波長l考點47 光的折射 全反射l考點51 電磁波 相對論考點47 光的折射 全反射必備知識 全面把握核心方法 重點突破 考法1 折射率的相關(guān)知識 考法2 折射率的計算 考法3 全反射現(xiàn)象 考法4 光的折射和全反射的綜合應用考法例析 成就能力 題型1折射和折射定律 題型2 全反射現(xiàn)象 題型3 棱鏡與色散 題型4 光的折射和全發(fā)射的綜合應用必備知識 全面把握考點47核心方法重點突破u考法1折射率的相關(guān)知識例例1重慶理綜201511(1)，6分虹和霓是太陽光在

2、水珠內(nèi)分別經(jīng)過一次和兩次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球來說明兩束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上會形成MN和PQ兩條彩色光帶，光路如圖所示M、N、P、Q點的顏色分別為()A紫、紅、紅、紫B紅、紫、紅、紫C紅、紫、紫、紅 D紫、紅、紫、紅【解析】例例1紫光的折射率較大，經(jīng)折射后偏折程度較大，跟蹤光的傳播路徑可知紫光要射在M點和Q點，N點和P點是紅光，所以A正確【答案】Au考法2折射率的計算 例例2課標全國201734(2)，10分如圖所示，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點為球心；下半部是半徑為R、高為2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜有一平行于中心軸OC的光線從半球

3、面射入，該光線與OC之間的距離為0.6R.已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行(不考慮多次反射)求該玻璃的折射率【解析】例例2例例3天津理綜20152，6分中國古人對許多自然現(xiàn)象有深刻認識，唐人張志和在玄真子濤之靈中寫道：“雨色映日而為虹”從物理學角度看，虹是太陽光經(jīng)過雨滴的兩次折射和一次反射形成的如圖是彩虹成因的簡化示意圖，其中a、b是兩種不同頻率的單色光，則兩光()A在同種玻璃中傳播，a光的傳播速度一定大于b光B以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后，b光側(cè)移量大C分別照射同一光電管，若b光能引起光電效應，a光也一定能D以相同的入射角從水中射入空氣，在空氣中只能看到一種光時，一定

4、是a光u 考法3全反射現(xiàn)象【解析】例例3u考法4光的折射和全反射的綜合應用 例例4課標全國201334(2)，10分如圖，三棱鏡的橫截面為直角三角形ABC，A30，B60.一束平行于AC邊的光線自AB邊的P點射入三棱鏡，在AC邊發(fā)生反射后從BC邊的M點射出，若光線在P點的入射角和在M點的折射角相等(1)求三棱鏡的折射率；(2)在三棱鏡的AC邊是否有光線透出？寫出分析過程(不考慮多次反射)【解析】例例4考點47 考法例析 成就能力u 題型1折射和折射定律例例1課標全國201634(2)，15分如圖，在注滿水的游泳池的池底有一點光源A，它到池邊的水平距離為3.0 m從點光源A射向池邊的光線AB與豎

5、直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為.(1)求池內(nèi)的水深；(2)一救生員坐在離池邊不遠處的高凳上，他的眼睛到池面的高度為2.0 m當他看到正前下方的點光源A時，他的眼睛所接受的光線與豎直方向的夾角恰好為45.求救生員的眼睛到池邊的水平距離(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)【解析】例例1 u 題型2全反射現(xiàn)象例例2某三棱鏡的橫截面為一直角三角形，如圖所示，A90，B30，C60.棱鏡材料的折射率為n，底面BC涂黑，入射光線沿平行于底面BC的方向射向AB面，經(jīng)AB和AC面折射后出射(1)求出射光線與入射光線延長線間的夾角.(2)為使上述入射光線能從AC面射出，折射率n的最大值為多少？【解析】例例

