专题二 电磁场与电磁波 光.doc

专题二 电磁场与电磁波 光【考纲要求】内 容要求说 明1电磁波 电磁波的传播3电磁波谱及其应用4光的折射定律 折射率5测定玻璃的折射率（实验、探究）6光的全反射 光导纤维7光的干涉、衍射和偏振8激光的特性及应用激光产生的原理不作要求【重点知识梳理】一、光学1光的折射：（1）定义： （2）光的折射定律： （3）在折射现象中光路也是可逆的。2折射率（1）折射率 （2）表达式： （3）折射率和光在介质中传播的速度有关，用c表示真空中的光速，v表示介质中的光速,则：。式中c= ，n为介质折射率，光在介质中的速度_(填“大于”“等于”或“小于”)光在真空中的速度。3全反射（1）光疏介质和光密介质 （2）全反射现象：光从_介质入射到_介质的分界面上时，当入射角增大到一定程度时，光全部反射回_介质，这一现象叫全反射现象。（3）临界角：折射角等于_时的_叫做临界角。用C表示，C= （4）发生全反射的条件： ； 。（5）光导纤维：实际用的光导纤维是非常细的特质玻璃丝，直径只有几微米到一百微米之间，在内芯和外套的界面上发生全反射。4光的色散白光通过三棱镜后，出射光束变为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光束。由七色光组成的光带叫做光谱。这种现象叫做光的色散。色散的实质是由于各种色光在同一介质中传播的速率不同，或同一介质对不同色光的折射率不同而引起的。5光的干涉现象（1） 条件： （2）双缝干涉： 若双缝间距为d，双缝屏到光屏的距离为L，入射光波长为，则相邻明（暗）纹间距为 上述关系式给出了一种“测量光波长”的方法。（3）薄膜干涉：由透明膜的前、后表面反射的相干光波叠加而形成的干涉现象。利用薄膜干涉可以检验工件平面是否平整，还可以作为光学镜头上的增透膜。6光的衍射现象（1）现象：光绕过障碍物继续传播的现象。（2）条件：从理论上讲衍射是无条件的，但需发生明显的衍射现象，其条件是障碍物（或孔）的尺寸与光波波长相比,接近光波长或小于光波长。（3）单缝衍射：光通过单缝照射到屏上时，屏上将出现“有明有暗，明暗相间”的衍射条纹，与双缝干涉的干涉条纹不同的是：干涉条纹均匀分布，而衍射条纹的中央明纹较宽，较亮。（4）泊松亮斑：光照射到不透光的小圆板上时，在圆板阴影中心处出现的衍射亮斑。7光的偏振现象（1）自然光与偏振光：沿着各个方向振动的强度 的光称自然光；只沿某一特定方向振动的光称偏振光。（2）偏振现象：自然光经过某一偏振片（起偏器）A后即变为偏振光；若再使光经过另一偏振片（检偏器）B并逐渐转动偏振片B使A与B的偏振化方向相互垂直，则光就完全不能透过偏振片B。这样的现象叫做光的偏振现象。（3）意义：光的偏振现象充分表明光波是横波。因为偏振现象是横波所特有的现象。二、电磁波1麦克斯韦电磁场理论的要点:（1）变化的磁（电）场所产生的电（磁）场取决于 。具体地说，均匀变化的磁（电）场将产生恒定的电（磁）场，非均匀变化的磁（电）场将产生变化的电（磁）场，周期性变化的磁（电）场将产生周期相同的周期性变化的电（磁）场。（2）变化的磁场和变化的电场互相联系着，形成一个不可分离的统一体电磁场。2电磁波传播规律。电磁波在真空（空气）中传播速度为 C=3108m/s其波长，频率f与波速C间的关系为 C=f.【分类典型例题】题型一：折射定律及其应用解决这类问题需要注意: 通过做光路图挖掘几何关系，从而求解透明体的厚度以及光在透明体里运动的时间。做光路图也是解此类题的关键所在。 P【例1】 如图所示，一束光线以60的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在正上方与平面镜平行的光屏上留下一光点P 。现将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上，如图中虚线所示，则进入透明体的光线经平面境反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的光点P与原来相比向左平移了3.46cm ，已知透明体对光的折射率为。（1）作出后来的光路示意图，标出P 位置；（2）透明体的厚度为多大？ （3）光在透明体里运动的时间多长？【变式训练1】abOdMN半径为R的半圆形玻璃砖横截面如图所示，O为圆心，光线a沿半径方向射入玻璃砖后，恰在O点发生全反射，已知aOM=45，求：（1）玻璃砖的折射率n；（2）另一条与a平行的光线b从最高点入射玻璃砖后，折射到MN上的d点，则这根光线能否从MN射出?Od为多少?题型二：光的色散 全反射解决这类问题需要注意：（1）色散的实质是由于各种色光在同一介质中传播的速率不同，或同一介质对不同色光的折射率不同而引起的。光的频率越大，折射率越大。红光折射率最小，紫光折射率最大。（2）全反射的条件是，光从光密介质进入光疏介质，且入射角达到临界角。【例2】某棱镜顶角=41.30，一束白光以较大的入射角从棱镜的一个侧面射入，通过棱镜后从另一个侧面射出，在光屏上形成由红到紫的彩色光带如右图所示，当入射角i逐渐减小到零的过程中，彩色光带变化情况是（ ） 色光紫蓝绿黄橙红折射率1.5321.5281.5191.5171.5141.513临界角40.7540.8841.1741.2341.3441.37A紫光最先消失，最后只剩下橙光、红光B紫光最先消失，最后只剩下黄光、橙光和红光C红光最先消失，最后只剩下紫光、蓝光D红光最先消失，最后只剩下紫光、蓝光和绿光变式训练2 在一个圆形轻木塞的中心插上一根大头针，然后把它倒放在水面上，调节针插入的深度，使观察者不论在什么位置都刚好不能看到水下的大头针，如图所示，量出针露出的长度为d，木塞的半径为r，求水的折射率。题型三:光的干涉、衍射、偏振解决这类问题需要注意：准确理解干涉现象的产生条件，产生明显衍射现象的条件。【例3】能产生干涉现象的两束光是（ ）A频率相同、振幅相同的两束光B频率相同、相位差恒定的两束光C两只完全相同的灯光发出的光D同一光源的两个发光部分发出的光变式训练3S1S2SOr1r2P如图所示是双缝干涉实验装置，屏上O点到双缝S1、S2的距离相等。当用波长为0.75m的单色光照射时，P是位于O上方的第二条亮纹位置，若换用波长为0.6m的单色光做实验，P处是亮纹还是暗纹？在OP之间共有几条暗纹？题型四:电磁场与电磁波解决这类问题需要注意：准确把握麦克斯韦电磁场理论的基本内容.【例3】按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是A恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场B变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场C均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化电场D均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场光源pQ明变式训练4如图所示，让白炽灯发出的光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P和Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象。