高考物理一轮复习课件 第12单元光学　电磁波课件 新人教版 浙江专版.ppt

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由于本单元概念较多 可以先让学生自学 完成课时作业 然后再针对学生存在的问题有针对性地讲解 第十二单元 编读互动 2 通过例1和变式题复习折射定律的应用及有关计算问题 3 通过例2和变式题复习折射率与光的频率之间的关系和折射率的求解方法 4 通过例3和变式题复习对全反射现象的理解和临界角的求解方法 5 通过例4和变式题复习折射定律和全反射的综合应用和临界问题的处理方法 第49讲 考点自主梳理 知识点一光的折射定律 斜射 两侧 折射角的正弦 第49讲 考向互动探究 第49讲 考向互动探究 知识点二折射率 1 定义 光从真空射入某种介质发生折射时 入射角的正弦与 之比 叫做这种介质的折射率 2 物理意义 折射率仅反映介质的光学特性 折射率越 说明光从真空射入到该介质时 偏折程度越大 反之偏折程度越小 3 介质的折射率的大小等于 中的光速与 中的光速之比 即n 任何介质的折射率总 于1 折射角的正弦 大 真空 介质 大 第49讲 考向互动探究 知识点三全反射 1 全反射的条件 1 光从光 介质射入光 介质 2 入射角 临界角 2 现象 折射光完全消失 3 临界角 sinc c为光从透明介质射向真空发生折射现象时 折射角等于90 时的入射角 4 应用 全反射棱镜 密 疏 不小于 光导纤维 第49讲 考向互动探究 知识点四光的色散 1 色散现象 含有多种颜色的光被分解为 的现象叫做光的色散 白光通过三棱镜会形成由红到紫各色光组成的彩色光谱 2 规律 由于n红 n紫 以相同的入射角射到棱镜界面时 红光和紫光的折射角不同 光偏折的更明显 当它们射到另一个界面时 光的偏向角最大 光偏向角最小 3 光谱 各种色光按其波长的 排列就是光谱 可见光按波长从大到小的排列顺序是 红 橙 绿 靛 紫 单色光 紫 紫 红 有序 黄 蓝 第49讲 考向互动探究 探究考向一折射定律的理解及应用 方法概述 1 光线的偏折方向 如果光线从光疏介质 折射率小的介质 斜射入光密介质 折射率大的介质 光线向法线偏折 入射角大于折射角 入射角增大 减小 时 折射角随着增大 减小 如果光线从光密介质斜射入光疏介质 入射角小于折射角 入射角 小于临界角 增大 减小 时 折射角也随着增大 减小 第49讲 考向互动探究 2 光路的可逆性 在光的折射现象中 光路是可逆的 如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上 光线就会逆着原来的入射光线发生折射 3 应用折射定律解题的思路 1 画出比较准确的光路图 分析边界光线或临界光线 确定入射角及相对应的折射角 2 利用几何关系和光的折射定律求解 3 注意在折射现象中 光路是可逆的 第49讲 考向互动探究 例12011 全国课标卷一半圆柱形透明物体横截面如图49 1所示 底面aob镀银 图中粗线 o表示半圆截面的圆心 一束光线在横截面内从m点入射 经过ab面反射后从n点射出 已知光线在m点的入射角为30 moa 60 nob 30 求 图49 1 第49讲 考向互动探究 1 光线在m点的折射角 2 透明物体的折射率 第49讲 考向互动探究 方法点拨 根据平面镜成像特点 由m点射向底面aob经反射通过p点的光线相当于m点关于镜面的对称点q q点为m点经平面镜形成的虚像位置 直射向p点 这是解答本题的关键 变式题则是同时考查光的反射和折射问题 第49讲 考向互动探究 第49讲 考向互动探究 第49讲 考向互动探究 第49讲 考向互动探究 第49讲 考向互动探究 探究考向二折射率 光速与频率的关系 第49讲 考向互动探究 第49讲 考向互动探究 注意 折射率与介质的密度没有直接的关系 光密介质不是指密度大的介质 3 介质的折射率不但与介质的性质有关 还与光的频率有关 不同频率的光在同一介质中的折射率不同 频率越大的光其传播速度越小 折射率越大 可见光按频率从低到高的排列顺序是 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 