福建省长泰县第一中学高考物理二轮复习 专题六 第13讲 光及光的本性课件.ppt

第13讲光及光的本性 体系构建 核心自查 一 光的折射1 折射率公式 1 光从真空进入介质时 n 2 决定式 n 2 全反射 1 条件 光从 介质进入 介质 入射角 或 临界角 2 临界角 sinc 3 光的色散白光通过三棱镜后发生 现象 说明白光是 由 单色光组成 光密 光疏 大于 等于 色散 复色光 七种 七种单色光 频率 折射率 在同种介质中的传播速度 临界角 介质 空气 波长 同种介质中 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 增大 增大 减小 减小 减小 二 光的干涉 衍射和偏振现象1 光的干涉 项目 内容 双缝干涉 产生条件 两光源 相等 恒定 出现明暗条纹条件 1 明条纹 路程差 r 2 暗条纹 r 相邻明 暗 条纹间距 y 频率 相位差 k 项目 内容 薄膜干涉 产生原因 同一束光分别经薄膜的前后表面 的光叠加而成 条纹特点 彼此平行的 条纹 若白光入射 得到平行的 条纹 应用 1 光干涉法检查平面的平整度 2 在光学镜头上涂增透膜d 反射 亮暗相间 彩 色 2 光的衍射 1 产生明显衍射的条件 障碍物或孔的尺寸跟光的波长 或者比光的波长 差不 多 小 2 衍射现象 单缝衍射 中间条纹 两侧条纹 波长越长 条纹 间距 圆孔衍射 的圆形条纹 圆板衍射 圆形阴影的外侧是明暗相间的 中间是 泊松亮斑 亮 宽 暗 窄 越宽 越大 明暗相间 圆形条纹 亮斑 3 光的偏振自然光通过偏振片后成为 两偏振片平行时透过的光 垂直时光 偏振光 最 强 最弱 热点考向1 光的折射和全反射 典题训练1 2013 唐山二模 如图所示 某透明介质的截面为直角三角形abc 其中 a 30 ac边长为l 一束单色光从ac面上距a为的d点垂直于ac面射入 恰好在ab面发生全反射 已知光速为c 求 1 该介质的折射率n 2 该光束从射入该介质到第一次穿出经历的时间t 解题探究 1 发生全反射的条件是光从 射入 且入射角 临界角 2 求临界角的公式为 光密介质 光疏介质 大于等于 3 请试着画出光路图 提示 解析 1 由于光线垂直于ac面射入 故光线在ab面上的入射角为30 由题意知 光线恰好在ab面上发生全反射 由全反射条件可求得 n 解得 n 2 2 由图可知 df adtan30 fe 2df eg eccos30 故光在介质中的传播距离为 s df fe eg 光在该介质中的传播速度 v 光在介质中的传播时间 t 答案 1 2 2 拓展提升 考题透视 光的折射与全反射为每年高考中的常考内容 分析近几年高考命题 命题规律主要有以下几点 1 光在不同介质中传播时对折射定律与反射定律应用的考查 2 光在不同介质中传播时有关全反射的考查 3 光在介质中传播时临界光线的考查 借题发挥 解决光的折射和全反射题型的思路 1 确定研究的光线 该光线往往已知是入射光线 还有可能是反射光线或折射光线 2 有时不明确 需据题意分析 寻找 如临界光线 边界光线等 3 找入射点 确认界面 并画出法线 4 明确两介质折射率的大小关系 若光疏 光密 定有反射 折射光线 若光密 光疏 如果入射角大于或等于临界角 一定发生全反射 5 根据反射定律 折射定律作出光路图 结合几何关系 具体求解 通关题组 2013 厦门二模 一半径为r的球体放置在水平面上 球体由折射率为的透明材料制成 现有一束位于过球心o的竖直平面内的光线 平行于桌面射到球体表面上 折射入球体后再从竖直表面射出 如图所示 已知入射光线与桌面的距离为求出射角 解析 设入射光线与球体的交点为c 连接oc oc即为入射点的法线 因此 图中的角 为入射角 过c点作球体水平表面的垂线 垂足为b 依题意 cob 又由 obc知sin 设光线在c点的折射角为 由折射定律得 由 式得 30 由几何关系知 光线在球体的竖直表面上的入射角 如图 为30 由折射定律得因此sin 解得 60 答案 60 热点考向2 光的波动性 典题训练2 如图所示 两束单色光a b从水下射向a点后 光线经折射合成一束光c 则下列说法中正确的是 a 用同一双缝干涉实验装置分别以a b光做实验 a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距b 用a b光分别做单缝衍射实验时 它们的衍射条纹宽度都是均匀的c 在水中a光的速度比b光的速度小d a光在水中的临界角大于b光在水中的临界角 解题指导 解答本题需把握以下两点 1 根据折射定律判断a光与b光的折射率关系 从而确定它们的波长 速度 临界角的大小关系 2 把握衍射条纹的特点 解析 选d 由题图知 a光的折射率小 波长长 波速大 临界角大 故d正确 a c错误 任何光的衍射条纹宽度都不均匀 故b错误 典题训练3 2011 北京高考 如图所示的双缝干涉实验 用绿光照射单缝s时 在光屏p上观察到干涉条纹 要得到相邻条纹间距更大的干涉图样 可以 a 增大s1与s2的间距b 减小双缝屏到光屏的距离c 将绿光换为红光d 将绿光换为紫光 