高三物理一轮复习人教精品课件选修光课件.ppt

第1节光的折射全反射 一 光的折射1 折射现象光从一种介质进入另一种介质 传播方向发生改变的现象 二 全反射1 全反射现象 光照射到两种介质界面上时 光线全部被反射回原介质的现象 2 全反射条件 光线从光密介质射向光疏介质 且入射角大于或等于临界角 3 临界角公式 折射角等于90 时的入射角 用C表示 sinC 1 n v c 4 有关应用 1 全反射棱镜 如图甲 乙所示 2 光导纤维 如图丙所示 甲 乙 丙 三 光的色散1 色散现象 一束白光通过三棱镜形成彩色光带的现象 2 色散的原因 是由于各种色光在同一介质中传播的速率不同 或者说是同一种介质对不同色光的折射率不同而引起的 3 各种色光的比较 折射定律和折射率的应用 2010 海南物理卷 一光线以很小的入射角射入一厚度为d 折射率为n的平板玻璃 求出射光线与入射光线之间的距离 很小时sin cos 1 点拨 关键是根据光的折射规律画出光路图 明确哪是已知量 哪是未知量 全反射和临界角的应用 1 光纤通信中 光导纤维递光信号的物理原理是利用光的 现象 要发生这种现象 必须满足的条件是 光从光密介质射向 且入射角等于或大于 2 2010 新课标全国卷 如图所示 一个三棱镜的截面为等腰直角 ABC A为直角 此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边 进入棱镜后直接射到AC边上 并刚好能发生全反射 该棱镜材料的折射率为 填入正确选项前的字母 点拨 根据折射规律画出折射光路图 由图确定入射角及对应的折射角 代入折射率公式即可求出折射率 答案 1 全反射光疏介质临界角 2 A 色散问题及其应用 点拨 比较入射角 临界角的关系 判断是否发生全反射 答案 B 分析全反射问题时 要学会分析光路 灵活的运用全反射的两个条件 不能生搬硬套 如图所示 放在空气中折射率为n的平行玻璃砖 表面M和N平行 P Q两个面相互平行且与M N垂直 一束光射到表面M上 光束不与M平行 则 A 如果入射角大于临界角 光在表面M发生全反射B 无论入射角多大 光在表面M都不会发生全反射C 光可能在表面N发生全反射D 由于M与N平行 光只要通过M就不可能在表面N发生全反射 甲 乙 答案 BD 第2节光的波动性 一 光的干涉1 杨氏双缝干涉 1 实验装置 如图所示 单缝 获取一束频率一定的波 双缝 将一束频率一定的波分为完全相同的两列波 2 干涉现象 2 薄膜干涉 1 相干光的取得 膜的前后表面分别反射的两列反射光 2 干涉现象 单色平行光照薄膜时呈现明暗相间条纹 用复色光照射时 则出现彩色条纹 3 应用 检查平面的平整度 增透膜等 二 光的衍射1 衍射现象 光在遇到障碍物时 偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象 2 光发生明显衍射现象的条件 孔或障碍物的尺寸比光波波长小 或者跟波长差不多 3 衍射图样 1 单缝衍射 中央为亮条纹 两侧有明暗相间的条纹 但间距和亮度不同 白光通过单缝发生衍射时 中央为白光 最靠近中央的是紫光 最远离中央的是红光 2 圆孔衍射 明暗相间的不等距圆环 3 泊松亮斑 光照射到一个半径很小的圆盘后 在圆盘的阴影中心出现的亮斑 这是光能发生衍射的有力证据之一 4 双缝干涉和单缝衍射的联系与区别 三 光的偏振1 自然光 太阳 电灯等普通光源发出的光 包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光 而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同 这种光叫做自然光 2 偏振光 自然光通过偏振片时 只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过 也就是说 通过偏振片的光波 在垂直于传播方向的平面上 只沿着某个特定的方向振动 这种光叫做偏振光 3 偏振光的意义与应用 1 意义 光的偏振现象说明光是一种横波 2 应用 立体电影 照相机镜头 消除车灯眩光等 双缝干涉的分析与应用 2010 江苏物理卷 