同一透明介质对红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫光的折射率依次增大 2 光速与波长 频率的关系光速v与波长 频率f的关系为v f 光从一种介质进入另一种介质时 频率不变 波长改变 光速改变 第49讲 考向互动探究 例2 2011 聊城模拟 如图49 2所示的装置可以测量棱镜的折射率 abc表示待测直角棱镜的横截面 棱镜的顶角为 紧贴直角边ac是一块平面镜 一光线so射到棱镜的ab面上 适当调整so的方向 当so与ab成 角时 从ab面射出的光线与so重合 求棱镜的折射率 图49 2 第49讲 考向互动探究 第49讲 考向互动探究 点评 从ab面射出的光线与so重合 说明光线so经棱镜折射后的光线与ac垂直 经平面镜反射后光线沿原路返回 根据几何知识可以确定光射入棱镜时的入射角和折射角 根据折射定律可以求出棱镜的折射率 变式题是有关不同频率的光发生折射时偏折不同的问题 说明玻璃对不同频率的光的折射率不同 第49讲 考向互动探究 变式题 2011 湖北模拟 omn为玻璃等腰三棱镜的横截面 a b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面mn 在棱镜侧面om on上反射和折射的情况如图49 3所示 由此可知 图49 3 bd 第49讲 考向互动探究 a 在棱镜内a光的传播速度比b光的小b 在棱镜内a光的传播速度比b光的大c 棱镜对a光的折射率比对b光的大d 棱镜对a光的折射率比对b光的小 第49讲 考向互动探究 第49讲 考向互动探究 探究考向三全反射现象的理解及应用 1 光的反射和全反射现象均遵循光的反射定律 光路均是可逆的 2 光线射向两种介质的界面时 往往同时发生反射和折射现象 光从光密介质射向光疏介质时 随着入射角增大 反射光的能量增强 折射光的能量减弱 当入射角增大到临界角时 折射光的能量减小到零 发生全反射现象 折射光线消失 3 求解全反射的方法 1 画出恰好发生反射的光路 第49讲 考向互动探究 2 利用几何知识分析线 角关系 找出临界角 3 以刚好发生全反射的光线为比较对象来判断光路是否发生全反射 从而画出其他光线的光路图 4 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 实验光纤通信 第49讲 考向互动探究 例3 2010 山东卷 如图49 4所示 一段横截面为正方形的玻璃棒 中间部分弯成四分之一圆弧形状 一细束单色光由mn端面的中点垂直射入 恰好能在弧面ef上发生全反射 然后垂直pq端面射出 1 求该玻璃棒的折射率 2 若将入射光向n端平移 当第一次射到弧面ef上时 选填 能 不能 或 无法确定能否 发生全反射 第49讲 考向互动探究 图49 4 第49讲 考向互动探究 第49讲 考向互动探究 点评 光线从mn端面垂直入射 传播方向不变 射到圆弧界面时恰好发生全反射 画出光路图 作出入射点的法线 入射点和圆心所在的直线 从而求出入射角即为临界角 入射光向n端平移 作图后可以看出入射角增大 大于临界角 发生全反射 变式题是关于不同色光发生全反射的问题 第49讲 考向互动探究 变式题 2011 福建卷 如图49 5所示 半圆形玻璃砖置于光屏pq的左下方 一束白光沿半径方向从a点射入玻璃砖 在o点发生反射和折射 折射光在光屏上呈现七色光带 若入射点由a向b缓慢移动 并保持白光沿半径方向入射到o点 观察到各色光在光屏上陆续消失 在光带未完全消失之前 反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是 a 减弱 紫光b 减弱 红光c 增强 紫光d 增强 红光 c 第49讲 考向互动探究 图49 5 图49 5 第49讲 考向互动探究 第49讲 考向互动探究 探究考向四折射定律与全反射综合 求解光的折射与全反射的综合问题时 要抓住折射定律和发生全反射的条件这两个关键 首先判断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质 如是前者则入射角大于折射角 如是后者则入射角小于折射角 