解题指导 解答本题时可按以下思路分析 1 条纹间距与哪几个因素有关 2 光的颜色与光的波长有怎样的对应关系 解析 选c 双缝干涉的条纹间距公式 y 增大s1与s2的间距就是增大d 所以条纹间距变小 a错误 减小双缝屏到光屏的距离就是减小l 条纹间距减小 b错误 红光波长比绿光波长长 紫光波长比绿光波长短 所以将绿光换为红光可使条纹间距增大 c正确 d错误 拓展提升 考题透视 该知识点为近几年高考选考部分的热点 分析近几年的高考试题 其命题规律有以下特点 1 考查光的干涉现象及双缝干涉实验 2 考查光的波动性及光的衍射 偏振等 借题发挥 分析光的干涉现象的三点注意 1 干涉条件 频率相同 相位差恒定 振动方向在同一条直线上 2 明暗条纹形成条件 r k k 0 1 2 3 明条纹 r k k 0 1 2 3 暗条纹 3 条纹间距 y 用双缝干涉实验测光波波长的原理 y 通关题组 2013 浙江高考 与通常观察到的月全食不同 小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时 看到整个月亮是暗红的 小虎画了月全食的示意图 并提出了如下猜想 其中最为合理的是 a 地球上有人用红色激光照射月球b 太阳照射到地球的红光反射到月球c 太阳光中的红光经地球大气层折射到月球d 太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹 解析 选c 月全食时不可能有人用很大能量的红色激光照射月球 故a项错误 只有地球挡住了太阳光 才能形成月全食 不会是太阳光照射到地球 再反射到月球上 故b项错误 太阳光中的红光经地球大气层折射到月球 符合物理原理 故c项正确 太阳光中的红光在月球表面不满足形成干涉的条件 故d项错误 1 以下对于光的现象及其解释中正确的是 a 光导纤维利用的是光的全反射现象b 雨后美丽的彩虹是光的衍射现象c 用激光 焊接 剥落的视网膜是利用激光的相干性好d 电影院中观看立体电影的眼镜利用的是光的干涉现象 解析 选a 光导纤维利用光的全反射现象 a正确 雨后彩虹是太阳光通过小水珠折射形成的 是色散现象 b错误 用激光 焊接 视网膜是利用激光的高亮度 c错误 观看立体电影的眼镜利用的是光的偏振现象 d错误 2 2013 福建高考 一束由红 紫两色光组成的复色光 从空气斜射向玻璃三棱镜 下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是 解析 选b 光射向三棱镜经两次折射向底边偏折 紫光折射率最大 向底边偏折多 b对 a c d错 3 光盘上的信息通常是通过激光束来读取的 若激光束不是垂直入射到盘面上 则光线在进入透明介质层时会发生偏折而改变行进方向 如图所示为一束激光 红光 蓝光混合 入射到光盘盘面上后的折射情况 据此下列判断中正确的是 a 图中光束 是红光 光束 是蓝光b 在透明介质层中 光束 比光束 传播速度快c 若用同一装置进行双缝干涉实验 光束 的干涉条纹宽度比光束 的窄d 若光束 从透明介质层射入空气发生全反射时 光束 的临界角大 解析 选c 由界面处的折射情况可知介质对光束 折射率较大 光束 是蓝光 光束 是红光 a错误 由于n1 n2 据v 可知v1 v2 即光束 比光束 传播速度慢 b错误 光束 折射率大 波长小 在同一装置中进行双缝干涉实验时 光束 的条纹宽度窄 c正确 据sinc 可知光束 的临界角小 d错误 故选c 4 2013 泉州二模 如图所示 半圆形玻璃砖的半径为r 直径为mn 一束白光从q点以垂直于直径mn的方向射入半圆形玻璃砖 从玻璃砖的圆弧面射出后 打到光屏上得到由红到紫的彩色光带 已知qm 如果保持入射光线和光屏的位置不变 而使半圆形玻璃砖沿直径方向向上或向下移动 移动的距离小于 则有 a 半圆形玻璃砖向上移动的过程中 屏上红光最先消失b 半圆形玻璃砖向上移动的过程中 屏上紫光最先消失c 半圆形玻璃砖向下移动的过程中 屏上红光最先消失d 半圆形玻璃砖向下移动的过程中 屏上紫光最先消失 解析 选d 当玻璃砖上移时 从玻璃砖进入空气的光线的入射角在减小 所以不管哪种色光都不会发生全反射 故a b错 当玻璃砖向下移动时 由于从玻璃砖进入空气的光线的入射角在增大 紫光的临界角最小 入射角增大后 先达到紫光的临界角 最后达到红光的临界角 所以紫光首先发生全反射 在屏上消失 故c错 d对 5 在某公园的水池中 有红 蓝两种点光源 如图所示成一竖直直线排列 某人站在水池边观察 发现两种光源在水面上透光面积相同 则下列说法正确的是 a a光源为红光光源 b光源为蓝光光源b 在水中a光源发出的光比b光源发出的光传播速度小c a光源发出的光从水中进入空气中 波长变小d b光源发出的光从水中进入空气中 频率变大 解析 选a 据题意画出光路示意图如图所示 由图可知a光的临界角大 折射率小 因此a为红光 b为蓝光 a正确 据v 知 水中a光速度大 b错误 光由水中进入空气 频率不变 速度变大 波长变大 c d错误 故选a 6 2013 龙岩二模 如图所示 两光屏间放有两个偏振片 它们四