高三物理二轮专题八机械振动与机械波 光（34）第2课时课件新人教版.ppt

第2课时光及光的本性 基础回扣1 理解麦克斯韦的电磁场理论恒定的电 磁 场不能产生磁 电 场 均匀变化的电 磁 场产生 非均匀变化的电 磁 场产生变化的磁 电 场 周期性变化的电 磁 场产生变化的磁 电 场 2 电磁波是横波e与b的方向彼此 而且都跟方向 恒定的磁 电 场 周期性 垂直 波的传播 垂直 因此电磁波是波 电磁波的传播不需要靠别的物质作介质 在真空中也能传播 在真空中的波速为c 3 0 108m s 3 电磁波谱及比较 横 热 荧光 强 原子核 4 折射率与全反射 1 折射率 光从真空射入某种介质 入射角的与折射角的之比叫做介质的折射率 公式为n 实验和研究证明 某种介质的折射率等于 正弦 正弦 光于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度v之比 即n 2 临界角 折射角等于90 时的入射角 称为临界角 当光从折射率为n的某种介质射向真空 空气 时发生全反射的临界角sinc 3 全反射的条件 光从介质射向介质 入射角大于或等于临界角 5 光的干涉和衍射 1 光的现象和现象证明了光的波动性 光的偏振现象说明光波为 相邻两明条纹 或暗纹 间的距离与波长成正比 即 x 利用双缝干涉实验可测量光的 光密 光疏 干涉 衍射 横波 波长 2 干涉和衍射的产生条件 双缝干涉产生明暗条纹的条件 屏上某点到双缝的路程差等于波长的倍时 该点干涉加强出现亮条纹 当路程差等于半波长的奇数倍时 该点干涉减弱出现暗条纹 发生明显衍射的条件 阻碍物或小孔的尺寸跟光的波长或比光的波长小 思路方法1 光线通过平板玻璃砖后 不改变光线及光束性质 但会使光线发生侧移 侧移量的大小跟入射角 折射率和玻璃砖的厚度有关 整数 差不多 行进方向 2 对几何光学方面的问题 应用光路图或有关几何图形进行分析与公式配合 将一个物理问题转化为一个几何问题 能够做到直观 形象 易于发现隐含条件 题型1对光学基本内容的理解例1 2009 内江市第三次模拟 以下说法正确的是 图8 2 1 a 在如图8 2 1所示的双缝干涉现象中 当两缝间的距离以及挡板和屏的距离一定时 红光的相邻条纹间距比蓝光的相邻条纹间距小b 不同的色光在同种介质中的波长是不同的 但是 同种色光在不同的介质中的波长是相同的c 市场上烤制鸡鸭等肉类食品的 远红外烤箱 其加热作用主要是靠红外线来实现的d 在电磁波谱中 不同的电磁波 产生的机理不同 其中 无线电波是振荡电路中的自由电子的周期性运动产生的 解析由 x 知 波长越长的光其条纹间距越大 a错 不同色光的频率相同 由v f 知波长不同 而不同介质中同种色光的光速不同 频率相同 由v f 知同种色光在不同介质中的波长一定不同 b错 红外线有热作用 c对 d正确 答案cd 1 考纲中很多 级的考点都是对电磁波和光的本性的认知要求 复习时要紧扣考点复习教材 熟练对概念和规律的把握 2 复习中要根据考纲中的考点列出有关的知识条目进行比较和归纳 加深记忆和理解 预测演练1 2009 绍兴市质量调测 如图8 2 2所示 水下光源s向水面a点发射一束光线 折线光线分成a b两束 则 a a b两束光相比较 a光的折射率较大b 在水中a光的传播速度比b光传播速度小c 若保持入射点a位置不变 将入射光线顺时针旋转 则从水面上方观察 b光先消失d 采用同一双缝干涉实验装置 分别以a b光做光源 a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距 图8 2 2 解析根据光路可逆原理 n ib ia r同 nb na a错 由n 知v vb va b错 由sinc 知cb ca b光临界角较小 b光先消失 c对 由n 知 知 b a d错 答案c 预测演练2 2009 平顶山许昌新乡第三次调研 太赫兹辐射是指频率从0 3thz到10thz 1thz 1012hz 波长介于无线电波中毫米波与红外线之间的电磁波 辐射所产生的t射线在物体成像 医疗诊断 环境检测 通讯等方面具有广阔的应用前景 目 前科学家研制出以红外线激光器为基础的首台可产生4 4thz的t射线激光器 从而使t射线的有效利用成为现实 关于4 4thz的t射线 下列说法正确的是 a 它的波长比可见光长b 与可见光相比 t射线更不容易发生衍射现象c 它是原子内层电子受到激发后产生的d 与x射线相比 t射线更容易表现出波动性 ad 题型2有关折射率的理解和计算例2 2009 烟台市高考适应性练习三 一足够大的水池内盛有某种透明液体 液体的深度为h 在水池的底部中央放一点光源 其中一条光线以30 入射角射到液体与空气的界面上 它的反射光线与折射光线的夹角为105 如图8 2 3所示 求 图8 2 3 1 这种液体的折射率 2 液体表面亮斑的面积 解析 1 由图知 入射角 1 30 折射角 2 45 n 1 414 2 若发生全反射 入射角c应满足sinc c 45 