（浙江专版）2019版高考物理大一轮复习 第十一章 机械振动 机械波 光 电磁波 第3课时 光学案.doc

第3课时光一、光的反射与折射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，一部分光会返回到第1种介质的现象。(2)反射定律：反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角。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改变的现象，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两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。(2)表达式：n12，式中n12是比例常数。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光的频率决定。(3)计算公式：n，因v c，故任何介质的折射率总大于1。二、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，折射光线将消失，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。入射角大于等于临界角。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sin c。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。4.应用：全反射棱镜、光导纤维。三、光的干涉1.产生条件：两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。2.杨氏双缝干涉(1)原理如图所示(2)明、暗条纹的条件单色光：形成明暗相间的条纹，中央为明条纹。a.光的路程差rr2r1k(k0，1，2，)，光屏上出现明条纹。b.光的路程差rr2r1(2k1)(k0，1，2，)，光屏上出现暗条纹。白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)。(3)相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式：x。3.薄膜干涉(1)定义：光照射到透明薄膜上，从薄膜的前后两个表面反射光的相互叠加，发生干涉。(2)干涉图样：单色光照射薄膜时，形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时，形成彩色的条纹。(3)应用：照相机、望远镜的镜头增透膜，检查光学平面的平整度。四、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相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。2.衍射条纹的特点(1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较：单缝衍射圆孔衍射单色光中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间的条纹，且越靠外，亮条纹的亮度越弱，宽度越小中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小；亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增大而减小白光中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度逐渐变暗、宽度变窄的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，离中央最远的是红光中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色的同心圆环(2)泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到不透明(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亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。五、光的偏振1.偏振：光波只沿某一特定的方向的振动。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一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光。3.偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。光的偏振证明光是横波。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。六、光的色散1.色散现象：白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱，如图。2.成因：由于n红na，a错误；由sin c可知，玻璃对a光的临界角较大，b错误；由n可知，b光在玻璃中的传播速度较小，c正确；b光在玻璃中的传播速度较小，且它在玻璃中传播的距离较长，所以在玻璃中的传播时间较长，d错误。答案c2.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c3.(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正确。答案ad4.(多选)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解析从图中可知光的偏折角大，所以光的折射率较大，而蓝光的折射率大于红光的折射率，所以光是蓝光，是红光，故a错误；根据公式n可得折射率越大，在该介质中传播速度越小，故光束比传播速度更快，b正确；蓝光的折射率大，频率大，知蓝光的波长小，波长越长，衍射现象越明显，所以得到的中央亮纹比的中央亮纹窄，故c正确；蓝光的折射率大于红光的折射率，而蓝光的波长小于红光的波长，干涉条纹的间距与波长成正比，则若光、光先后通过同一双缝干涉装置，前者得到的条纹比后者的窄。故d错误。答案bc5.如图所示为两等腰三角形玻璃棱镜，其中abab，acac，bcbc，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2 b.一定是光线3c.可能是光线1、4 d.可能是光线1、3解析由图可知：abab，可将abab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acac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ab射出的光线向a侧移，故选b。答案b基础过关1.(多选)2013年9月12日国务院办公厅下发文件大气污染防治行动计划，以改善人们的生活环境。其中雾霾天气严重影响人们的身体健康，发生雾霾天气时能见度只有几米，天气变黄变暗，这是由于这种情况下()a.只有波长较短的一部分光才能到达地面b.只有波长较长的一部分光才能到达地面c.