6、2 u 題型3棱鏡與色散例例3天津理綜20172，5分明代學者方以智在陽燧倒影中記載：“凡寶石面凸，則光成一條，有數(shù)棱則必有一面五色”，表明白光通過多棱晶體折射會發(fā)生色散現(xiàn)象如圖所示，一束復色光通過三棱鏡后分解成兩束單色光a、b，下列說法正確的是()A若增大入射角i，則b光先消失B在該三棱鏡中a光波長小于b光Ca光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，b光不能發(fā)生D若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應，則a光的遏止電壓低若增大入射角i，則a、b光在三棱鏡的另一側(cè)面的入射角減小，不會發(fā)生全反射，選項A錯誤；由圖可知，a光的折射率小于b光的折射率，因此a光的頻率小于b光的頻率，a光的波長大于b光的波長，選項B錯

7、誤；偏振是橫波特有的現(xiàn)象，a、b光都能發(fā)生偏振現(xiàn)象，選項C錯誤；由光電效應方程得EkeUchW0，a、b光分別照射同一光電管，頻率越小的光遏止電壓越低，故a光的遏止電壓低，選項D正確【答案】D例例3 u 題型4光的折射與全反射的綜合應用例例4【解析】例例4第18章考點48 光的干涉，衍射和偏振必備知識 全面把握核心方法 重點突破 考法5光的干涉 考點6 光的偏振 必備知識 全面把握u 1光的干涉兩列相干光波疊加，某些區(qū)域的光被加強，某些區(qū)域的光被減弱，且加強區(qū)與減弱區(qū)互相間隔的現(xiàn)象叫光的干涉 (1)產(chǎn)生光的干涉條件：兩列光頻的率相同，振動情況相同，相位差恒定能發(fā)生干涉的兩列波稱為相干波，兩個光

8、源稱為相干光源，相干光源可用同一束光分成兩列而獲得 (2)雙縫干涉圖樣：用白光進行干涉實驗，屏中央是白色亮紋，兩側(cè)是彩色干涉條紋；用單色光進行干涉實驗，屏上是等間距、明暗相間的條紋，條紋間距與色光的波長有關(guān)，波長越長，間距越大，條紋越寬計算公式為：x .雙縫到屏上某點的距離之差是光的波長的整數(shù)倍時，則該點出現(xiàn)亮紋；雙縫到屏上某點距離之差是光的半波長的奇數(shù)倍時，則該點出現(xiàn)暗紋 (3)薄膜干涉：一束光經(jīng)薄膜的兩個表面反射后形成兩束反射光，這兩束反射光發(fā)生干涉薄膜干涉的應用：用薄膜干涉法檢查平面是否平整增透膜的厚度約為透射光在薄膜中波長的 u2光的衍射(1)光的衍射：光在傳播過程中遇到障礙物時，繞過

9、障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫光的衍射(2)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或小孔的尺寸與光的波長差不多，甚至比光的波長還要小 (3)常見的光的衍射現(xiàn)象光通過狹縫的衍射圖樣：白光單縫衍射形成的圖樣，屏中間是亮且寬的白色條紋，兩側(cè)是暗且窄的彩色條紋；單色光的單縫衍射圖樣，屏中間是亮且寬的條紋，兩側(cè)是明暗相間的條紋，且亮度與寬度逐漸減小光通過小孔的衍射現(xiàn)象：光通過小孔時(孔很小)在屏上會出現(xiàn)明暗相間的圓環(huán)光照到小圓板上的衍射現(xiàn)象：當光照到不透光的極小圓板上時，在圓板的陰影中心出現(xiàn)一個亮斑，稱為泊松亮斑，當形成泊松亮斑時，圓板陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán) u3光的偏振(1)波的偏振