亮斑半径r htanc h亮斑面积s h2 解题关键1 求折射率时 n 2 当 1逐渐增大到 1 c时 折射光线消失发生全反射 答案 1 1 414 2 h2 折射率反映了介质改变光传播方向程度的大小 其表达式为n 一般情况下 求折射率问题要规范画出光路 找到光在一个介面处的入射角和折射角 预测演练3 2009 长春 哈尔滨 沈阳 大连四市第三次联考 如图8 2 4所示 直角三棱镜abc的一个侧面bc紧贴在平面镜上 bac 图8 2 4 从点光源s发出的细光束so射到棱镜的另一侧面ac上 适当调整入射光so的方向 当so与ac成 角时 其折射光与镜面发生一次反射 从ac面射出后恰好与so重合 则此棱镜的折射率为 解析只有从ac面发生折射后的光线与bc面垂直才有可能从ac面射出后恰好与so重合 光路如右图所示 n a 题型3全反射及光路问题例3 2009 四川 21 如图8 2 5所示 空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体 其内圆半径为r 外圆半径为r r 现有一束单色光垂直于水平端面a射入透明柱体 只经过两次全反射就垂直于水平端面b射出 设透明柱体的折射率为n 光在透明柱体内传播的时间为t 若真空中的光速为c 则 a n可能为b n可能为2c t可能为d t可能为 图8 2 5 解析紧贴内圆入射的光线到达界面时入射角最小 由已知条件可知该入射角为45 所以该材料折射率的最小值为 a b正确 光在该介质中通过的最小路程为4r 所以光传播时间的最小值为 c d错误 答案ab 1 当光从光密介质进入光疏介质时 如果入射角大于临界角 光要发生全反射 解决此类问题时 首先要根据n 求c 2 对几何光学问题 规范的做好光路是解决问题 的关键 特别应注意法线作为辅助线的作用 通过作图构建几何三角形 然后利用几何知识求解 预测演练4在桌面上有一个倒立的玻璃圆锥 其顶点恰好与桌面接触 圆锥的轴 图中虚线 与桌面垂直 过轴线的截面为等边三角形 如图8 2 6所示 有一半径为r 0 1m的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的表面上 光束的中心轴与圆锥的轴重合 已知玻璃的折射率为n 1 73 则 1 通过计算说明光线1能不能在圆锥的侧面b点发生全反射 图8 2 6 2 光线1经过圆锥侧面b点后射到桌面上某一点所用的总时间是多少 结果保留三位有效数字 解析 1 sinc 1 nc arcsin 3arcsin 2 60 因为60 c所以 光线1能在圆锥的侧面b点发生全反射 2 根据几何关系知be ef 所以 总时间t 1 58 10 9s 答案 1 能 2 1 58 10 9s 题型4光学实验例4 2009 杭州市模拟三 一块玻璃砖有两个相互平行的表面 其中一个表面是镀银的 光线不能通过此表面 现要测定此玻璃的折射率 给定的器材还有 白纸 铅笔 大头针4枚 p1 p2 p3 p4 带有刻度的直角三角板 量角器 实验时 先将玻璃砖放到白纸上 使上述两个相互平行的表面与纸面垂直 在纸面上画出直线aa 和bb aa 表示镀银的玻璃表面 bb 表示另一表面 如图8 2 7所示 然后 在白纸上竖直插上两枚大头针p1 p2 位置如图 用p1 p2的连线表示入射光线 图8 2 7 1 为了测量折射率 应如何正确使用大头针p3 p4 2 试在题图中标出p3 p4的位置 然后 移去玻璃砖与大头针 试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角 1与折射角 2 简要写出作图步骤 3 写出用 1 2表示的折射率公式为n 解析 1 如右图所示 在bb 一侧观察p1 p2 经bb 折射 aa 反射 再经bb 折射 的像 在适当的位置插上p3 使得p3与p1 p2的像在一条直线上 即让p3挡住p1 p2的像 再插上p4 让它挡住p2 或p1 的像和p3 p3 p4的位置如图所示 2 过p1 p2作直线与bb 交于o 过p3 p4作直线与bb 交于o 利用刻度尺找到oo 的中点m 过o点作bb 的垂线cd与aa 相交于c 过m点作bb 的垂线mn与aa 相交于n 如图所示 连接on p1od 1 con 2 3 由折射率的定义可得n 答案 1 2 见解析 3 n 预测演练5 2009 台州市第二次调考 用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时 先在白纸上放好圆弧状玻璃砖 在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针p1 p2 然后在玻璃砖的另一侧观察 调整视线使p1的像被p2的像挡住 接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针p3和p4 使p3挡住p1和p2的像 p4挡住p3及p1和p2的像 