高考物理总复习 第11章 机械振动 机械波 光 电磁波（第3课时）光课件.ppt

第3课时光 基础过关 1 光的反射及反射定律 1 光的反射 光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时 一部分光会 到第1种介质的现象 2 反射定律 反射光线与入射光线 法线处在 内 反射光线与入射光线分别位于法线的 反射角 入射角 考点一光的反射与折射 c 光的全反射 b 返回 同一平面 两侧 等于 2 折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向发生 的现象 如图所示 3 折射定律 1 内容 折射光线与入射光线 法线处在同一平面内 折射光线与入射光线分别位于法线的 入射角的正弦与折射角的正弦成 改变 两侧 正比 4 折射率 1 物理意义 折射率反映介质的光学特性 折射率大 说明光从真空射入到该介质时 反之偏折小 2 定义式 n 不能说n与sin 1成正比 与sin 2成反比 折射率由介质本身的光学性质和光的 决定 3 计算公式 n 因v c 故任何介质的折射率总大于1 偏折大 频率 5 全反射 1 定义 光从光密介质射入光疏介质 当入射角增大到某一角度时 折射光线将 只剩下反射光线的现象 2 条件 光从光密介质射向光疏介质 入射角 临界角 3 临界角 折射角等于90 时的入射角 若光从光密介质 折射率为n 射向真空或空气时 发生全反射的临界角为c 则sinc 介质的折射率越大 发生全反射的临界角越小 消失 大于等于 过关演练 1 一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖 o点为该玻璃砖截面的圆心 如图所示中能正确描述其光路的是 解析光束沿玻璃砖半径射向o点 在界面处入射角大于临界角时 发生全反射 小于临界角时 在空气中的折射角大于入射角 a选项正确 c选项错误 当光束由空气射向玻璃砖时 由发生全发射的条件可知 b选项错误 在玻璃中的折射角小于入射角 d选项错误 答案a 2 多选 2015 浙江10月选考 为了从坦克内部观察外部目标 在厚度为20cm的坦克壁上开了一个直径为12cm的孔 若在孔内分别安装由同一材料制成的如图所示的三块玻璃 其中两块玻璃的厚度相同 坦克内的人在同一位置通过玻璃能看到的外界的角度范围是 a 图甲的大于图乙的b 图甲的小于图丙的c 图乙的小于图丙的d 图乙的等于图丙的 解析光在玻璃和空气的界面发生折射 假设眼睛在左下角观察 观察到外界的范围比没有玻璃时大 如图所示 当玻璃的厚度变小时 竖虚线表示玻璃左边位置 观察到外界的范围也变小 且观察范围与玻璃的位置无关 只与玻璃的厚度有关 a d选项正确 答案ad 要点突破 要点一折射定律应用1 解决光的折射问题的一般方法 1 根据题意画出光路或者根据已知光路确定入射角和折射角 2 利用折射定律建立方程进行求解 答案a 答案d 精练题组 1 直线p1p2过均匀玻璃球球心o 细光束a b平行且关于p1p2对称 由空气射入玻璃球的光路如图所示 a b光相比 a 玻璃对a光的折射率较大b 玻璃对a光的临界角较小c b光在玻璃中的传播速度较小d b光在玻璃中的传播时间较短 答案c 2 关于全反射 下列叙述中正确的是 a 发生全反射时仍有折射光线 只是折射光线非常弱b 光从光密介质射向光疏介质时 一定会发生全反射现象c 光从光密介质射向光疏介质时 可能不发生全反射现象d 光从光疏介质射向光密介质时 可能发生全反射现象解析发生全反射时折射光线的能量为零 折射光线消失 所以选项a错误 发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质 且入射角大于或等于临界角 二者缺一不可 所以选项b d错误 c正确 答案c 答案d 解析由题意知 折射线和入射线位于法线的同一侧 n 1 由折射定律可知 入射角等于折射角 所以选项b正确 答案b 5 为了测定等腰玻璃三棱镜的折射率 如图所示 我们测出了等腰玻璃三棱镜abc顶角为30 让激光由空气垂直ab面进入棱镜 由ac面进入空气中 我们又测出了其折射光线与入射光线之间的夹角为30 已知光在真空中速度为3 0 108m s 请完成下列问题 1 请你作出光路图 2 求棱镜的折射率 3 光在这种玻璃中的传播速度 方法总结 全反射现象中的三点提醒 1 当发生全反射时 仍遵循光的反射定律及光路的可逆性 2 介质的折射率越大 临界角越小 越容易发生全反射 3 当入射角达到临界角时 折射光线的强度减弱到零 反射光的能量等于入射光的能量 基础过关 1 产生条件 两列光的 相同 振动方向 且具有恒定的相位差 才能产生稳定的干涉图样 2 两种典型的干涉 1 杨氏双缝干涉 原理如图所示 明 暗条纹的条件 考点二光的干涉 c 光的衍射和偏振 b 频率 相同 单色光 形成 的条纹 中央为明条纹 a 光的路程差 r r2 r1 k 0 1 2 光屏上出现明条纹 b 光的路程差 r r2 r1 k 0 1 2 光屏上出现暗条纹 白光 光屏上出现 条纹 且中央亮条纹是 填写颜色 相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式 x 明暗相间 k 彩色 白色 2 薄膜干涉 相干光 光照射到透明薄膜上 从薄膜的两个表面 的两列光波 