人教版高考總復(fù)習(xí)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(huì)用文字?jǐn)⑹龉獾母缮婧脱苌洌⒛軌蚴炀毜剡\(yùn)用它們解決有關(guān)現(xiàn)象和問(wèn)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(duì)折射率、全反射、臨界角概念的理解并能結(jié)合實(shí)際，解決問(wèn)題同時(shí)應(yīng)注意對(duì)物理規(guī)律的理解和對(duì)物理現(xiàn)象、物理情景和數(shù)學(xué)幾何知識(shí)結(jié)合的分析能力的培養(yǎng) 物理光學(xué)部分應(yīng)遵循歷史發(fā)展線索，理解干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象，并能解釋生活中的相關(guān)物理現(xiàn)象光的偏振、激光這些內(nèi)容，與生產(chǎn)、生活、現(xiàn)代科技聯(lián)系密切，應(yīng)學(xué)以致用,備考策略,第一單元光的折射、全反射 光的波動(dòng)性,光的折射：光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)中，在兩種介質(zhì)的界面處，發(fā)

2、生改變，這種現(xiàn)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(cè)；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(gè)平面內(nèi),法線,恒定,考點(diǎn)梳理,折射率：光從空氣或真空進(jìn)入某種介質(zhì)中，入射角的和折射角的正弦值之比，叫該介質(zhì)的折射率，即n .介質(zhì)的折射率等于光在的速度c與光在該介質(zhì)中的傳播速度v的比值，即n .,真空中,正弦值,1光密介質(zhì)和光疏介質(zhì) 兩種介質(zhì)相比較，折射率的介質(zhì)叫光密介質(zhì)，折射率的介質(zhì)叫光疏介質(zhì) 2臨界角(C)：折射角等于 時(shí)的入射角叫臨界角當(dāng)光線從某種介質(zhì)射向真空(或空氣)時(shí)的臨界角的正弦值為sinC.,大,90,小,3

3、全反射：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，如果入射角大于或等于臨界角，折射光線消失，只產(chǎn)生反射的現(xiàn)象叫全反射 4產(chǎn)生全反射的條件： (1)光要從進(jìn)入 ，此時(shí)折射角大于入射角 (2)入射角要 或等于臨界角,光密介質(zhì),光疏介質(zhì),大于,1光的色散：通過(guò)三棱鏡后，出射光束變?yōu)?七色光的光束，這種現(xiàn)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(zhì)中的 不同,白光,紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫,光帶,三角形,折射率,(2)三棱鏡對(duì)光線的作用：改變光的傳播方向 光密三棱鏡：當(dāng)光線從一側(cè)面射入，從另一側(cè)面射出時(shí)，光線兩次均向底面偏

4、折 光疏三棱鏡：當(dāng)光線從一側(cè)面射入，從另一側(cè)面射出時(shí)，光線兩次均向頂角偏折 全反射棱鏡(等腰直角棱鏡)：當(dāng)光線從一直角邊 射入時(shí)，在斜邊發(fā)生全反射，從另一直角邊垂直射出當(dāng)光線垂直于斜邊射入時(shí)，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(duì)光路的控制如圖1所示 圖1,全反射棱鏡的優(yōu)點(diǎn)：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(dāng)物體發(fā)出的光線從三棱鏡的一側(cè)面射入，從另一側(cè)面射出時(shí)，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(xiàn)象 兩列光波在空間相遇時(shí)發(fā)生疊加，在某些區(qū)域總加強(qiáng)，在另外一些區(qū)域總減