只有光从光密介质进入光疏介质 才有可能发生全反射现象 再判断入射角是否大于临界角 明确是否发生全反射现象 在分析的同时 可画出反射 折射或全反射的光路图 必要时还可应用光路的可逆原理画出光路图 然后结合几何知识进行推断和求解相关问题 折射率n是讨论折射和全反射问题的重要物理量 是联系各物理量的桥梁 对跟折射率有关的所有关系式应熟练掌握 第49讲 考向互动探究 b 第49讲 考向互动探究 图49 6 第49讲 考向互动探究 第49讲 考向互动探究 变式题 2010 全国课标卷 如图49 7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 a a 第49讲 考向互动探究 图49 7 第49讲 考向互动探究 第50讲 光的波动性 第50讲光的波动性 第十二单元 编读互动 1 本讲复习光的本性的基本概念 要教会学生区分波的干涉和衍射 干涉条纹和衍射条纹 发生干涉和衍射的条件等 通过与机械波对比理解电磁理论 了解电磁波的基本概念 波的干涉是本单元的复习重点 2 本讲教学可以按下面的思路安排 1 通过例1和变式题复习双缝出现明暗条纹的条件和有关的定量计算 2 通过例2和变式题复习薄膜干涉的应用 3 通过例3及变式题复习光的衍射和光的偏振的应用 4 通过例4和例5复习麦克斯韦电磁理论 电磁波的基础知识 第50讲 考点自主梳理 知识点一光的干涉 1 干涉现象 在两列光波叠加的区域 某些区域相互加强 出现 某些区域相互减弱 出现 加强区域和减弱区域相互间隔 即亮条纹和暗条纹相间的现象 叫做光的干涉 2 干涉条件 两束光的频率 振动情况相同 3 条纹特点 双缝干涉 明暗相间 互相平行 的直条纹 单色光发生干涉出现明暗相间的条纹 白光发生干涉出现 条纹 亮条纹 暗条纹 相等 间距相等 彩色 第50讲 考向互动探究 知识点二光的衍射 1 衍射现象 光在传播的过程中遇到障碍物时 直线传播到阴影区域的现象叫做光的衍射 2 发生明显衍射的条件 障碍物或小孔的尺寸跟光的波长 甚至比光的波长 时 衍射现象明显 偏离 差不多 还小 第50讲 考向互动探究 知识点三光的偏振 1 自然光 包含着在垂直于传播方向上沿 振动的光 而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同 这种光是自然光 2 偏振光 在垂直于光的传播方向的平面上 只沿着某个 的方向振动 这种光叫做偏振光 3 偏振光的形成 1 让自然光通过 形成偏振光 2 让自然光在两种介质的界面发生反射和 反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光 4 光的偏振现象说明光是一种 波 一切方向 特定 偏振片 折射 横波 第50讲 考向互动探究 知识点四激光 1 激光的特点 相干性好 平行度好 亮度高 2 激光的应用 医用激光刀 引起核聚变等 全息照相 第50讲 考向互动探究 探究考向一双缝干涉 第50讲 考向互动探究 例12011 北京卷如图50 1所示的双缝干涉实验 用绿光照射单缝s时 在光屏p上观察到干涉条纹 要得到相邻条纹间距更大的干涉图样 可以 图50 1 c 第50讲 考向互动探究 a 增大s1与s2的间距b 减小双缝屏到光屏的距离c 将绿光换为红光d 将绿光换为紫光 第50讲 考向互动探究 第50讲 考向互动探究 点评 本题考查双缝干涉现象的条纹间距与波长的关系 下面的变式则考查明暗条纹条件 第50讲 考向互动探究 变式题如图50 2所示为双缝干涉实验装置 当使用波长为6 10 7m的橙色光做实验时 光屏p点及其上方的p1点形成两条相邻的明纹 若使用波长为4 10 7m的紫光重复上述实验时 在p点和p1点形成的明 暗纹情况是 图50 2 b 第50讲 考向互动探究 a p和p1都是明纹b p是明纹 p1是暗纹c p是暗纹 p1是明纹d p和p1都是暗纹 解析 根据形成明 暗条纹条件可知 无论换用哪种波长的色光 因 s ps1 ps2 0 故p点总是明纹 橙色光在p1点形成第一级明条纹 有 s p1s2 p1s1 橙 6 10 7m 对紫光来说 s p1s2 p1s1 1 5 紫 故p1为暗纹 