10、：橫波只沿著某一特定的方向振動，稱為波的偏振，只有橫波才有偏振現(xiàn)象(2)自然光：在垂直于傳播方向上沿各個方向振動的光波都存在且強度都相同的光叫自然光(3)偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿一個特定方向振動的光(4)偏振光的產(chǎn)生：自然光通過偏振片后，產(chǎn)生偏振光 考點48核心方法重點突破u考法5光的干涉例例1課標全國201534(1)，5分在雙縫干涉實驗中，分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫，在雙縫后的屏幕上，紅光的干涉條紋間距x1與綠光的干涉條紋間距x2相比，x1_x2(填“”“”或“”)若實驗中紅光的波長為630 nm，雙縫與屏幕的距離為1.00 m，測得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為

11、10.5 mm，則雙縫之間的距離為_ mm.【解析】例例1u考法6光的偏振 例例2 山西呂梁學院附中2016期末(多選)如圖所示是一種利用光纖溫度傳感器測量溫度的裝置，一束偏振光射入光纖，由于溫度的變化，光纖的長度、芯徑、折射率發(fā)生變化，從而使偏振光的透振方向發(fā)生變化，光接收器接收的光強度就會變化設(shè)起偏器和檢偏器透振方向相同，關(guān)于這種溫度計的工作原理，下列說法不正確的是()A到達檢偏器的光的透振方向變化越小，光接收器所接收的光強度就會越小，表示溫度變化越大B到達檢偏器的光的透振方向變化越大，光接收器所接收的光強度就會越小，表示溫度變化越大C到達檢偏器的光的透振方向變化越小，光接收器所接收的光強

12、度就會越小，表示溫度變化越小D到達檢偏器的光的透振方向變化越大，光接收器所接收的光強度就會越小，表示溫度變化越小【解析】例例2 偏振光通過一些介質(zhì)后，其振動方向相對原來的振動方向會發(fā)生一定角度的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的這個角度叫旋光度，旋光度與介質(zhì)的濃度、長度、折射率等因素有關(guān)測量旋光度的大小，就可以知道介質(zhì)相關(guān)物理量的變化光纖的溫度變化越大，則偏振光通過光纖后的旋光度越大，通過檢偏器后光的強度就會越小，選項B說法正確，A、C、D說法錯誤【答案】A、C、D第18章考點49 實驗：測定玻璃的折射率必備知識 全面把握核心方法 重點突破 考法7測定玻璃的折射率 必備知識 全面把握u 1實驗目的用插針法測定玻璃的

13、折射率u 2實驗器材玻璃磚、白紙、大頭針、量角器、圓規(guī)、三角板、圖釘、鉛筆等u 3實驗原理如圖所示，用插針法確定光路，找出與入射光線AO對應的出射光線OB，確定O點，畫出折射光線OO，然后測量出1和2的角度，根據(jù) 計算出玻璃的折射率u 4實驗步驟(1)用圖釘把白紙固定在木板上(2)在白紙上畫一條直線aa，并取aa上的一點O為入射點，過O點作法線MN.(3)畫出線段AO作為入射光線，并在AO上插上P1、P2兩根大頭針(4)在白紙上放上玻璃磚，使其中一個長邊與直線aa對齊，并畫出與另一條長邊對齊的線bb.(5)通過玻璃磚觀察并調(diào)整視線方向，使P1的像被P2擋住，然后在觀察的一側(cè)插上大頭針P3，使P

14、3擋住P2、P1的像，再插上P4，使P4擋住P3和P2、P1的像(6)移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針P3、P4的針孔位置確定出射光線OB及出射點O，連接OO得到折射光線(7)用量角器測量入射角1和折射角2，并計算其正弦值sin 1和sin 2.(8)改變?nèi)肷浣?，重復實驗，算出不同入射角所對應?，并取平均值u 5注意事項 (1)實驗時，盡可能將大頭針豎直插在紙上，同側(cè)兩針之間的距離要稍大些 (2)入射角應適當大些，以減小測量角度的誤差，但也不宜太大，若入射角太大，在玻璃磚的另一側(cè)會看不清大頭針的像 (3)操作時不要用手觸摸玻璃磚的光滑光學面，更不能把玻璃磚當尺子使用 (4)在實驗過程中，玻璃

