高考物理月刊专版 专题11 光学综合 光的折射、全反射课件.ppt

考纲下载 1 光的折射定律 2 折射率 3 全反射 光导纤维 4 光的干涉 衍射和偏振现象 5 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 电磁波及其传播 6 电磁波的产生 发射和接收 7 电磁波谱 8 狭义相对论的基本假设 9 质速关系 质能关系 10 相对论质能关系式 11 实验二 测定玻璃的折射率12 实验三 用双缝干涉测光的波长 考情上线 1 本章的考点较多 主要考查一些基本概念和基本规律 如光的折射 折射率 全反射 临界角 光的干涉 衍射 偏振现象 以及麦克斯韦的电磁场理论 无线电波的发射和接收 相对论的初步了解等 2 复习本章内容时 应在理解概念和规律上多下功夫 重点是光的折射 全反射 光的干涉及光的衍射现象 以及利用它们分析解决问题 3 在复习物理光学时 正确理解现象产生的原因和条件 并能熟练地运用其解决有关问题 4 从近几年高考对本章内容的考查情况看 对光学部分考查到的几率较大 但复习时也不能忽略电磁波和相对论 如2008年高考海南 江苏均有一题考查了相对论 2009年高考江苏考查了相对论 天津 北京 四川考查了电磁波 一 光的直线传播1 光源光源是能自行发光的物体 它的特点是能将其他形式的能转化为光能 光在介质中的传播就是能量的传播 2 光沿直线传播的条件及光速 1 光在同种均匀介质中总是沿着直线传播 光在真空中的传播速度c 3 0 108m s 光在任何介质中的传播速度都小于c 2 若n为介质的折射率 则光在此介质中的传播速度为v 二 光的反射定律光从一种介质射到两种介质的分界面时发生反射 反射光线与入射光线 法线处在 反射光线与入射光线分别位于法线的 反射角入射角 同一平面内 两侧 等于 三 光的折射定律和折射率1 折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象 2 折射定律 图13 1 1 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 两侧 成正比 2 表达式 n12 式中n12是比例常数 3 光的折射现象中 光路是可逆的 3 折射率 1 物理意义 折射率仅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偏折大 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决定 3 计算公式 n 因v c 任何介质的折射率总 光的频率 大于1 4 光密介质与光疏介质 1 光密介质 折射率较大的介质 2 光疏介质 折射率较小的介质 3 光密介质和光疏介质是相对的 同种介质相对不同介质可能是光密介质 也可能是光疏介质 1 公式n 中 不论是光从真空射入介质 还是由介质射入真空 1总是真空中的光线与法线间的夹角 2总是介质中的光线与法线间的夹角 2 折射率由介质本身性质决定 与入射角的大小无关 3 折射率与介质的密度没关系 光密介质不是指密度大的介质 4 同一种介质中 频率越大的色光折射率越大 传播速度越小 四 全反射1 定义 光从射向 同时发生折射和反射 当入射角增大到某一角度 使折射角达到90 时 完全消失 只剩下的现象 光密介质 光疏介质 折射光 反射光 2 条件 1 光从光密介质射向光疏介质 2 入射角大于或等于 临界角 3 临界角 指折射角等于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 4 全反射现象的理解和应用 1 在光的反射和全反射现象中 均遵循光的 光路均是可逆的 2 光线射向两种介质的界面上时 往往同时发生光的折射和反射现象 但在全反射现象中 只发生全反射 不发生折射 折射角等于90 时 实际上就已经没有折射光线了 反射定律 3 光导纤维 简称 光纤 它是非常细的特制玻璃丝 直径在几微米到一百微米之间 由内芯和外套两层组成 内芯的折射率比外套的大 光在内芯中传播时 在内芯与外套的界面上发生全反射 使反射光的能量最强 实现远距离传送 因此 光信号能携带着数码信息 电视图像 声音等沿着光纤传输到很远的地方 实现光纤通信 五 玻璃砖和三棱镜对光路的控制作用1 玻璃砖对光路的控制对于两面平行的玻璃砖 其出射光线和入射光线平行 且光线发生了侧移 如图13 1 2所示 2 三棱镜对光路的控制及成像 1 对光路的作用 光密三棱镜 光线两次折射均向底面偏折 全反射棱镜 等腰直角棱镜 a 当光线从一直角边垂直射入时 在斜边发生全反射 从另一直角边垂直射出 b 当光线垂直于斜边射入时 在两直角边发生全反射后又垂直于斜边射出 2 三棱镜成像 当物体发出的光线从三棱镜的一侧面射入 从另一侧面射出时 逆着出射光线可以看到物体的虚像 1 在解决光的折射问题时 应根据题意分析光路 即作出光路图 找出入射角和折射角 然后应用公式来求解 找出临界光线往往是解题的关键 2 分析全反射现象的问题时 先确定光是否由光密介质进入光疏介质 入射角是否大于等于临界角 若满足全反射的条件 则再由折射定律和反射定律来确定光的传播情况 2008 宁夏高考 一半径为r的1 4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13 1 3所示 已知入射光线与桌面的距离为r 2 求出射角 本题涉及两次折射现象 解答本题应先由几何知识确定入射角大小 再由折射定律完成运算 解题指导 设入射光线与1 4球体的交点为c 连接oc oc即为入射点的法线 因此 图13 1 4中的角 为入射角 过c点作球体水平表面的垂线 垂足为b 如图13 1 4所示 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 见图11 3 4 为30 由折射定律得 因此sin 解得 60 答案 60 2009 江苏高考 图13 1 5所示是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片 相机的镜头竖直向上 照片中 水立方运动馆的景象呈现在半径r 11cm的圆形范围内 水面上的运动员手到脚的长度l 10cm 若已知水的折射率n 请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h 结果保留两位有效数字 根据折射率求出临界角 根据光路图结合几何图形和折射定律列方程求解 解题指导 设照片圆形区域的实际半径为r 运动员的实际身长为l 如图13 1 6所示 由折射定律nsin sin90 几何关系sin 得h 取l 2 2m 解得h 2 1m 1 6m 2 6m都算对 答案 1 6m 2 6m 2009 宁夏高考 如图13 1 7所示 一棱镜的截面为直角三角形abc a 30 斜边ab a 棱镜材料的折射率为n 在此截面所在的平面内 一条光线以45 的入射角从ac边的中点m射入棱镜 画出光路图 并求光线从棱镜射出的点的位置 不考虑光线沿原路返回的情况 解答本题的关键有三个 1 正确求出临界角 2 根据临界角正确地画出光路图 3 根据折射定律和几何关系列方程求解 解题指导 设入射角为i 折射角为r 由折射定律 n 由已知条件及 式得r 30 如果入射光线在法线的右侧 光路图如图13 1 8所示 设出射点为f 由几何关系可得 afm 90 af 即出射点在ab边上离a点的位置 如果入射光线在法线的左侧 光路图如图13