高考物理 专题十五 光学课件.ppt

知识点一光的折射1 折射定律 折射光线跟入射光线和法线在同一平面内 折射光线 入射光线分居 两侧 入射角的正弦与折射角的正弦成 2 在折射现象中 光路是可逆的 法线 法线 知识点二折射率1 定义式 n 1表示真空中光线与法线的夹角 2表示介质中光线与法线的夹角 如图所示 2 实验证明 n c表示光在真空中的速度 v表示光在介质中的速度 注意 任何介质的折射率均大于1 3 折射率由介质本身性质决定 与入射角的大小无关 知识点三全反射1 条件 1 光从 介质射入 介质 2 入射角 临界角 2 现象 折射光完全消失 只剩下反射光 3 临界角 sinc c为折射角等于90 时的入射角 光密 光疏 大于等于 知识点四光的色散1 光的色散现象说明 1 白光为 光 2 同一介质对不同色光的折射率不同 频率越大的色光折射率 3 不同色光在同一介质中传播速度 2 光线照射到棱镜的一个侧面上时 经两个侧面折射后 出射光线向棱镜的 偏折 物体经棱镜所成虚像的位置向顶角偏移 复色 越大 不同 底边 知识点五光的干涉1 条件 1 两列光的 相同 且具有恒定的相位差 才能产生稳定的干涉现象 2 将同一列光波分解为两列光波 可以获得相干光源 双缝干涉和薄膜干涉都是用此种方法获得相干光源 2 杨氏双缝干涉 1 原理如图所示 频率 2 明 暗条纹的条件 单色光 光的路程差r2 r1 光屏上出现明条纹 光的路程差r2 r1 光屏上出现暗条纹 白光 光屏上出现 条纹 3 条纹间距公式 x k k 0 1 2 彩色 3 薄膜干涉 1 原理 薄膜厚度上薄下厚 入射光照在薄膜的同一位置 来自前 后两个面的反射光路程差不同 叠加后出现明条纹或暗条纹 2 应用 增透膜 利用光的干涉检查平整度 知识点六光的衍射1 光离开直线路径而绕到障碍物阴影里的现象叫做光的衍射现象 2 只有在障碍物或孔的尺寸比光的波长小 或者跟光的波长差不多的条件下 才能发生明显的衍射现象 著名的泊松亮斑就是典型的光的衍射现象 知识点七光的偏振1 偏振现象 横波只沿 振动 称为波的偏振现象 2 自然光 若光源发出的光包含着在垂直于光传播方向上沿一切方向振动的光 而且沿各个方向振动的光波的强度都 这种光叫自然光 3 偏振光 在垂直于光传播方向的平面上 只沿一个特定方向振动的光 叫偏振光 例如 自然光通过偏振片后 就得到了偏振光 见示意图 某一特定方向 相同 4 光的偏振充分说明光是 只有 才有偏振现象 除了从光源直接发出的光以外 我们通常见到的大部分光都是偏振光 例如自然光射到两种介质的界面上 调整入射角的大小 使反射光与折射光的夹角是90 这时反射光和折射光都是偏振光 且偏振方向互相垂直 5 偏振光的简单应用 拍摄水面下的景物 玻璃橱窗里的陈列物时 加偏振片滤去水面或玻璃表面的反射光 使景像清晰 立体电影也是应用光的偏振现象的例子 横波 横波 易错防范 1 各种波均会发生偏振现象 2 用白光做单缝衍射与双缝干涉实验 均可看到彩色条纹 3 光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物的现象 要点一光的折射折射率 突破指南 解决光的折射问题的思路1 根据题意画出正确的光路图 2 利用几何关系确定光路中的边 角关系 要注意入射角 折射角均以法线为标准 3 利用折射定律 折射率公式求解 4 注意 在折射现象中光路是可逆的 典例1 如图 三棱镜的横截面为直角三角形abc a 30 b 60 一束平行于ac边的光线自ab边的p点射入三棱镜 在ac边发生反射后从bc边的m点射出 若光线在p点的入射角和在m点的折射角相等 1 求三棱镜的折射率 2 在三棱镜的ac边是否有光线透出 写出分析过程 不考虑多次反射 解析 1 光路图如图所示 图中n点为光线在ac边发生反射的入射点 设光线在p点的入射角为i 折射角为r 在m点的入射角为r 折射角依题意也为i 有i 60 由折射定律有sini nsinr nsinr sini 由 式得r r oo 为过m点的法线 c为直角 oo ac 由几何关系有 mnc r 典例2 图示为一光导纤维 可简化为一长玻璃丝 的示意图 玻璃丝长为l 折射率为n ab代表端面 已知光在真空中的传播速度为c 1 为使光线能从玻璃丝的ab端面传播到另一端面 求光线在端面ab上的入射角应满足的条件 2 求光线从玻璃丝的ab端面传播到另一端面所需的最长时间 解析 1 设光线在端面ab上c点 如图 的入射角为i 折射角为r 由折射定律有sini nsinr 借题发挥 解答全反射类问题的技巧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 要点三光的干涉衍射及偏振 突破指南 1 单缝衍射与双缝干涉的比较 2 自然光和偏振光的比较 典例3 下列现象中 属于光的衍射的是 a 雨后天空出现彩虹b 通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹c 海市蜃楼现象d 日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹解析彩虹是光的色散现象 海市蜃楼是光的折射 全反射现象 肥皂膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象 a c d错误 通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是单缝衍射现象 b正确 b 3 辅助线段法 利用直尺作辅助线 测出辅助线的长度大小 求玻璃的折射率 典例4 某同学做 测定玻璃折射率 实验时 完成光路图后 由于没有量角器 借助