15、磚與白紙的相對位置不能改變考點49核心方法重點突破u考法7測定玻璃的折射率例例1北京理綜201521(1)“測定玻璃的折射率”的實驗中，在白紙上放好玻璃磚，aa和bb分別是玻璃磚與空氣的兩個界面，如圖所示在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，用“”表示大頭針的位置，然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察，并依次插上大頭針P3和P4.在插P3和P4時，應使_(填選項前的字母)AP3只擋住P1的像BP4只擋住P2的像CP3同時擋住P1、P2的像D在bb下方豎直插針P3、P4，使P1P2所在直線與P3P4所在直線平行【解析】例例1紫光的折射率較大，經(jīng)折射后偏折程度較大，跟蹤光的傳播路徑可知紫光要射在M點和Q點

16、，N點和P點是紅光，所以A正確【答案】A第18章考點50 實驗:用雙縫干涉測光的波長必備知識 全面把握核心方法 重點突破 考法8雙縫干涉測光的波長 必備知識 全面把握u 1實驗目的觀察干涉圖樣，測定光的波長u 2實驗器材雙縫干涉儀(包括光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭)、刻度尺(分度值為1 mm)等u 3實驗原理雙縫干涉中兩個相鄰明(暗)條紋間的距離x與光的波長、雙縫間距離d及雙縫到屏的距離l滿足x.因此，只要測出x、d和l，即可求出光的波長.u 4實驗步驟 (1)觀察雙縫干涉圖樣將光源、單縫、遮光筒、毛玻璃屏依次放在光具座上，如圖所示；接好電源，打開開關(guān)，使光源正常

17、發(fā)光；調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源發(fā)出的光能沿軸線到達光屏；安裝雙縫，使雙縫與單縫的縫平行，二者間距510 cm；觀察白光的干涉條紋；在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋 (2)測定單色光的波長安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋為止；使分劃板中心刻度線與某條亮條紋的中央對齊，記下手輪上的讀數(shù)a1，轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻度線移動；記下移動的條紋數(shù)n和移動后手輪的讀數(shù)a2，a1與a2之差即n條亮紋的間距；用刻度尺測量雙縫到屏的距離l(雙縫間距d是已知的)；重復測量、計算，求出波長的平均值；換用不同濾光片，重復實驗測量其他單色光的波長u5注意事項 (1)安裝器材時，注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、

18、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫的縫平行且豎直 (2)光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近考點50核心方法 重點突破u考法8雙縫干涉測光的波長 例例福建福州2016聯(lián)考在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，將雙縫干涉儀按要求安裝在光具座上(如圖所示)從儀器注明的規(guī)格可知：雙縫屏的縫間距d，像屏與雙縫屏間的距離為L.然后，接通電源使光源正常工作(1)已知測量頭是50分度的游標卡尺某同學調(diào)整手輪后，從測量頭的目鏡看去，第1次映入眼簾的干涉條紋如圖甲所示，圖甲中的數(shù)字是該同學給各亮紋的編號，此時圖乙中游標卡尺的讀數(shù)x11.16 mm；接著轉(zhuǎn)動手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖丙所示

19、，此時圖丁中游標卡尺的讀數(shù)x2_mm. 例例(2)利用上述測量結(jié)果，該同學經(jīng)計算得出這種色光的波長660 nm.已知L700 mm，則該同學選用的雙縫屏的縫間距d_mm.(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【解析】例例第18章考點51 電磁波 相對論必備知識 全面把握核心方法 重點突破 考法9電磁波 電磁波譜 考法10 對相對論的考查必備知識 全面把握u1麥克斯韋電磁場理論理論內(nèi)容變化的磁場產(chǎn)生電場變化的電場產(chǎn)生磁場理解恒定的電場不產(chǎn)生磁場恒定的磁場不產(chǎn)生電場均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場u2電磁波、