在纸上已标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图8 2 8所示 o为两圆弧圆心 图中已画出经过p1 p2点的入射光线 图8 2 8 1 在图上补画出所需的光路 2 为了测出玻璃砖的折射率 需要测量入射角和折射角 请在图中的ab分界面上画出这两个角 3 用所测物理量计算折射率的公式n 答案 1 2 如下图所示 3 预测演练6 2009 哈师大附中第三次模拟 某同学在 测定光波的波长 实验中 实验装置如图8 2 9甲所示 使用的双缝间距为0 025cm 实验时 首先调节单缝屏和双缝屏的中心 使之位于遮光筒的中心轴线上 并使单缝屏和双缝屏竖直且互相平行 当屏上出现了干涉图样后 通过测微目镜 与螺旋测微器原理相似 手轮转动一周 分划板前进或后退0 500mm 观察第一条亮纹的中心位置如图乙 a 所示 其读数为mm 第五条亮纹的中点位置如图乙 b 所示 其读数为mm 测出双缝与屏的距离为50 00cm 则待测光的波长 nm 波长结果保留四位有效数字 图8 2 9 答案1 128 1 127 1 129 5 880594 0 593 9或594 1 1 2009 福州模拟 对下列自然现象的光学原理说法中 正确的是 a 彩虹是由光的衍射形成的b 海市蜃楼是由光的折射和全反射形成的c 肥皂泡呈现的彩色是由光的干涉形成的d 路面水坑的油膜出现彩色是由光的色散形成的2 2009 陕西师大附中第五次模拟 用一个半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触 用平行单色光垂直入射于凸透镜的平表面时 如图8 2 10甲 从反射光中可以看到接触处点为一暗点 其周围为 bc 一些明暗相间的单色圆圈 如图乙 这些同心圆圈叫做牛顿环 则以下说法正确的是 图8 2 10 a 这些圆圈是由凸透镜的上 下表面反射的光线相互干涉而形成的b 这些圆圈的距离不等 随着离中心点距离的增加而逐渐变窄c 从透射光中观察牛顿环中心也是暗的 d 如果增大凸透镜和平板玻璃间的压力 条纹间距会变小答案b 3 2009 河北衡水中学第二次模拟 如图8 2 11所示 空气中有一块横截面呈扇形的玻璃砖 折射率为 现有一细光束垂直射到ao面上 经玻璃砖反射 折射后 经ob面平行返回 aob为120 圆的半径为r 则入射点p距圆心o的距离为 图8 2 11 c rsin7 5 d rsin15 解析设ab曲面上的反射点为c 连接oc 则 pcq 30 pco 15 op rsin15 答案d 4 2009 重庆市第二次质量调研抽测 如图8 2 12所示 一横截面为半圆形的玻璃柱体 三种颜色不同的可见光细光束a b c垂直于直径从空气射向玻璃 b正好过圆心o a c从b的两侧对称入射 从柱面进入空气的三束折射光交于p q两点 则 图8 2 12 a 玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率b 玻璃对c光的折射率大于对b光的折射率c 在相同条件下进行双缝干涉实验 a光的条纹间距比c光大d 在相同条件下进行双缝干涉实验 a光的条纹间距比c光小答案d 5 2009 厦门市适应性考试 彩虹是在雨后因光的色散而形成的 如图8 2 13所示为太阳光射到空气中的小水珠发生色散形成彩虹的光路 图8 2 13 示意图 a b为两种从小水珠中射出的单色光 以下说法正确的是 a 水对a光的折射率小于水对b光的折射率b a光的频率大于b光的频率c 在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度d 在水珠中a光的传播速度等于b光的传播速度 解析由n 1a 1b 2a 2b navb c对 d错 答案ac 6 2009 龙岩市质检 如图8 2 14所示 两束频率不同的光束a和b分别沿半径方向射入半圆形玻璃砖 出射光线都是op方向 下面关于a光和b光的比较中 说法正确的是 a 玻璃对a光的折射率更大b 真空中a光的波长更长c a光由玻璃射向空气的全反射临界角更大d 玻璃中a光的传播速度更大 图8 2 14 解析由光路可逆知na b 由sinc 知ca cb 由n 知va vb 可知b c d正确 bcd 7 2009 上海市闸北区4月模拟 下列说法中正确的是 a 观察光的干涉现象中 当保持双缝的间隙不变 光屏到缝的距离越大 屏上明暗相间的条纹间距越大b 观察光的干涉现象中 当保持光屏到缝的距离不变 双缝的间隙越大 屏上条纹的间距越大c 观察光的衍射现象中 当保持狭缝到光屏的距离不变 屏上明暗相间的条纹间距随缝宽的增大而增大d 观察光的衍射现象中 当保持狭缝到光屏的距离不变 屏上明暗相间的条纹间距随缝宽的减小而增大 ad 8 2009 珠海市第二次调研 图8 2 15是一透明的圆柱体的横截面 其半径r 10cm 折射率为 ab是一条直径 今有一束平行光沿ab方向射向圆柱体 则 1 光在圆柱体中的传播速度m s 结果保留2位有效数字 2