图样特点 同双缝干涉 同一条亮 或暗 纹对应薄膜的 相等 单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹 白光照射薄膜时 形成彩色条纹 3 光的衍射 1 发生明显衍射的条件 只有当障碍物的尺寸与光的波长 甚至比光的波长 的时候 衍射现象才会明显 反射 厚度 相差不多 还小 2 衍射条纹的特点 单缝衍射和圆孔衍射图样的比较 明暗相间 越弱 越小 明暗相间 越弱 越小 减小 逐渐变暗 变窄 同心圆环 泊松亮斑 圆盘衍射 当光照到 选填 透明 或 不透明 的半径很小的小圆盘上时 在圆盘的阴影中心出现 在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环 不透明 亮斑 4 光的偏振 1 偏振 光波只沿 的方向的振动 2 自然光 太阳 电灯等普通光源发出的光 包括在垂直于传播方向上沿 振动的光 而且沿各个方向振动的光波的 都相同 这种光叫做自然光 3 偏振光 在 于传播方向的平面上 只沿某个特定方向振动的光 光的偏振证明光是 自然光通过偏振片后 就得到了偏振光 某一特定 一切方向 强度 垂直 横波 过关演练 1 下列说法中 正确的是 a 真空中蓝光的波长比红光的波长长b 天空中的彩虹是由光干涉形成的c 光纤通信利用了光的全反射原理d 机械波在不同介质中传播 波长保持不变 答案c 2 多选 关于下列光学现象的说法 正确的是 a 水中蓝光的传播速度比红光快b 光从空气射入玻璃时可能发生全反射c 在岸边观察前方水中的一条鱼 鱼的实际深度比看到的要深d 分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验 用红光时得到的条纹间距更宽 答案cd 例1 多选 在杨氏双缝干涉实验中 如果 a 用白光作为光源 屏上将呈现黑白相间的条纹b 用红光作为光源 屏上将呈现红黑相间的条纹c 用红光照射一条狭缝 用紫光照射另一条狭缝 屏上将呈现彩色干涉条纹d 用紫光作为光源 遮住其中一条狭缝 屏上将呈现间距不等的条纹 解析因白光为复色光 所以用白光作光源时 屏上将呈现彩色条纹 a错 用红光作光源时 屏上将呈现红黑相间的条纹 b对 红光 紫光频率不同 因而不能产生干涉 c错 遮住其中一条狭缝时 将产生单缝衍射现象 d对 答案bd 要点二单缝衍射与双缝干涉的比较 例2 如图所示的4种明暗相同的条纹分别是红光 蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光 紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样 黑色部分表示亮条纹 在下面的4幅图中从左往右排列 亮条纹的颜色依次是 a 红黄蓝紫b 红紫蓝黄c 蓝紫红黄d 蓝黄红紫 答案b 要点三光的偏振现象自然光与偏振光的比较 例3 光的偏振现象说明光是横波 下列现象中不能反映光的偏振特性的是 a 一束自然光相继通过两个偏振片 以光束为轴旋转其中一个偏振片 透射光的强度发生变化b 一束自然光入射到两种介质的分界面上 当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90 时 反射光是偏振光c 日落时分 拍摄水面下的景物 在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰d 通过手指间的缝隙观察日光灯 可以看到彩色条纹 解析在垂直于传播方向的平面上 沿着某个特定方向振动的光是偏振光 a b选项反映了光的偏振特性 c是偏振现象的应用 d是光的衍射现象 答案d 精练题组 1 多选 如图所示 偏振片p的透振方向 用带有箭头的实线表示 为竖直方向 下列四种入射光束中 能在p的另一侧观察到透射光的是 a 太阳光b 沿竖直方向振动的光c 沿水平方向振动的光d 沿与竖直方向成45 角方向振动的光 解析偏振片只让沿某一方向振动的光通过 当偏振片的透振方向与光的振动方向不同时 透射光的强度不同 它们平行时最强 而垂直时最弱 太阳光是自然光 光波可沿任何方向振动 所以在p的另一侧能观察到透射光 沿竖直方向振动的光 振动方向与偏振片的透振方向相同 当然可以看到透射光 沿水平方向振动的光 其振动方向与透振方向垂直 所以看不到透射光 沿与竖直方向成45 角方向振动的光 其振动方向与透振方向不垂直 仍可看到透射光 答案abd 2 多选 抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细 如图所示 激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同 观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化 下列叙述中正确的是 a 这里应用的是光的衍射现象b 这里应用的是光的干涉现象c 如果屏上条纹变宽 表明抽制的丝变粗d 如果屏上条纹变宽 表明抽制的丝变细 解析由于是激光束越过细丝即绕过障碍物 所以是光的衍射现象 当抽制的丝变细的时候 丝的直径较接近激光的波长 条纹间距就大 a d对 答案ad 3 如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置 