高中物理 第十三章 光 章末总结课件 新人教版选修34.ppt

第十三章光 章末总结 网络构建区 光 光的反射 反射定律光路可逆 光的折射 折射定律 入射角 1 折射角 2 折射率n 折射定律 n 光路可逆实验 测定玻璃的折射率 全反射 条件 临界角c的计算公式 sinc 光从光密介质射向光疏介质 入射角大于 或等于临界角 光 光的干涉 双缝干涉 条件 两列频率相同 相位差恒定 振动情况相同的光实验装置 双缝干涉仪干涉图样 单色光是明暗相间 间隔均匀的条纹 明暗条纹的产生条件 亮条纹 x 暗条纹 x k k 0 1 2 3 2k 1 k 0 1 2 3 条纹间距 x 实验 用双缝干涉测量光的波长 薄膜干涉及应用 光 光的衍射 发生明显衍射的条件 孔或障碍物的尺寸衍射图样 单色光是明暗 间隔的条纹 与干涉图样进行区分 实例 可 以与光的波长相比 甚至比光的波长还小 相间 不均匀 单缝衍射 圆孔衍射 泊松亮斑 光的偏振 偏振光与自然光的区别偏振光的获得方法 用偏振片 使反射光与折射光垂直 则它们都成为偏振光偏振现象说明光是 横波 光 光的色散 光的双缝干涉产生色散光的薄膜干涉产生色散光衍射时的色散光通过三棱镜折射产生色散 激光 特点 应用 光纤通信 激光测距 激光雷达 医疗 光刀 读盘 切割金属 激光育种 激光武器等 相干性好 平行度好 亮度高 专题整合区 一 几何光学 二 测折射率的方法 三 光的干涉 四 几何光学与光的本性的结合 一 几何光学 几何光学是以光线为工具研究光的传播规律 所以解决几何光学问题的关键是根据 光的传播规律 画出光路图 然后再利用几何学知识 寻找相应的边角关系 一 几何光学 例1如图1所示 一玻璃球体的半径为r o为球心 ab为直径 来自b点的光线bm在m点射出 出射光线平行于ab 另一光线bn恰好在n点发生全反射 已知 abm 30 求 图1 一 几何光学 1 玻璃的折射率 解析设光线bm在m点的入射角为 1 折射角为 2 由几何知识可知 1 30 2 60 根据折射定律得n 代入数据得n 答案 一 几何光学 2 球心o到bn的距离 解析光线bn恰好在n点发生全反射 则 bno为临界角c sinc 设球心到bn的距离为d 由几何知识可知d rsinc联立解得d r 答案r 二 测折射率的方法 测折射率常见的方法有成像法 插针法及全反射法 不管哪种方法其实质相同 由折射定律n 知 只要确定出入射角 1及折射角 2即可测出介质的折射率 二 测折射率的方法 例2在 测定玻璃的折射率 实验中 在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针a b 在另一侧再竖直插两个大头针c d 在插入第四个大头针d时 要使它 图2是在白纸上留下的实验痕迹 其中直线a a 是描在纸上的玻璃砖的两个边 根据该图可算得玻璃的折射率n 计算结果保留两位有效数字 图2 二 测折射率的方法 解析插在d点的大头针必须挡住c及a b的像 这样才能保证沿a b的光线折射后经过c d 作出光路图如图所示 以入射点o为圆心作圆 分别交入射光线与折射光线于e f 从e f作法线的垂线交于g h 用刻度尺量出eg fh的长分别为6 5mm 二 测折射率的方法 4 0mm 由公式n 求出折射率 答案挡住c及a b的像1 6 1 5 1 7都算对 三 光的干涉 1 产生干涉的条件 两列频率相同 相位差恒定 振动情况相同的光 2 产生明暗条纹的条件 当 s k 时出现明条纹 当 s 2k 1 时出现暗条纹 其中k 1 2 相邻明 或暗 条纹间距 x 3 双缝干涉图样的特点 单色光照射时为间距相同的明暗相间的条纹 白光照射时为彩色条纹 三 光的干涉 4 双缝干涉法测光波的波长 相邻明 或暗 条纹间距 x 得 5 薄膜干涉 1 薄膜干涉中的条纹是从薄膜前 后两个表面反射的光在光源这一侧干涉形成的 2 同一条纹上的点厚度相同 所以若用肥皂薄膜做实验 条纹为横条纹 三 光的干涉 例3如图3所示为双缝干涉实验 甲图为用绿光照射时的结果 a为中央亮条纹 a 为相邻亮条纹 乙图为换用另一种单色光照射的结果 a为中央亮条纹 a 为相邻亮条纹 两次实验中双缝间距和双缝到屏的距离相等 