第50讲 考向互动探究 探究考向二薄膜干涉的理解及应用 1 薄膜干涉薄膜干涉是入射光经薄膜的前 后表面反射后形成的反射光线叠加产生的干涉现象 薄膜的前 后表面的反射光的路程差等于薄膜厚度的2倍 当路程差等于介质中波长的整数倍时形成明纹 当路程差等于介质中半波长的奇数倍时形成暗纹 薄膜干涉为等厚干涉 薄膜上厚度相等的地方位于同一条纹上 2 薄膜干涉的应用 1 检测精密零件的表面是否平整 2 增透膜 膜的厚度为入射光在介质中波长的1 4 增强透射光的强度 第50讲 考向互动探究 例2 2011 大连模拟 把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上 一端用薄片垫起 构成空气劈尖 让单色光从上方射入 如图50 3所示 这时可以看到明暗相间的条纹 下面关于条纹的说法中正确的是 图50 3 ac 第50讲 考向互动探究 a 干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果b 干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果c 将上玻璃板平行上移 条纹向着劈尖尖端移动d 观察薄膜干涉条纹时 应在入射光的另一侧 第50讲 考向互动探究 解析 根据薄膜干涉的产生原理 上述现象是由空气劈尖膜前后表面反射的两列光叠加而成 当波峰与波峰 波谷与波谷相遇叠加时 振动加强 形成明纹 所以选项a正确 b错误 因相干光是反射光 故观察薄膜干涉时 应在入射光的同一侧 故选项d错误 根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的 当上玻璃板平行上移时 同一厚度的空气膜向劈尖尖端移动 故条纹向着劈尖尖端移动 选项c正确 第50讲 考向互动探究 点评 薄膜干涉为等厚干涉 薄膜上厚度决定明暗条纹的级数 当上面的玻璃板平行上移时 空气膜厚度逐渐增加 空气膜厚度与原来相等的位置的移动方向就是条纹移动的方向 变式题是处理薄膜干涉的定量计算问题 第50讲 考向互动探究 b 第50讲 考向互动探究 第50讲 考向互动探究 探究考向三光的衍射及偏振现象的应用 技巧概述 1 光的干涉与衍射的比较 1 光的干涉是在光重叠区域出现加强或减弱的现象 光的衍射是光绕过障碍物偏离直线传播的现象 2 光的干涉产生条件是两束光频率相同 相位差恒定 即必须是相干光源 光的衍射产生条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多 明显衍射的条件 3 光的双缝干涉图样是中央为明纹 两边等间距分布明暗相间的条纹 光的单缝衍射图样是中央为最宽 最亮的明纹 两边不等间距分布明暗相间的条纹 第50讲 考向互动探究 2 自然光与偏振光的比较 1 自然光是直接从光源发出的光 偏振光是通过起偏器后的光 2 自然光在垂直于光的传播方向的平面内 光振动的方向沿各个方向 且沿各个方向光振动的强度相同 偏振光在垂直于光的传播方向的平面内 光振动的方向沿特定方向 3 偏振光的应用 照相机镜头 液晶显示器 立体电影 消除车灯眩光等 第50讲 考向互动探究 例3如图50 4所示 在挡板上开一个大小可以调节的小圆孔p 用点光源s照射小孔 小孔后面放一个光屏m 点光源和小孔的连线垂直于光屏 并与光屏交于其中心 当小孔的直径从1 0mm逐渐减小到0 1mm的过程中 在光屏上看到的现象将会是 图50 4 c 第50讲 考向互动探究 a 光屏上始终有一个圆形亮斑 并且其直径逐渐减小b 光屏上始终有明暗相间的同心圆环 并且其范围逐渐增大c 光屏上先是形成直径逐渐减小的圆形亮斑 然后是形成范围逐渐增大而亮度逐渐减弱的明暗相间的同心圆环d 光屏上先是形成直径逐渐减小的圆形亮斑 然后是形成范围逐渐减小而亮度逐渐增大的明暗相间的同心圆环 第50讲 考向互动探究 解析 本题小孔直径是从1 0mm逐渐减小到0 1mm的 所以在开始阶段没有明显的衍射现象 光基本上是沿直线传播的 因此在光屏上应该得到和小圆孔相似的圆形亮斑 当孔的直径减小到0 5mm以下时 将发生较为明显的衍射现象 所以光屏上出现明暗相间的圆环 随着小孔直径减小 