p是附有肥皂薄膜的铁丝圈 s是一点燃的酒精灯 往火焰上撒些盐后 在肥皂膜上观察到的干涉图样应是图中的 解析铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚 在同一水平线上厚度基本一致 如果某一厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强 那么这一水平线上同一厚度处光波会加强 所以干涉条纹应是水平的 答案d 4 多选 2016 绍兴一中9月 在信息技术迅猛发展的今天 光盘是存储信息的一种重要媒介 光盘上的信息通常是通过激光束来读取的 若激光束不是垂直投射到盘面上 则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向 如图所示 下列说法中正确的是 a 图中光束 是红光 是蓝光b 在光盘的透明介质层中 光束 比 传播速度更快c 若光束 先后通过同一单缝衍射装置 光束 的中央亮纹比 的窄d 若光束 先后通过同一双缝干涉装置 光束 的条纹宽度比 的大 答案bc 5 多选 关于双缝干涉条纹 以下说法中正确的是 a 用同一单色光做双缝干涉实验 能观察到明 暗相间的单色条纹b 在同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该单色光波长的整数倍c 用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差一定为该单色光波长的奇数倍d 用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定为该单色光半波长的奇数倍 解析用同一单色光做双缝干涉实验 能观察到明暗相间的单色条纹 故a正确 当两列光到达同一点上 若它们振动的相位相同 即同一单色光经双缝后到两缝的距离之差为该色光波长的整数倍时 该处的振动加强 是明条纹 故b正确 c错误 当两列光到达同一点上 若它们振动的相位相反 即同一单色光经双缝后到两缝的距离之差为该光半波长的奇数倍时 该处的振动减弱 是暗条纹 故d正确 答案abd 基础过关 1 光的色散 1 色散现象 白光通过三棱镜会形成由红到紫 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 红光偏折角最 考点三光的颜色 色散 b 激光 a 七 大 小 2 棱镜三棱镜对光线的作用 改变光的传播方向 使复色光发生色散 3 激光 相同 恒定 一致 平行度 空间 时间 能量 过关演练 1 多选 将激光束的宽度聚焦到纳米级 10 9m 范围内 可修复人体已损坏的器官 可对dna分子进行超微型基因修复 把至今尚令人无奈的癌症 遗传疾病彻底根除 以上功能是利用了激光的 a 单色性好b 相干性好c 平行度好d 高能量答案d 2 如图 一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a b 波长分别为 a b 该玻璃对单色光a b的折射率分别为na nb 则 a anbb a b na b na nb解析由图可知b光偏折程度大 则na b b项正确 答案b 要点突破 要点一光的色散理解1 光的颜色由光源的频率决定 与介质无关 与波长无关 波速由介质和光的频率共同决定 2 白光由红 橙 黄 绿 青 蓝 紫七种色光组成 七种色光的特性差异可以用下表表示出来 例1 2016 杭二中期中 如图 半圆形玻璃砖置于光屏pq的左下方 一束白光沿半径方向从a点射入玻璃砖 在o点发生反射和折射 折射光在白光屏上呈现七色光带 若入射点由a向b缓慢移动 并保持白光沿半径方向入射到o点 观察到各色光在光屏上陆续消失 在光带未完全消失之前 反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是 a 减弱 紫光b 减弱 红光c 增强 紫光d 增强 红光 解析光线从光密介质到光疏介质 入射角增大则反射光的强度增强 因紫色光的折射率最大 发生全反射的临界角最小 故紫光最先发生全反射 在光屏上最先消失 故选c 答案c 要点二平行玻璃砖模型的应用1 光线经两次折射 出射光线o b平行于入射光线ao 2 不改变传播方向 只是侧移d 3 比较在不同介质中光的传播 例2 如图所示为两等腰三角形玻璃棱镜 其中ab a b ac a c bc b c 一入射光线由空气经两玻璃棱镜折射后射出来 下列关于出射光线的说法正确的是 a 一定是光线2b 一定是光线3c 可能是光线1 4d 可能是光线1 3 解析由图可知 ab a b 可将aba b 等效为平行玻璃砖 出射光线平行于入射光线 因而出射光线不可能是光线4 5 6 入射光线ao经棱镜abc折射 出射光线向底边bc偏折 再将aca c 视为平行玻璃砖 光线由密 疏 密将向a 方向侧移 如图所示 所以从a b 射出的光线向a 侧移 故选b 答案b 精练题组 1 一束白光从顶角为 的三棱镜的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜后 在屏p上可得到彩色光带 如图所示 在入射角i逐渐减小到零的过程中 假如屏上的彩色光带先后全部消失 则 a 红光最先消失 紫光最后消失b 紫光最先消失 红光最后消失c 紫光最先消失 黄光最后消失d 红光最先消失