以下说法正确的是 图3 三 光的干涉 a 乙图可能是用红光照射 表明红光波长较长b 乙图可能是用紫光照射 表明紫光波长较长c 乙图可能是用紫光照射 表明紫光波长较短d 乙图可能是用红光照射 表明红光波长较短 解析由题图知甲图中条纹间距大 由 x 可知 在l和d相同的情况下 x大 则 大 x小 则 小 所以乙图中所用单色光波长较短 因紫光比绿光波长短 故选项c正确 答案c 四 几何光学与光的本性的结合 几何光学和光的本性 例如干涉 衍射等 结合点是折射率n和光的频率f 折射率n和f间虽然不存在公式关系 但它们的大小存在对应关系 频率f越大 折射率n越大 再由c f找出与波长的关系 由波长关系可联系双缝干涉 光的衍射等现象的应用 四 几何光学与光的本性的结合 例4半圆形玻璃砖横截面如图4所示 ab为直径 o点为圆心 在该界面内有a b两束单色可见光从空气垂直于ab射入玻璃砖 两入射点到o点的距离相等 两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图4所示 则a b两束光 图4 四 几何光学与光的本性的结合 a 在同种均匀介质中传播 a光的传播速度大b 以相同的入射角从空气斜射入水中 b光的折射角大c 从同一介质以相同的入射角射向空气 若a光不能进入空气 则b光也不能进入空气d 分别通过同一双缝干涉装置 a光的相邻亮条纹间距大 四 几何光学与光的本性的结合 解析由于两束光的入射点到o点的距离相等 因此它们在半圆边界上的入射角相同 由于b光发生全反射 而a光能够折射 说明b光的全反射临界角小于a光的全反射临界角 由n 可知 b光在介质中的折射率大于a光的折射率 b光的频率比a光的频率高 由v 可知 在同种介质中a光的传播速度大 a项正确 四 几何光学与光的本性的结合 以相同的入射角从空气斜射入水中 b光的折射程度大 折射角小 b项错误 由于b光全反射临界角小 所以c项正确 通过同一双缝干涉装置 频率低的波长长 干涉条纹间距大 d项正确 答案acd 自我检测区 1 2 3 4 1 几何光学与物理光学的结合 如图5所示 一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入 从玻璃砖射出后分成a b两束单色光 则 a 玻璃砖对a光的折射率为b b光的频率比a光的频率大c b光在玻璃中的传播速度比a光在玻璃中的传播速度大d 让a b通过同一狭缝 a光衍射现象较明显 图5 1 2 3 4 解析玻璃砖对a光的折射率n 故a对 由题图可知 a光的偏折程度比b光的小 所以玻璃砖对a光折射率小 a光的频率也小 由n 可得v a光在玻璃中的传播速度比b光的大 故b对 c错 a光频率小 波长大 所以衍射现象较明显 d对 答案abd 1 2 3 4 2 测定玻璃折射率 某同学利用 插针法 测定玻璃的折射率 所用的玻璃砖两面平行 正确操作后 作出的光路图及测出的相关角度如图6所示 1 此玻璃的折射率计算式为n 用图中的 1 2表示 2 如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择 为了减小误差 应选用宽度 填 大 或 小 的玻璃砖来测量 图6 1 2 3 4 解析据题意可知入射角为 90 1 折射角为 90 2 则玻璃的折射率为n 玻璃砖越宽 光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定 测量结果越准确 故应选用宽度大的玻璃砖来测量 答案 1 2 大 1 2 3 4 3 光的干涉 在用双缝干涉测光的波长实验中 为使光屏上相邻的条纹间距增大些 可采取的措施是 a 换用缝距大些的双缝片b 换用缝距小些的双缝片c 适当调大双缝与屏的距离d 适当调小双缝与屏的距离 1 2 3 4 解析根据相邻两条亮条纹 或暗条纹 间距表达式 x 可知 减小d值和增大l值都能达到增大条纹间距的目的 答案bc 1 2 3 4 4 几何光学 如图7所示 某种透明物质制成的直角三棱镜abc a等于30 一束光线在纸面内垂直ab面射入棱镜 发现光线刚好不能从bc面射出 而是最后从ac面射出 求 图7 1 2 3