光的衍射现象越来越明显 衍射图样的范围越来越大 相邻亮纹和相邻暗纹间的距离也逐渐增大 同时由于通过小孔的光能越来越少 所以衍射图样的亮度将变得越来越暗 c选项正确 第50讲 考向互动探究 技巧点拨 圆孔的直径为1 0mm时 光不能发生明显的衍射 光屏上出现的是圆形光斑 在没有明显衍射的情况下 圆孔减小 光斑随着减小 当圆孔减小到一定程度时 衍射现象比较明显 随着圆孔的减小 中心的圆形光斑开始逐渐增大 出现明显的衍射条纹 第50讲 考向互动探究 变式题2011 天津卷甲 乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样 设相邻两个亮条纹的中心距离为 x 若 x甲 x乙 则下列说法正确的是 a 甲光能发生偏振现象 乙光则不能发生b 真空中甲光的波长一定大于乙光的波长c 甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量d 在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光 bd 第50讲 考向互动探究 第51讲 电磁波 第51讲电磁波 第十一单元 编读互动 本讲教学可以按下面的思路安排 1 通过例1和变式题复习双缝出现明暗条纹的条件和有关的定量计算 2 通过例2和变式题复习薄膜干涉的应用 3 通过例3及变式题复习光的衍射和光的偏振的应用 第51讲 考点自主梳理 知识点一麦克斯韦电磁场理论 1 变化的磁场产生 2 变化的电场产生 3 电磁场 变化的电场和磁场总是 的 形成一个不可分割的整体 电场 磁场 相互联系 第51讲 考向互动探究 知识点二电磁波的形成和传播特点 1 电磁波 由近及远的传播而形成 从理论上预言了电磁波的存在 赫兹用实验成功地证实了电磁波的存在 2 电磁波的特点 1 电磁波在空间传播 介质 2 电磁波是 3 电磁波传播的是电磁场的 4 电磁波能发生反射 折射 干涉 衍射现象 电磁场 麦克斯韦 不需要 横波 能量 第51讲 考向互动探究 知识点三电磁振荡 1 振荡电流 大小和方向都做 变化的电流 2 振荡电路 产生振荡电流的电路 最简单的振荡电路是 电路 它是由 和 组成的 3 电磁振荡 在振荡电路产生振荡电流过程中 电容器极板上的 极板间的 电路中的 跟电荷有关的 与电流有关的磁场都发生 变化的现象 4 lc振荡电路的周期t 和频率f 周期性 振荡电流 lc振荡 自感线圈 电容器 电荷量 电压 电流 周期性 第51讲 考向互动探究 知识点四无线电波的发射和接收 1 电谐振 接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时 接收电路中产生的 最强 2 调谐 使接收电路产生 的过程 3 解调 从接收到的高频振荡中 检 出所携带的信号 解调是调制的 振荡电流 电谐振 逆过程 第51讲 考向互动探究 知识点五电磁波谱 1 电磁波谱 按照电磁波的 或 大小的顺序把它们排列成谱叫做电磁波谱 按波长由长到短排列的电磁波谱为 可见光 x射线 射线 2 无线电波 波长大于 频率小于300ghz 的电磁波是无线电波 主要用于通信和广播 3 红外线 红外线是一种光波 波长比无线电波 比可见光 所有物体都会发射红外线 红外线的主要效用是 可用于勘测地热 寻找水源 监视森林火情 预报风暴和寒潮等 波长 频率 无线电波 红外线 紫外线 2 1mm 短 长 热效应 第51讲 考向互动探究 4 可见光 波长在760nm到400nm之间 5 紫外线 紫外线具有较高的能量 可以用来 太阳光里有许多紫外线 人体接受适量的紫外线照射 能促进钙的吸收 6 x射线 x射线能穿透物质 在医学上可以用于人体 在工业上 可用于检查金属零部件内部的缺陷 7 射线 射线具有很高的能量 能够破坏生命物质 在医学上可以摧毁病变细胞治疗癌症 射线的穿透能力很强 可用于金属 灭菌消毒 透视 探伤 第51讲 考向互动探究 探究考向一麦克斯韦电磁理论的应用 1 对电磁理论的进一步认识 1 恒定的磁场周围没有电场产生 同理 恒定的电场周围也没有磁场产生 2 变化的磁场产生电场 若磁场均匀变化 则产生恒定的电场 