高考物理一轮复习 第十四章第一节 光的传播课件 人教版.ppt

第十四章光的传播光的波动性 2014高考导航 第一节光的传播 本节目录 基础梳理 自学导引 要点透析 直击高考 考点探究 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 技法提炼 思维升华 一 光的直线传播1 光源光源是能自行发光的物体 它的特点是能将其他形式的能转化为 光在介质中的传播就是 的传播 2 光沿直线传播的条件及光速 1 光在同种 介质中 总是沿着直线传播 光在真空中的传播速度c 光在任何介质中的传播速度都 2 若n为介质的折射率 则光在此介质中的传播速度为v 光能 能量 均匀 3 0 108m s 小于c 二 光的反射1 反射现象 光从一种介质射到它和另一种介质的 时一部分光返回原介质的现象 2 反射定律 反射光线跟入射光线和法线在 平面内 反射光线和入射光线分别位于 的两侧 反射角 入射角 3 分类 可分为 反射和 反射 无论哪种反射 每条反射光线都遵守 三 平面镜成像1 平面镜是利用 来控制光路和成像的光学器件 2 成像特点 等大 正立的 像 像 物关于 对称 分界面 同一 法线 等于 镜面 漫 反射定律 反射定律 虚 镜面 四 光的折射与折射率1 折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象 2 折射定律 如图 1 内容 折射光线跟入射光线和法线在同一平面内 折射光线与入射光线分别位于法线的两侧 入射角的正弦与折射角的正弦成 正比 3 折射率 1 定义 光从真空射入某种介质发生折射时 入射角 1的正弦与折射角 2的正弦之比n 叫做这种介质的绝对折射率 简称折射率 2 表达式 n 3 物理意义折射率是表示光线从一种介质进入另一种介质时 发生 程度的物理量 与入射角 1及折射角 2大小 关 偏折 无 4 折射率和光速的关系折射率和光在介质中传播的速度有关 当c为真空中光速 v为介质中光速时n 式中c 3 0 108m s n为介质的折射率 总大于1 故光在介质中的传播速度必 真空中的光速 五 光的全反射1 现象 折射光完全消失 只剩下反射光 2 条件 1 光从 介质射入 介质 2 入射角 临界角 小于 光密 光疏 3 临界角 折射角等于90 时的入射角 用c表示 sinc 4 应用 1 全反射棱镜 2 光导纤维 如图 六 光的色散1 色散现象白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱 如图 2 成因由于n红 n紫 所以以相同的入射角射到棱镜界面时 红光和紫光的折射角不同 就是说紫光偏折得更明显些 当它们射到另一个界面时 紫光的偏折角最大 红光偏折角最小 七 三棱镜对光路的控制1 对光线的偏折作用 1 光密三棱镜 光线两次折射均向底面偏折 偏折角为 如图甲 2 光疏三棱镜 光线两次折射均向顶角偏折 如图乙 2 全反射棱镜 等腰直角棱镜 1 当光线从一直角边垂直射入时 在斜边发生全反射 从另一直角边垂直射出 如图丙 2 当光线垂直于斜边射入时 在两直角边发生全反射后又垂直于斜边射出 如图丁 入射光线和出射光线互相平行 名师点拨 不同颜色的光频率不同 在同一种介质中的折射率 光速也不同 发生全反射现象的临界角也不同 一 与平面镜有关的问题1 平面镜成像作图及应用 1 反射定律法 从物点作任意两光线射向平面镜 由反射定律作其反射光线 反射光线的反向延长线交点即为虚像点 如图所示 2 对称法 根据平面镜成像的特点 即物像关于镜面对称 作物点到镜面的垂线 在此垂线上的镜面的另一侧截取与物点到镜面距离相等的点即为虚像点 然后补画入射 反射光线 2 物或平面镜移动问题 1 当物或平面镜平动时 若平面镜不动 物速为v且垂直镜面移动 则像速为v 且垂直镜面与物运动方向相反 若平面镜动而物不动 当平面镜以垂直于自身镜面的速度v移动时 像对物速度为2v 且方向与镜相同 2 平面镜转动时当平面镜绕镜上某点转过一微小角度 时 据反射定律 法线也随之转过 角 反射光线则偏转2 角 特别提醒 平面镜通过光的反射可以改变光束的传播方向 但不改变光束的性质 即对光线没有会聚或发散作用 3 平面镜成像范围问题要看到物体在平面镜中完整的像 则需借助边界光线 边界光线的公共部分 即为完整像的观察范围 如图所示 ab为物体 确定人眼在何处可看到ab经平面镜mn所成的完整的像的方法是 先由对称法作出ab的像a b 再由a点作两边界入射光线am an 则其反射光线的反向延长线经过a 点 两反射光线所夹区域为a点的视场区 同样可作出b点的视场区 两区域的公共部分为看到完整像的范围 特别提醒 从某一位置观察平面镜成像的范围 对这一类问题 常是应用光路可逆性 