20、電磁波譜概念電磁場由近及遠傳播，形成電磁波特點電磁波是橫波電磁波的傳播不需要介質(zhì)，在真空中，電磁波的傳播速度跟光速相同，即c3.0108 m/s電磁波具有波的共性，和機械波一樣，能產(chǎn)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象，也是傳播能量的一種形式電磁波的傳播速度vf，不同頻率的電磁波在同一種介質(zhì)中傳播，波速不同電磁場貯存電磁能電磁波的發(fā)射過程就是輻射能量的過程電磁波可以脫離“波源”而獨立存在電磁波譜按電磁波的波長或頻率大小的順序?qū)⑵渑帕谐勺V，叫電磁波譜從無線電波到射線都是本質(zhì)相同的電磁波，其行為服從共同的規(guī)律，但因波長(或頻率)不同又表現(xiàn)出不同的特點.研究對象電磁波機械波不同點本質(zhì)電磁現(xiàn)象力學現(xiàn)象產(chǎn)生由

21、周期性變化的電場、磁場產(chǎn)生由質(zhì)點(波源)的振動產(chǎn)生本質(zhì)是物質(zhì)，是電磁現(xiàn)象的傳播不是物質(zhì)，是機械振動在介質(zhì)中的傳播傳播原理電、磁場交替感應質(zhì)點間相互作用傳播介質(zhì)不需要介質(zhì)(在真空中仍可傳播)必須有介質(zhì)(在真空中不能傳播)波的種類橫波既有橫波也有縱波速度特點由介質(zhì)和頻率決定，在真空中等于光速僅由介質(zhì)決定相同點能量都能攜帶并傳播能量速度公式vf規(guī)律均可發(fā)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象電磁波和機械波的比較u 3電磁振蕩 (1)振蕩電流和振蕩電路振蕩電流：大小和方向都周期性變化的電流叫振蕩電流振蕩電路：能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路最簡單的振蕩電路為LC振蕩電路 (2)電磁振蕩在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的

22、過程中，電容器極板上的電壓、電路中的電流以及跟電荷相聯(lián)系的電場、跟電流相聯(lián)系的磁場都在發(fā)生周期性的變化，這種現(xiàn)象叫電磁振蕩(3)振蕩的周期和頻率周期T：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時間頻率f：1 s內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)公式： .傳播形式橫波形式三種方式天波：利用電離層的反射，主要為中波、中短波與短波地波：利用波在地面上傳播時的衍射，為長波空間波：又稱為直線波，利用波的直線傳播，僅用于微波，需建中轉(zhuǎn)站u 4電磁波的發(fā)射和接收 (1)發(fā)射發(fā)射電路特點：由LC振蕩電路產(chǎn)生足夠高的振蕩頻率，振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使電磁波隨信號而改變的過程叫調(diào)制調(diào)制可分為調(diào)

23、幅和調(diào)頻兩種使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變化，這種調(diào)制叫調(diào)幅；使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變化，這種調(diào)制叫調(diào)頻(2)傳播接收調(diào)諧使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫調(diào)諧當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強，這種現(xiàn)象叫電諧振，相當于機械振動中的共振解調(diào)從接收到的高頻電流中還原出所攜帶的信號的過程叫解調(diào)解調(diào)是調(diào)制的逆過程調(diào)幅波的解調(diào)也叫檢波接收過程天線接收到的所有電磁波，經(jīng)調(diào)諧選擇出所需要的電磁波，再經(jīng)解調(diào)取出所攜帶的信號，經(jīng)放大后還原成聲音或圖像 (3)接收u 5狹義相對論 (1)狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的 (2)光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的 (3)愛因斯坦質(zhì)能方程Emc2，式中m是物體的質(zhì)量，c是真空中的光速，E是它具有的能量u 6廣義相對論 (1)廣義相對性原理在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同的