若磁场不均匀变化 则产生变化的电场 周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场 第51讲 考向互动探究 3 变化的电场产生磁场 若电场均匀变化 则产生恒定的磁场 若电场不均匀变化 则产生变化的磁场 周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场 4 周期性变化的电场和周期性变化的磁场相互联系 形成一个不可分割的统一场 就是电磁场 2 电磁波与机械波的区别 第51讲 考向互动探究 第51讲 考向互动探究 例1 2010 天津卷 下列关于电磁波的说法正确的是 a 均匀变化的磁场能够在空间产生电场b 电磁波在真空和介质中传播速度相同c 只要有电场和磁场 就能产生电磁波d 电磁波在同种介质中只能沿直线传播 a 第51讲 考向互动探究 解析 本题考查对电磁波的理解 由麦克斯韦关于电磁场的理论 变化的磁场能够产生电场 c错 a对 电磁波在不同的介质中传播速度不一样 b错 电磁波在同种均匀的介质中沿直线传播 d错 点评 根据麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够产生电场 变化的电场能够产生磁场 电磁波的传播速度与介质有关 在不同的介质中 传播速度一般不同 在介质中的传播速度小于在真空中的传播速度 若电场或磁场是不变的 则不会产生电磁波 下列变式题是解决有关电磁波性质和应用的问题 第51讲 考向互动探究 变式题1关于电磁波 下列说法中不正确的是 a 在传播过程中传递能量b 频率与波的传播介质有关c 能产生干涉 衍射现象d 能在真空中传播 b b 第51讲 考向互动探究 解析 电磁波在传播过程中同时把能量传播出去 选项a正确 电磁波的频率与波源的频率相同 与介质无关 选项b错误 一切波都能产生干涉 衍射现象 选项c正确 电磁波是电磁场在空间的传播 电磁场本身是物质 可以在真空中传播 选项d正确 本题应选b 第51讲 考向互动探究 变式题2关于电磁场和电磁波 下列说法中正确的是 a 恒定的电场能够产生电磁波b 电磁波既有纵波 又有横波c 电磁波从空气进入水中时 其波长变长了d 雷达用的是微波 是由于微波传播的直线性好 有利于测定物体的位置 d 第51讲 考向互动探究 解析 恒定的电场不能产生磁场 不能产生电磁波 选项a错误 电磁波是横波 选项b错误 电磁波从空气进入水中 传播速度变小 频率不变 波长变短 选项c错误 微波的频率较大 波长较小 衍射不明显 传播的直线性好 有利于测定物体的位置 选项d正确 第51讲 考向互动探究 探究考向二电磁振荡的规律及应用 1 lc振荡过程中规律的表达 1 定性表达 在lc振荡过程中 磁场能及与磁场能相关的物理量 如线圈中电流强度 线圈电流周围的磁场的磁感应强度 穿过线圈的磁通量等 和电场能及与电场能相关的物理量 如电容器的极板间电压 极板间电场的电场强度 极板上电量等 都随时间做周期相同的周期性变化 这两组量中 一组最大时 另一组恰最小 一组增大时 另一组减小 这一特征正是能的转化和守恒定律所决定的 第51讲 考向互动探究 2 定量表达 在lc振荡过程中 尽管磁场能和电场能的变化曲线都比较复杂 但与之相关的其他物理量和变化情况却都可以用简单的正 余 弦曲线给出定量表达 以lc振荡过程中线圈l中的振荡电流i 与磁场能相关 和电容器c的极板间交流电压u 与电场能相关 为例 其变化曲线分别如图51 1所示 第51讲 考向互动探究 图51 1 第51讲 考向互动探究 注意 分析电磁振荡要掌握以下三个要点 突出能量守恒的观点 理想的lc回路中电场能e电和磁场能e磁在转化过程中的总和不变 回路中电流越大 l中的磁场能越大 磁通量越大 极板上电荷量越大 c中电场能越大 板间场强越大 两板间电压越高 磁通量变化率越大 2 lc振荡过程的阶段分析和特殊状态 第51讲 考向互动探究 如图所示 在0 t2 t4时刻 线圈中振荡电流i为0 磁场能最小 而电容器极板间电压u恰好达到最大值 电场能最多 在t1 t3时刻则正相反 振荡电流 磁场能均达到最大值 而电压为0 电场能最少 在0 t1和t2 t3阶段 电流增强 