【回归基础】2012年高考物理冲刺专题复习课件第14单元-光学（大纲版）

第十四单元光学 第十四单元 知识框架 第十四单元 考纲展示 第十四单元 考纲展示 第十四单元 命题趋势 近年高考对光学的考查一直没有放松 因此 要求学生全面复习光学知识 并注重几何光学与物理光学的综合 对利用光路图及光路可逆原理研究几何光学问题 如求折射率 光的色散 观察像或物的范围等要引起重视 物理光学部分如干涉现象 电磁波谱 光的粒子说 光的波粒二象性等方面的内容是复习的重点 本单元考题注重综合性 难度中等偏下 主要题型为选择题 分值为6分左右 第十四单元 复习策略 1 本单元复习光的传播规律和光的波动现象 光的传播以光的直线传播为基础 同时遵循反射定律和折射定律 要求学生掌握平面镜成像 全反射 色散现象 光学作图方法等内容 其中折射率概念 光路作图 运用光路可逆原理分析光的传播问题是复习重点 光的波动性是循着历史发展的线索 通过对光的干涉 衍射现象的介绍与分析 认识到光是一种波 通过对麦克斯韦电磁理论的学习 认识到光的电磁本质 通过对光的偏振现象的观察和分析 了解到光是一种横波 这一部分复习的重点是要弄清物理光学与几何光学的知识联系 并会解答有关的综合习题 第十四单元 复习策略 2 复习时建议主要突破下列重点与难点内容 1 强化研究几何光学的两个意识 作光路图意识 光路可逆意识 规范作图 2 会用光路图分析光的反射与折射中的实际问题 如视场 球形或半球形玻璃砖的折射与反射等问题 3 透彻理解折射率的概念 把握折射率与光的频率的关系 会结合折射率分析相关问题 光的折射 光的全反射 光的色散等问题 光的干涉 光的衍射 光的粒子说等问题 几何光学与物理光学的综合问题 第十四单元 使用建议 1 考试大纲对本单元的能力要求较低 在本单元的复习中首先要弄清现象与规律的对应联系 理解各种光现象产生的原因 用光路图研究光的传播是几何光学中的重要研究方法 利用这一方法可分析平面镜的成像 光的色散 全反射 视场范围 光的传播 折射率计算等问题 有时还要结合几何图形 光路可逆原理进行分析 要熟记一些重要结论 平面镜虚像和物对称 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫在同一均匀介质中折射率不断增加 同一介质对频率较高的光的折射率也大 同一色光在不同介质中光速不同 波长不同但频率不变 通过光的干涉 衍射现象认识到光是一种电磁波 通过光的偏振现象认识到光是一种横波 对实际生活中光现象要能恰当地解释 如日出时光的折射 海市蜃楼 彩虹 日食和月食 小孔成像 增透膜 猫眼 光导纤维等 2 课时安排 本单元建议安排6课时 第52讲 第53讲各2课时 第54讲 单元训练各1课时 第52讲 光的传播 第52讲光的传播 第52讲 编读互动 1 高考对几何光学考查的内容有 运用光路图分析光传播中的应用问题 以折射率为核心的物理光学与几何光学的综合问题 其题型为选择题 因此 本讲复习要强化研究几何光学时作光路图意识 光路可逆意识 会用光路图与几何知识分析光的反射与折射中的实际问题 视深 视场 球形或半球形玻璃砖问题等 透彻理解折射率的物理意义 把握折射率与光的频率的关系 会结合折射率分析光的折射 全反射 光的色散等问题 第52讲 编读互动 2 本讲例题分类安排思路 1 光的反射与平面镜成像 2 光的折射与全反射问题 3 光的色散 3 本讲建议安排2课时第一课时 平面镜成像规律的应用 光的折射 第二课时 光的全反射 光的色散 第52讲 考点整合 一 光的直线传播1 条件 光在同一种 介质中传播 2 相关现象 1 本影与半影 本影的特点是无任何光线到达 半影的特点是有部分光线到达 2 影的移动 利用光的直线传播作出光路图 然后利用几何关系求解 二 光的反射1 反射定律 三线共面 两线分居 两角相等 2 反射类型 1 镜面反射 平面镜成像的特点是成 立 对称的虚像 2 漫反射 球面镜 3 相关问题 视场问题 利用成像特点作出边界光线的光路图来确定范围 均匀 正 等大 第52讲 考点整合 大 第52讲 考点整合 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 小 大 小 第52讲 考点整合 5 常用的光学仪器对光线的作用 1 三棱镜 光线经三棱镜发生折射后 总是使光线向 偏折 光的折射率越 向底边偏折越厉害 2 全反射棱镜 横截面是等腰直角三角形的棱镜 这种棱镜的折射率大 全反射的临界角 3 玻璃砖 一般指横截面为矩形的棱柱 其特点是 出射光线和入射光线 如图52 