5、弱，從而出現(xiàn)的現(xiàn)象叫光的干涉現(xiàn)象 (2)產(chǎn)生干涉的條件 兩個(gè)振動(dòng)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(chǎn)生干涉現(xiàn)象，在屏上出現(xiàn)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(chǎn)生 的條紋 (2)薄膜干涉的應(yīng)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(zhǎng)的 .,前、后表面,平行相間,檢查平整程度：待檢平面和標(biāo)準(zhǔn)平面之間的楔形空氣薄膜，用單色光進(jìn)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(diǎn)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(xiàn)象,彎曲,1光的衍射現(xiàn)象 光在遇到 時(shí)，偏離直線傳播方向而照射到的現(xiàn)象叫做光的衍射 2光發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件 當(dāng)孔或障礙物的尺寸比光波波長(zhǎng)，或者跟波長(zhǎng) 時(shí)，光才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)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(cè)有明暗相間的條紋，但間距和亮度不同，白光衍射時(shí)，中央仍為白色，最靠近中央的是，最遠(yuǎn)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(gè) 的圓板后，在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑，這是光能發(fā)生衍射的有力證據(jù)之一,亮條紋,紅光,圓環(huán),半徑很小,紫光,1內(nèi)容：麥克斯韋根據(jù)電磁波與光在真空中的 相同，提出光在本質(zhì)上

7、是一種電磁波， 用實(shí)驗(yàn)證明了光的電磁說(shuō)的正確性 2電磁波譜：電磁波按波長(zhǎng)由大到小的順序排列為：無(wú)線電波、 、 、紫外線、 、射線,赫茲,傳播速度,紅外線,可見(jiàn)光,X射線,1光的偏振：沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波強(qiáng)度都相同的光叫 通過(guò)后只剩下沿某一方向振動(dòng)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(diǎn)精析,1在光的反射和全反射現(xiàn)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(zhì)的界面上時(shí)，往往同時(shí)發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生全反射，不發(fā)生折射折射角等于90時(shí)，實(shí)際上就已經(jīng)沒(méi)有折射光線了,3光導(dǎo)纖維：簡(jiǎn)稱“光纖”，它是非常細(xì)的特制玻璃絲(直徑在

8、幾微米到一百微米之間)，由內(nèi)芯和外套兩層組成內(nèi)芯的折射率比外套的大，光在內(nèi)芯中傳播時(shí)，在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射，使反射光的能量最強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送，因此，光信號(hào)能攜帶著數(shù)碼信息、電視圖象、聲音等沿著光纖傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)的地方，實(shí)現(xiàn)光纖通信,(1)干涉和衍射是波的特征，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉和衍射現(xiàn)象越明顯在任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是存在明顯與不明顯的差別 (2)衍射現(xiàn)象說(shuō)明“光沿直線傳播”只是近似規(guī)律，只有在光的波長(zhǎng)比障礙物小得多時(shí)，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(zhǎng)，屏上一點(diǎn)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(zhǎng)的整數(shù)倍，即xn(n0,1,2,3)，P點(diǎn)將出現(xiàn)亮條紋，如圖2甲所示,圖2,2薄膜干涉 (1)薄膜特點(diǎn)：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(dāng)光程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)，形成亮條紋 (4)暗紋條件：在Q處，光程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)樣板的一端墊一薄片，使樣板的標(biāo)準(zhǔn)平面與被檢查平面間形成一個(gè)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(jù)干涉條紋的形狀來(lái)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(xué)元件(透鏡、棱鏡)的表面涂上一層薄膜(如氟化鎂)，當(dāng)薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長(zhǎng)的 時(shí)，在薄膜的兩個(gè)面上的反射光的光程差恰好等于半波長(zhǎng)，因而相互抵消，達(dá)到減小反射光、增大透射光強(qiáng)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(chǎn)生方式 (1)偏振片只讓某一方向振動(dòng)的光通過(guò)，其他振動(dòng)方向的光被吸收 (2)通過(guò)兩個(gè)共軸的偏振片觀察自然光，第一個(gè)偏振片的作用是把自然光變成偏振光，叫起偏器第二個(gè)偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否為偏振光，

11、叫檢偏器,(3)自然光射到兩種介質(zhì)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(yīng)用 (1)理論意義：光的干涉和衍射現(xiàn)象充分說(shuō)明了光是波，但不能確定光波是橫波還是縱波光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光波是橫波 (2)應(yīng)用：照相機(jī)鏡頭、立體電影、消除車(chē)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(gè)透振方向，只讓平行于該方向振動(dòng)的光通過(guò)，其他振動(dòng)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(xiàn)有一束位于過(guò)球心O的豎直平面內(nèi)的光線，平行于桌面射到球體表面上