1 激光具有相干性好 平行度好 亮度高等特点 在科学技术和日常生活中应用广泛 下面关于激光的叙述正确的是 激光是纵波B 频率相同的激光在不同介质中的波长相同C 两束频率不同的激光能产生干涉现象D 利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离 2 如图甲所示 在杨氏双缝干涉实验中 激光的波长为5 30 10 7m 屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7 95 10 7m 则在这里出现的应是 选填 明条纹 或 暗条纹 现改用波长为6 30 10 7m的激光进行上述实验 保持其他条件不变 则屏上的条纹间距将 选填 变宽 变窄 或 不变 3 如图乙所示 一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质 经下表面反射后 从上面的A点射出 已知入射角为i A与O相距l 介质的折射率为n 试求介质的厚度d 薄膜干涉的分析与应用 1 如下图左图是干涉法检查平面的示意图 右图是得到的干涉图样 则干涉图中条纹弯曲处的凹凸情况是 填 上凸 或 下凹 2 透镜表面涂有一层氟化镁薄膜 其折射率n 1 38 介于空气和透镜折射率之间 入射光垂直入射 为使真空中波长为550纳米的光增透 所涂薄膜的最小厚度为 点拨 1 薄膜干涉中同一厚度处产生同一级条纹 2 增透膜的厚度是入射光在膜中波长的1 4 答案 1 下凹 2 1 0 10 7m 光的偏振现象 2010年1月4日科幻3D巨作 阿凡达 在中国震撼上映 掀起观影狂潮 已知3D电影的实现与光的偏振密切相关 如图 P是一偏振片 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 哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光 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 角振动的光 点拨 当光的偏振方向与偏振片的透振方向垂直时 光不能透过偏振片 解析 光是横波 其振动方向与传播方向垂直 振动方向与偏振片的透振方向垂直的光不能通过偏振片 而其他方向的光可以部分或全部透过偏振片 故ABD正确 答案 ABD 在双缝干涉中 光经过单缝和双缝时偏离了直线路径产生了衍射 在做双缝干涉实验时 用白光做光源 将在屏上得到彩色条纹 若在双缝的一条缝前放置红色滤光片 只能透过红光 而另一缝前加绿色滤光片 只能透过绿光 则这时 A 只有红色和绿色的双缝干涉条纹 其他颜色的双缝干涉条纹消失B 红色和绿色的双缝干涉条纹消失 其他颜色的双缝干涉条纹依然存在C 任何颜色的双缝干涉条纹都不存在 但屏仍然有光亮D 屏上无任何光亮 错解 D 正解 从双缝中透射出的红光和绿光 它们的频率不相同 不满足产生干涉的条件 所以屏上没有干涉条纹 但由于发生衍射 屏上有红光和绿光到达 因而屏上有光亮 故只有C正确 答案 C 实验二测定玻璃的折射率 实验目的测定玻璃的折射率 掌握光发生折射时入射角和折射角的确定方法 实验原理 2 在找到入射光线和折射光线以后 以入射点O为圆心 以适当长为半径画圆 分别与OA交于C点 与OO 或OO 的延长线 交于D点 过C D两点分别向NN 作垂线 交NN 于C D 用直尺量出CC 和DD 的长 如图所示 实验器材白纸 图钉 大头针 直尺 铅笔 量角器 平木板 长方形玻璃砖 实验步骤1 将白纸用图钉按在绘图板上 2 在白纸上画出一条直线aa 作为界面 线 过aa 上的一点O画出界面的法线NN 并画一条射线OA作为入射光线 3 把长方形玻璃砖放在白纸上 使它的长边跟aa 对齐 画出玻璃砖的另一边bb 在多次改变入射角 测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上 以sin 值为横坐标 以sin 值为纵坐标 建立直角坐标系 如图所示 据数描点 得一条过原点的直线 求解图线斜率 设斜率为k 则k 1 n 故玻璃砖折射率n 1 k 误差分析1 入射光线 出射光线确定的准确性 