2所示 底边 大 小 平行 探究点一光的反射与平面镜成像 第52讲 要点探究 对于平面镜和平面镜成像问题应注意以下几点 1 平面镜对光束的作用只改变光束的传播方向 不改变光束的性质 即对光线没有会聚或发散作用 2 虚像虚像不是实际光线相交而成的 而是由反射光线反向延长线的交点组成的 只能用眼睛观察 不能从光屏上得到 在画光路图时 虚像要画成虚线 光线的反向延长线应画成虚线 且不加箭头 3 平面镜成像作图法 第52讲 要点探究 1 根据平面镜成像特点作图 先根据成像的对称性作出物点的像点 然后作出物点射到平面镜上的任意两条光线 最后将像点与两入射光线在平面镜上的入射点分别用直线连接 并在镜前延长 这两条直线即为两条反射光线 如图52 3所示 2 根据光的反射定律作成像光路图 先作出物点射到平面镜上的任意两条光线 然后根据反射定律作出其反射光线 最后将反射光线反向延长交于平面镜后的一点 该点即为物点的像点 第52讲 要点探究 4 确定眼睛看到完整的像的范围 1 确定像的位置 2 画出边界光线 3 找出边界光线的公共部分 这就是观察物体完整的像的视场 5 眼睛在确定位置时能看到像的区域根据光路的可逆性 把眼睛假设为 发光点 则通过平面镜能 照亮 的区域即为眼睛所能看到的区域 6 物或平面镜移动问题分析方法 如图52 4所示 第52讲 要点探究 1 若镜不动 物速为v且垂直镜面移动 则像速为v且垂直镜面与物体运动方向相反 像相对于物的速度为2v 2 若镜动而物不动 当镜速为v且与镜面垂直时 像相对于物的速度为2v且方向与镜相同 7 平面镜转动问题当平面镜绕镜面上过入射点且垂直于入射光线的轴转过一小角度 时 据反射定律 法线也随之转过 角 反射光线则转过2 角 第52讲 要点探究 B 第52讲 要点探究 第52讲 要点探究 第52讲 要点探究 B 第52讲 要点探究 第52讲 要点探究 第52讲 要点探究 第52讲 要点探究 探究点二光的折射与全反射问题 涉及光的折射和全反射的问题主要有光路作图 估算视深 折射率的计算 全反射判断 色散及相关计算等 在分析解题时 首先要注意确定临界角 看是否会发生全反射 其次是注意各类问题的解题规律和技巧 第52讲 要点探究 第52讲 要点探究 AD 第52讲 要点探究 第52讲 要点探究 第52讲 要点探究 B 第52讲 要点探究 第52讲 要点探究 探究点三光的色散 第52讲 要点探究 第52讲 要点探究 A 第52讲 要点探究 第52讲 要点探究 第52讲 要点探究 变式题 2010 唐山模拟 ABC为一全反射棱镜 它的主截面是等腰直角三角形 如图52 11所示 一束含有红光和紫光的光束垂直入射到AC面上 在AB面上都发生全反射 若不考虑自BC面反射的光线 下列说法正确的是 A 红光和紫光进入棱镜后 光子能量都变小B 红光和紫光进入棱镜后 波长都变大C 若入射点O的位置保持不变 入射光按顺时针方向逐渐偏转 则红光将首先从AB面射出D 若入射点O的位置保持不变 入射光按逆时针方向逐渐偏转 则红光将首先从AB面射出 D 第52讲 要点探究 第52讲 备用习题 BC 第52讲 备用习题 第53讲 光的波动性 第53讲光的波动性 第53讲 编读互动 1 高考对本单元的考查的内容主要集中在光的干涉 几何光学与物理光学的联系等内容 题型为选择题 难度中等偏下 本讲要求知道杨氏双缝干涉实验 知道产生光的干涉的条件 现象及规律 并会解释光的干涉现象 知道薄膜干涉及其应用 知道产生光的明显衍射的条件 现象及规律 会区分干涉图样与衍射图样 2 本讲例题分类安排思路 1 光的干涉 2 光的衍射与偏振 3 几何光学与物理光学的综合问题 3 本讲建议安排2课时第一课时 光的干涉 光的衍射与光的偏振 第二课时 几何光学与物理光学的综合题 电磁波谱 第53讲 考点整合 一 光的干涉现象1 产生条件 要求两个光源 相同 振动情况总是相同 即相干光源 2 干涉现象 产生稳定的 等距的 明暗相间的条纹 对杨氏双缝干涉装置而言 3 规律 1 条纹相间 2 相邻两明 暗 纹的间距与光的波长成 频率 明暗 第53讲 考点整合 正比 整数 第53讲 考点整合 二 光的衍射现象1 产生明显衍射条件 障碍物 或孔 的尺寸跟光波的波长相差不多 或比波长还 2 衍射现象 形成中央条纹宽而明 两侧的条纹窄而暗的明暗相间的条纹 对单缝衍射装置而言 3 规律 当狭缝变窄时 亮纹的范围变大 条纹间距离相对变大 当障碍物或孔的尺寸小于0 5mm时 可用眼睛观察到较明显的衍射现象 4 特例 泊松亮斑 小 第53讲 考点整合 三 光的偏振现象1 产生办法 