把眼看作 发光体 眼所 发的光 通过镜能 照亮 的区域 即眼所能看到的区域 即时应用1 2010 高考大纲全国卷 某人手持边长为6cm的正方形平面镜测量身后一棵树的高度 测量时保持镜面与地面垂直 镜子与眼睛的距离为0 4m 在某位置时 他在镜中恰好能够看到整棵树的像 然后他向前走了6 0m 发现用这个镜子长度的5 6就能看到整棵树的像 这棵树的高度约为 a 4 0mb 4 5mc 5 0md 5 5m a 屏上c处是紫光b 屏上d处是红光c 屏上b处是紫光d 屏上a处是红光 解析 选d 由公式可知 光的波长越长 折射率越小 而在太阳光的可见光范围内 从红光到紫光的波长越来越短 即折射率越来越大 所以a处是红光 d处是紫光 则a b c错误 d正确 三 光的折射 全反射的理解和应用1 全反射现象的理解 1 光线射向两种介质的界面上 会同时发生光的反射和折射 2 若光从光密介质射入光疏介质 折射角就大于入射角 3 当折射角等于90 时 实际上就已经没有折射光线了 这时的入射角为临界角c 当入射角 1大于等于临界角c时 折射光线消失 发生全反射现象 如图 2 光的折射和全反射综合问题 1 首先要根据折射或全反射画出光路图 2 对不同的介质界面要具体问题具体分析 如平行玻璃砖 圆形玻璃砖 三棱镜等 3 作图时要找出具有代表性的光线 如符合边界条件或全反射临界条件的光线 4 要注意利用光路的可逆性 对称性 寻找三角形全等 相似等几何关系 即时应用3 2011 高考山东卷 如图所示 扇形aob为透明柱状介质的横截面 圆心角 aob 60 一束平行于角平分线om的单色光由oa射入介质 经oa折射的光线恰平行于ob 1 求介质的折射率 2 折射光线中恰好射到m点的光线 填 能 或 不能 发生全反射 解析 依题意作出光路图 1 由几何知识可知 入射角i 60 折射角r 30 根据折射定律得n 代入数据解得n 2 不能 考点1影子移动问题一路灯距地面的高度为h 身高为l的人以速度v匀速行走 如图所示 1 试证明人头顶的影子做匀速运动 2 求人影的长度随时间的变化率 思路点拨 利用光的直线传播作图 再由几何关系解答 答案 见解析 规律总结 在处理有关影子运动问题时 要从运动物体 光源或障碍物 的运动状态入手 找出影子的运动与物体的运动的联系 利用运动学知识解决 有时也往往借助于相似三角形或其他几何知识来共同求解 思路点拨 解此题的关键是画出正确光路图利用折射定律和几何关系求解 跟踪训练1 2011 高考新课标全国卷 一半圆柱形透明物体横截面如图所示 底面aob镀银 图中粗线 o表示半圆截面的圆心 一束光线在横截面内从m点入射 经过ab面反射后从n点射出 已知光线在m点的入射角为30 moa 60 nob 30 求 1 光线在m点的折射角 2 透明物体的折射率 考点3光的全反射的计算 2012 高考新课标全国卷 一玻璃立方体中心有一点状光源 今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜 以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体 已知该玻璃的折射率为 求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值 思路点拨 解此题的关键有两点 1 光的折射和全反射条件的理解 2 画出恰好全反射的光路图 总结提升 解答全反射类问题时 要抓住发生全反射的两个条件 一是光必须从光密介质射入光疏介质 二是入射角大于或等于临界角 利用好光路图中的临界光线 准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键 且在作光路图时尽量与实际相符 这样更有利于问题的分析 跟踪训练2在桌面上有一倒立的玻璃圆锥 其顶点恰好与桌面接触 圆锥的轴 图中虚线 与桌面垂直 过轴线的截面为等边三角形 如图所示 有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上 光束的中心轴与圆锥的轴重合 已知玻璃的折射率为1 5 则光束在桌面上形成的光斑半径为 a rb 1 5rc 2rd 2 5r 范例 一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖 经折射分成两束单色光a b 已知a光的频率小于b光的频率 下面的几个图中哪个光路图可能是正确的 错因剖析不清楚光的频率与折射率的关系 错选a 不能正确应用折射定律 在下表面盲目代入公式分析 错选d 正确解析 由于a光的频率小于b光的频率 可知a光的折射率小于b光的折射率 在上表面a b两束单色光的入射角相同 由折射定律可判断出a光