故要求入射侧 出射侧所插两枚大头针间距宜大些 2 测量入射角与折射角时的相对误差 故入射角不宜过小 入射角也不宜过大 过大则反射光较强 出射光较弱 2010 福建理综卷 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 做出的光路图及测出的相关角度如图所示 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 为了减少误差 应选用宽度 填 大 或 小 的玻璃砖来测量 创新实验设计 某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率 他的操作步骤如下 A 用刻度尺量出半圆形玻璃砖的直径D 算出半径r D 2 然后确定圆心的位置 记在玻璃砖上 B 在白纸上画一条直线作为入射光线 并在入射光线上插两枚大头针P1和P2 C 让入射光线跟玻璃砖直径垂直 入射点与圆心O重合 如图所示 D 以圆心O为轴 缓慢逆时针转动玻璃砖 同时调整视线方向 恰好看不到P2和P1的像时 停止转动玻璃砖 然后沿半圆形玻璃砖直径画一条直线AB 如上图所示 1 该同学利用白纸上描下的P1O和AB两条直线 可算出该玻璃的折射率n 他的根据是什么 2 如何在图上用刻度尺和圆规作图 求出该玻璃的折射率n 实验三用双缝干涉测光的波长 实验目的观察双缝干涉图样 测定单色光的波长 实验原理利用测量头测条纹间的距离 x a n 1 根据条纹间距公式 x l d 计算波长 实验器材双缝干涉仪 光具座 光源 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 毛玻璃屏 测量头 刻度尺 学生电源 导线 实验步骤1 观察双缝干涉图样 1 将光屏 遮光筒 毛玻璃屏依次安放在光具座上 如图所示 2 接好光源 打开开关 使白炽灯正常发光 3 调节各器件的高度 使光源灯丝发出的光能沿轴线射到光屏 4 安装双缝和单缝 中心大致位于遮光筒的轴线上 使双缝与单缝平行 二者间距约5 10cm 这时可观察白光的干涉条纹 5 在单缝和光源间放上滤光片 观察单色光的干涉条纹 注意事项1 双缝干涉仪是比较精密的仪器 应轻拿轻放 不要随便拆卸遮光筒 测量头等元件 2 安装时 注意调节光源 滤光片 单缝 双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上 并使单缝 双缝平行 3 光源灯丝最好为线状灯丝 并与单缝平行且靠近 4 调节的基本依据 照在屏上的光很弱 主要原因是灯丝与单缝 双缝 测量头与遮光筒不共轴线 干涉条纹不清晰主要原因是单缝与双缝不平行 故应正确调节 误差分析1 双缝到屏的距离l的测量存在误差 2 测条纹间距 x带来的误差 1 干涉条纹没有调到最清晰 2 分划板刻线与干涉条纹不平行 中心刻线没有恰好位于条纹中心 3 测量多条亮条纹间的距离时读数带来误差 用双缝干涉测光的波长 实验中采用双缝干涉仪 它包括以下元件 A 白炽灯B 单缝C 光屏D 双缝E 遮光筒F 滤光片 其中双缝和光屏连在遮光筒上 1 把以上元件安装在光具座上时 正确的排列顺序是 A A已写好 2 正确调节后 在屏上观察到红光的干涉条纹 用测量头测出10条红亮纹间的距离为a 改用绿色滤光片 其他条件不变 用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b 则一定有a b 填 大于 小于 或 等于 3 在双缝干涉实验中 滤光片的作用是 单缝的作用是 双缝的作用是 解析 1 根据双缝干涉实验正确的顺序为FBDEC 2 红光波长比绿光大 由公式 x 得a大于b 3 滤光片的作用是得到单色光 单缝的作用是得到线光源 双缝的作用是得到相干光 答案 1 FBDEC 2 大于 3 获得单色光形成线光源形成相干光源 2009 北京卷 在 用双缝干涉测光的波长 实验中 将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上 如图甲 并选用缝间距d 0 2mm的双缝屏 从仪器注明的规格可知 像屏与双缝屏间的距离L 700