1 让光通过偏振片产生偏振光 2 让自然光在界面产生反射与折射 反射光与折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光 2 说明问题 光是一种 电矢量 磁矢量 传播方向均相互垂直 3 应用 立体电影 自然 横波 探究点一光的干涉 第53讲 要点探究 1 光的干涉如图53 1所示 让一束单色光 例如红光 投到一个有孔的屏上 这个小孔就成了一个 点光源 光从小孔出来后 射到第二个屏的两个小孔上 这两个小孔离得很近 约为0 1mm 而且与前一个小孔的距离相等 这样在任何时刻从前一个小孔发出的光波都会同时传到这两个小孔 这两个小孔就成了两个振动情况总是相同的波源 对照机械波的情况 如果两列波在相叠加的区域传播的路程差为一个波长的整数倍 该区域的振动就加强 如果两列波在叠加区域传播的路程差为半波长的奇数倍 该区域的振动就减弱 第53讲 要点探究 第53讲 要点探究 第53讲 要点探究 第53讲 要点探究 第53讲 要点探究 B 第53讲 要点探究 点评 高考对于光的干涉的考查主要表现在两个方面 第一 考查干涉原理 如本题 根据图中装置可知两光源为相干光源 屏上亮条纹到两光源距离之差应为波长整数倍 或半波长的偶数倍 据此得到选项C 第二 考查光的干涉现象及其与光的衍射现象 光的色散现象的区别 详见下表 第53讲 要点探究 第53讲 要点探究 探究点二光的衍射与偏振 1 对于光的衍射问题 重点是关于光的衍射现象的比较和分析 详见下表 第53讲 要点探究 2 对于光的偏振现象 主要理解到 光的偏振现象证明光是一种横波 即可 第53讲 要点探究 例2 2010 大同模拟 下列有关光现象的说法中正确的是 A 在太阳光照射下 水面上的油膜出现彩色花纹是光的色散现象B 在光的双缝干涉实验中 若仅将入射光由绿光改为黄光 则条纹间距变宽C 光导纤维的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大D 光的偏振现象说明光是一种纵波 BC 第53讲 要点探究 第53讲 要点探究 第53讲 要点探究 探究点三几何光学与物理光学的综合问题 近年高考试题在光学考点的命题的综合性日趋增强 其主要考查形式是光的几何光学与光的波动性 甚至光的粒子性 综合考查 其命题特征是通过现象给出某两种单色光在某一方面的比较情况 然后要求考生分析这两种色光在其他参量上的比较 或这两种色光在其他现象中的表现 因此分析此类问题必须熟练掌握各种色光在几何光学 光的粒子性 光的波动性上的规律比较情况 详见下表 第53讲 要点探究 第53讲 要点探究 例3 2010 厦门模拟 用红光和紫光做光学实验时 下列说法正确的是 A 用同一装置做单缝衍射实验时 紫光的中央亮纹要宽些B 用同一装置做双缝干涉实验时 紫光两相邻亮纹的中央间距离要大些C 红光与紫光均以30 的入射角射向平行玻璃砖时 出射光线中紫光的侧移距离要大些D 在水面下同一深度放置红 紫两个点光源 紫光能射出水面的面积较大 C 第53讲 要点探究 第53讲 备用习题 C 第53讲 备用习题 第54讲 本单元实验 第54讲本单元实验 第54讲 编读互动 第54讲 考点整合 第54讲 考点整合 第54讲 考点整合 第54讲 考点整合 第54讲 考点整合 4 注意事项 1 双缝干涉仪是比较精密的仪器 应轻拿轻放 不要随便拆解遮光筒 测量头等元件 2 滤光片 单缝 目镜等如有灰尘 应用擦镜纸或干净软布轻轻擦去 3 安装时 注意调节光源 滤光片 单缝 双缝的中心在遮光筒的中心轴线上 并使单缝 双缝平行且竖直 4 光源最好为线光源 并与单缝平行且靠近 5 调节的基本依据是 照在像屏上的光很弱的主要原因是光源与单缝 双缝 测量头与遮光筒不共轴 干涉条纹不清晰的主要原因是单缝与双缝不平行 探究点一实验原理与实验步骤 第54讲 要点探究 例1 2010 唐山模拟 如图54 1所示为 用双缝干涉测光的波长 实验装置图 光具座上放置的光学元件依次为 光源 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 光屏 第54讲 要点探究 1 本实验的步骤有 A 取下遮光筒左侧的元件 调节光源高度 使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮 B 按合理顺序在光具座上放置各光学元件 并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上 C 用米尺测量双缝到屏的距离