只有频率较大的一部分光才能到达地面d.只有频率较小的一部分光才能到达地面解析根据光发生明显衍射的条件，发生雾霾天气时，只有波长较长、频率较小的一部分光发生衍射绕过空气中的颗粒物到达地面，选项a、c错误，b、d正确。答案bd2.(多选)如图所示，电灯s发生的光先后经过偏振片a和b，人眼在p处迎着入射光方向，看不到光亮，则()a.图中a光为偏振光b.图中b光为偏振光c.以sp为轴将b转过180后，在p处将看到光亮d.以sp为轴将b转过90后，在p处将看到光亮解析从电灯直接发出的光为自然光，则a错误；它通过a偏振片后，即变为偏振光，则b正确；设通过a的光沿竖直方向振动，若b偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振片，则p点无光亮，将b转过90时，偏振光的振动方向与b偏振片的透振方向平行，偏振光就能通过偏振片，在p处就可看到光亮，d项正确，c错误。答案bd3.(2017湖州模拟)让激光照到vcd机、cd机或计算机的光盘上，就可以读出盘上记录的信息，经过处理后还原成声音或图象，这是利用激光的()a.平行度好，可以会聚到很小的一点上b.相干性好，可以很容易形成干涉图样c.亮度高，可以在很短时间内集中很大的能量d.波长长，很容易发生明显的衍射现象解析激光的特点之一是方向性好，它可以会聚到一个很小的点上，dvd、vcd、cd唱机或电脑上的光驱及刻录设备就利用了激光的这一特点，选项a正确，b、c、d错误。答案a4.关于薄膜干涉，下列说法中正确的是()a.只有厚度均匀的薄膜，才会发生干涉现象b.只有厚度不均匀的楔形薄膜，才会发生干涉现象c.厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹d.观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源在液膜的同一侧解析当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加强的条件，就会出现明条纹，满足振动减弱的条件就会出现暗条纹。这种情况在薄膜厚度不均匀时才会出现；当薄膜厚度均匀时，不会出现干涉条纹，但也发生干涉现象，如果是单色光照射，若满足振动加强的条件，整个薄膜前方都是亮的，否则整个薄膜的前方都是暗的；如果是复色光照射，某些颜色的光因干涉而减弱，另一些颜色的光会因干涉而加强，减弱的光透过薄膜，加强的光被反射回来，这时会看到薄膜的颜色呈某种单色光的颜色，但不形成干涉条纹。答案d5.某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如乙 图所示。他改变的实验条件可能是()a.减小光源到单缝的距离b.减小双缝之间的距离c.减小双缝到光屏之间的距离d.换用频率更高的单色光源解析在双缝干涉中，相邻明条纹间的距离x，由题图知干涉条纹间距变宽，故可增大l、或减小d。根据c知要增大，应减小。选项b正确，选项a、c、d错误。答案b6.束复色光由空气斜射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b。已知a光的频率小于b光的频率，下列光路图正确的是()解析两种单色光射入玻璃砖时的折射角小于入射角，据此可排除选项a、b；已知a光的频率小于b光的频率，那么a光在玻璃砖中的折射率较小，入射角相同时，折射角较大，选项d正确。答案d7.如图所示，从点光源s发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带。下面的说法中正确的是()a.a侧是红色光，b侧是紫色光b.在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长c.三棱镜对a侧光的折射率小于对b侧光的折射率d.在三棱镜中a侧光的传播速度大于b侧光的传播速度解析由于玻璃对各色光的折射率不同，导致色散的形成，玻璃对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小，据n可知a侧为紫光，b侧为红光，在真空中，红光的波长大于紫光的波长，由n可以求出，在三棱镜中，红光的传播速度大于紫光的传播速度。答案b8.(2017温州模拟)很多公园的水池底都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是()解析红光、蓝光都要发生反射，红光的折射率较小，根据sin c可知红光发生全反射的临界角较蓝光大，所以蓝光发生全反射时，红光不一定发生，故c正确。答案c能力提升9.如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则()a.小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球b.小球所发的光能从水面任何区域射出c.小球所发的光从水中进入空气后频率变大d.小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大解析发光小球沿水平方向发出的光，均能射出玻璃缸，不发生全反射，选项a错误；小球发出的光射到水面上时，当入射角大于等于临界角时，会发生全反射，选项b错误；光的频率由光源决定，光由一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，选项c错误；根据n，光在水中的传播速度较小，选项d正确。答案d10.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是()a.太阳光通过三棱镜形成彩色图样，这是光的衍射现象b.“3d电影”是应用了光的干涉原理c.用标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象d.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象解析太阳光非单色光，其中含有7种色光，经过三棱镜时，不同的色光折射率不同，导致形成彩色图样这是光的色散现象，a错误；3d电影是利用了人的两只眼睛所看到物体有所不同，经过大脑处理后所成的立体图象，b错误；用标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，当较平整时，产生的条纹较均匀，否则不平整的地方条纹就不均匀，c错误；增透膜利用光的干涉现象增大光的穿透率，减小光的反射率，所以d正确。答案d11.(多选)(201610月浙江选考)用a、b两种不同波长的光，先后用同一装置做双缝干涉实验，得到两种干涉条纹，其中a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距，则()a.a光的波长大于b光的波长b.a光的频率大于b光的频率c.在玻璃中，a光的速度等于b光的速度d.从玻璃射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角解析根据双缝干涉的条纹间距x可知，同一实验装置，条纹间距越大，说明波长越长，即频率越小。根据题意，a光的波长长，所以a正确，b错误；频率越小，介质对它的折射率越小，根据n可知，在介质中的传播速度越大，即a光在介质中的传播速度要大，所以c错误；根据sin c可知，介质的折射率越小，则全反射的临界角越大，所以a光的全反射临界角要大，选