磁场能增多 而电压降低 电场能减小 这是电容器放电把电场能转化为磁场能的阶段 在t1 t2和t3 t4阶段 电流减弱 磁场能减小 而电压升高 电场能增多 这是电容器充电把磁场能转化为电场能的阶段 第51讲 考向互动探究 第51讲 考向互动探究 第51讲 考向互动探究 例2在如图51 2所示的lc振荡电路中 当线圈两端m n间电压为零时 对电路情况的叙述正确的是 a 电路中电流最大b 线圈内磁场能为零c 电容器极板上电荷量最多d 电容器极板间场强为零 ad 第51讲 考向互动探究 第51讲 考向互动探究 解析 mn间电压为零 即电容器极板间电压为零 这时极板上无电荷 故板间场强为零 电路中电流强度最大 线圈中磁场能最大 点评 在lc振荡电路中 由于线圈有自感作用 且线圈无电阻 它的电压和电流关系就不同于一般直流电路 决不能用直流电路的知识来进行研究 对于lc振荡电路中的一般问题 可通过电容器的有关知识和能量转换关系来分析求解 第51讲 考向互动探究 变式题如图51 3所示电路 k先接通a触点 让电容器充电后再接通b触点 设这时可变电容器电容为c 线圈自感系数为l 1 经过多长时间电容器c上电荷第一次释放完 2 这段时间内电流如何变化 两端电压如何变化 3 在振荡过程中将电容器c变小 与振荡有关的物理量中哪些将随之改变 哪些将保持变化 第51讲 考向互动探究 第51讲 考向互动探究 第52讲 本单元实验 第52讲本单元实验 第十一单元 编读互动 1 测得玻璃的折射率实验的复习重点是插针和作光路图及入射角 折射角的测量 这也是高考实验命题经常考查的考点之一 用双缝干涉测量光的波长实验的重点是实验装置的调节 条纹间距的测量 要使学生掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数原则 读数是高考实验命题经常考查的考点之一 2 本讲教学可以按下面的思路安排 1 通过例1和变式题强化对实验仪器和实验方法的熟练使用和掌握 加深对实验原理的理解 第十一单元 编读互动 的各种形成因素和减小误差的一般方法 3 通过例3和变式题了解与本实验相关的实验拓展与创新 第52讲 考点自主梳理 知识点一测定玻璃的折射率 1 实验目的 测定玻璃的 会用插针法确定 2 实验原理 如图52 1所示 当光线ao以一定入射角i穿过两面平行的玻璃砖时 通过插针法找出跟入射光线ao对应的出射光线的o b 从而求出折射光线oo 和折射角r 再根据n 算出玻璃的折射率 折射率 光路 第52讲 考向互动探究 第52讲 考向互动探究 3 实验器材 一块两面平行的玻璃砖 白纸 木板 大头针数枚 或圆规 三角板 4 实验步骤 1 把白纸铺在 上 2 在白纸上画一直线aa 作为界面 过aa 上的一点o画出界面的法线nn 并画一条线段ao作为 3 把长方形玻璃砖放在纸上 并使其长边与aa 再用直尺画出玻璃的另一边bb 4 在线段ao上竖直地插上两枚 p1 p2 量角器 刻度尺 木板 入射光线 重合 大头针 第52讲 考向互动探究 5 在玻璃砖bb 一侧透过玻璃砖观察大头针p1 p2的像 调整视线方向直到p1的像被p2的像 再在bb 一侧插上大头针p3 p4 使p3能挡住p1 p2的像 p4能 p1 p2的像及p3 6 移去玻璃砖 在拔掉p1 p2 p3 p4的同时分别记下它们的 过p3 p4作直线o b交bb 于o 连接oo oo 就是玻璃砖内 的方向 aon为入射角 o on 为折射角 7 用量角器量出入射角和折射角的 查出它们的正弦值 并把这些数据填入记录表格里 挡住 挡住 位置 折射光线 度数 度数 第52讲 考向互动探究 折射率 第52讲 考向互动探究 知识点二用双缝干涉测量光的波长 干涉图样 波长 明暗相间 第52讲 考向互动探究 相干 干涉图样 第52讲 考向互动探究 第52讲 考向互动探究 3 在测定 x时 在光屏部位使用测量头 测量头由分划板 目镜 手轮等构成 如图52 3甲所示 转动手轮 分划板会左右移动 使分划板中心刻线对齐某条纹的 记下此时手轮上的 转动测量头 使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心 如图乙所示 