这个实验表明（ ） A. 光是电磁波B. 光是一种横波C. 光是一种纵波D. 光是概率波【能力训练】1下列关于电磁波的叙述中，正确的（ ）A电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B电磁波在任何介质中的传播速度均为3.00108m/sC电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短D电磁波不能产生干涉、衍射现象2下述关于电磁场的说法中正确的是（ ）A只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其 周围产生电磁场，从而形成电磁波B任何变化的电场周围一定有磁场C振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场D电磁波的理论在先，实验证明在后3已知介质对某单色光的临界角为，则 A该介质对单色光的折射率等于B此单色光在该介质中的传播速度等于csin（c表示光在真空中的传播速度）C此单色光在该介质中的波长是真空中波长的倍D此单色光在该介质中的频率是真空中频率的倍4某学生在观察双缝干涉现象的实验中，分别用红色、绿色、紫色三种单色光做实验，经同一干涉仪观察到如图所示的明显干涉条纹，那么甲、乙、丙依次表示的颜色是 （ ）A红色 绿色 紫色 B红色 紫色 绿色C紫色 绿色 红色 D绿色 紫色 红色甲丙乙5太阳光照射在平坦的大沙漠上，我们在沙漠中向前看去，发现前方某处射来亮光，好像太阳光从远处水面反射来的一样，我们认为前方有水，但走到该处仍是干燥的沙漠，这现象在夏天城市中太阳光照射沥青路面时也能观察到，对这种现象正确的解释是（ ）A越靠近地面空气的折射率越大B这是光的干涉形成的C越靠近地面空气的折射率越小D这是光的衍射形成的6在一次观察光衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样，那么障碍物应是（黑线为暗纹）A很小的不透明的圆板B很大的中间有大圆孔的不透明的圆板C很大的不透明圆板D很大的中间有小圆孔的不透明圆板7有关偏振和偏振光的下列说法中正确的有 A只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振B只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振C自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光D除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光 8某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器。如图所示，在一个圆盘上，过其圆心O做两条互相垂直的直径BC、EF。在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使夜面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像。同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值。（1）在用此仪器测量液体的折射率时，下列说法正确的是_ （填字母代号）BCOAEFKMNP1P2A大头针P3插在M位置时液体的折射率值大于插在N位置时液体 的折射率值B大头针P3插在M位置时液体的折射率值小于插在N位置时液 体的折射率值 C对于任何液体，在KC部分都能观察到大头针P1、P2的像D可能有一种液体，在KC部分观察不到大头针P1、P2的像（2）若AOF=30，OP3与OC的夹角为30，则液体的折射率 为 。9用双缝干涉测光的波长。实验装置如图（甲）所示，已知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离L2=700mm，双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心（如图（乙）所示），记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数。（1）分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图（丙）所示，则对准第1条时读数x1=_mm、对准第4条时读数x2=_mm（2）写出计算波长的表达式，=_（用符号表示），=_nm光源滤光片单缝双缝遮光筒屏图（甲）L1L215205100202515图（丙）第1条时读数第4条时读数1520510030354045图（乙） 10、有以下说法：AX射线有较强的穿透本领，在机场等地用其探测箱内物品进行安全检查B太阳辐射的能量大部分集中在可见光及附近的区域C全息照片的拍摄利用了光的衍射原理D潜水员在水底看岸边的树是变矮了E泊松亮斑说明了光具有波动性F机械波和电磁波一样从空气进入水中波长变短其中正确的有： 。、（1）（本题4分）分析判断以下说法的正误，在相应的括号内打“”或“”A雨后，马路上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光具有波动性的缘故 （ ）B从地面上观察，在高速运行的飞船上，一切物理、化学过程和生命过程都变慢了（ ）C根据大爆炸理论，我们所生活的宇宙是在不断膨胀的，各星球都离地球而远去，由此可以推测出地球上接受到遥远星球发出的光的波长要变短 （ ）D电磁波中每一点的电场强度和磁感应强度总是相互垂直，且与波的传播方向垂直（ ）（2）本题4分）如图所示，某透明液体深1m，一束与水平面成30的光线照向该液体，进入该液体的光线与水平面的夹角为45.则该液体的折射率为 ，进入液面后的光线经过 秒可以照到底面。、（1）（本题4分）判断以下说法的正误，在相应的括号内打“”或“”A光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一 （ ）B拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度（ ）C光在介质中的速度大于光在真空中的速度 （ ）D变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场 （ ）COMNABDP1P2P3（2）（本题4分）如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接O P3图中MN为