12、，折射入球體后再?gòu)呢Q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(xiàn)象，解答本題應(yīng)先由幾何知識(shí)確定入射角大小，再由折射定律完成運(yùn)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(yīng)用，解答的關(guān)鍵是正確畫(huà)出光路圖，利用幾何關(guān)系結(jié)合折射定律進(jìn)行計(jì)算,變式1：一個(gè)圓柱形筒，直徑12 cm，高16 cm.人眼在筒側(cè)上方某處觀察，所見(jiàn)筒側(cè)的深度為9 cm，當(dāng)筒中裝滿液體時(shí)，則恰能看到筒側(cè)的最低點(diǎn)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(lèi)問(wèn)題要抓住折射定律和發(fā)生全反射的條件這個(gè)關(guān)鍵在分

13、析、研究光路時(shí)，常要假設(shè)某一條光線恰能符合題意要求，再據(jù)此畫(huà)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?yàn)閺腁C面反射的光線第二次射到AB面上時(shí)，由幾何關(guān)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(shí)驗(yàn)中，光源發(fā)出波長(zhǎng)為6.0107m的橙光時(shí)，在光屏上獲得明暗相間的橙色干涉條紋在屏上的A點(diǎn)恰是中央一側(cè)的第二條亮條紋，現(xiàn)改用頻率為6.251014Hz的光，則在屏上A點(diǎn)應(yīng)出現(xiàn)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(shí)驗(yàn)中，S1和S2為

14、雙縫，P是光屏上的一點(diǎn)，已知P點(diǎn)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(shí)驗(yàn)，問(wèn)P點(diǎn)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(zhì)中波長(zhǎng)為4107m. (2)已知B光在某種介質(zhì)中波長(zhǎng)為3.15107m，當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時(shí)，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(xiàn)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(gè)問(wèn)題： 圖15,(1)用如圖15的裝置檢查平面時(shí)，是利用了哪兩個(gè)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(lái)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(zhǎng)為5.52107m的綠光在垂直表面入射時(shí)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(zhǎng)的 時(shí)，增透膜起到對(duì)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(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置，P是附有肥皂膜的鐵絲圈，S是一點(diǎn)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(yīng)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(gè)表面上反射后疊加，形成干

16、涉圖樣，兩列反射光疊加時(shí)的路程差與肥皂膜的厚度有關(guān)，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(shí)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(zhǎng)直光纖，柱芯為玻璃，外層以折射率較玻璃為低的介質(zhì)包覆若光線自光纖左端進(jìn)入，與中心軸的夾角為，則下列有關(guān)此光線傳遞方式的敘述，何者正確？ (),圖17,隨堂檢測(cè),A不論為何，光線都不會(huì)發(fā)生全反射 B不論為何，光線都會(huì)發(fā)生全反射 C夠小時(shí)，光線才會(huì)發(fā)生全反射 D夠大時(shí)，光線才會(huì)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(cè)面時(shí)的入射角i應(yīng)滿足i90C，90C，故選C項(xiàng) 答案：C,2抽制細(xì)絲時(shí)可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖18所示，激光束越過(guò)細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過(guò)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(xiàn)象 B這是利用光的偏振現(xiàn)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(xì)了,圖18,解析：解決本題的關(guān)鍵是弄清楚這是利用了光的干涉現(xiàn)象還是利用了光的衍射現(xiàn)象，這就要求同學(xué)們仔細(xì)審題，挖掘關(guān)鍵詞語(yǔ)，題干當(dāng)中明確敘述“激光束越過(guò)細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過(guò)遮光板的同樣寬度的窄縫規(guī)律相同”，充分說(shuō)明了它符合衍射的規(guī)律，因此是利用了衍射現(xiàn)象這樣就較易選出正確答案 由于是激光束過(guò)細(xì)絲，也就是通過(guò)障礙物，所以為光的衍射現(xiàn)象當(dāng)抽制的絲細(xì)了的時(shí)候，絲的直徑較接近激光的波長(zhǎng)，衍射現(xiàn)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(nèi)圓半徑為r，外圓半