记下此时手轮上的读数和条纹数n 若两次读数 为a 则相邻两条纹间的距离为 x 中心 读数 之差 第52讲 考向互动探究 第52讲 考向互动探究 3 实验器材 双缝干涉仪 包括光具座 光源 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 毛玻璃光屏 测量头 学生电源 导线 4 实验步骤 1 安装 调节双缝干涉仪 使各部件水平 让单缝与双缝间的距离大约在8cm左右 2 观察白光的双缝 现象 3 用单色光入射得到干涉条纹 测出n条亮纹的距离a 得相邻条纹的距离 x 刻度尺 共轴 干涉 第52讲 考向互动探究 4 用米尺测出双缝到屏的距离l 利用已知的双缝间距d 根据公式 计算出波长 5 更换d值不同的双缝 观察干涉条纹间的距离有什么变化 并求出相应的 6 更换不同颜色的滤光片 观察干涉条纹间的距离有什么变化 并求出相应的 波长 波长 第52讲 考向互动探究 探究考向一实验原理与实验操作 1 测定玻璃的折射率注意事项 1 玻璃砖应选用厚度 宽度较大的 2 大头针要插得竖直 且p1与p2 p3与p4之间的间隔要适当大些 3 入射角不宜过大或过小 一般在15 75 之间 4 玻璃砖的折射面要画准 不能用玻璃砖界面代替直尺画界线 且实验过程中 玻璃砖和白纸的相对位置不能改变 第52讲 考向互动探究 2 用双缝干涉测量光的波长注意事项 1 实验时应调整光源 单缝 双缝和光屏 测量头共轴 单缝和双缝安装时应竖直且相互平行 遮光筒的轴线要与光具座导轨平行 若不共轴或单缝与双缝不平行 则会引起干涉条纹亮度小 不清晰 不便于观察和测量 2 分划板上的刻线应与干涉条纹的亮 暗 线平行 且分划板的刻度线以条纹中心为准 3 白光干涉观察到的是彩色条纹 中央明纹的中间部分是白色 边缘是红色 第52讲 考向互动探究 例1 2010 福建卷 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 作出的光路图及测出的相关角度如图52 4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 为了减小误差 应选用宽度 选填 大 或 小 的玻璃砖来测量 大 第52讲 考向互动探究 第52讲 考向互动探究 点评 在用插针法测定玻璃的折射率实验中 作出光路图后 找出入射角和折射角 注意本题中的 1 2不是入射角和折射角 而是入射角和折射角的余角 选用不同宽度的玻璃砖时 尽量选取宽度较大的 因为宽度大的在实验插针和作光路图时产生的误差较小 第52讲 考向互动探究 探究考向二数据处理与误差分析 技巧概述 1 测定玻璃的折射率误差分析 1 用插针法测玻璃的折射率 误差的主要来源是对角度的描绘与测量 因此要求插大头针时两大头针间距应较大 测角时 应使入射角稍大些 但不宜过大 第52讲 考向互动探究 第52讲 考向互动探究 例2某同学为了测量截面为正三角形的三棱镜玻璃的折射率 先在白纸上放好三棱镜 在棱镜的左侧插上两枚大头针p1和p2 然后在棱镜的右侧观察到p1的像和p2的像 当p1的的像恰好被p2的像挡住时 插上大头针p3和p4 使p3挡住p1 p2的像 p4挡住p3和p1 p2的像 在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图52 5所示 第52讲 考向互动探究 图52 5 第52讲 考向互动探究 1 画出对应的光路 2 为了测出三棱镜玻璃材料的折射率 若以ab作为分界面 需要测量的量是 和 在图上标出它们 3 三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是n 4 若在测量过程中 放置三棱镜的位置发生了微小的平移 移至图中的虚线位置 底边仍重合 则以ab作为分界面 三棱镜材料折射率的测量值 选填 大于 小于 或 等于 三棱镜玻璃材料折射率的真实值 第52讲 考向互动探究 第52讲 考向互动探究 第52讲 考向互动探究 技巧点拨 本题中把两面平行的玻璃砖换为玻璃三棱镜测定玻璃的折射率 实验原理是相同的 连接p1p2和p3p4延长到玻璃三棱镜的界面 交点即为光线进入三棱镜的入