湖南省长沙市长郡卫星远程学校高考物理 第十二章 第3讲 光课件.ppt

光的折射全反射 考点一 光的折射定律的应用 1 折射现象折射现象 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 3 折射率 1 物理意义 折射率表明了介质的折光本领和对光传播的阻碍本领 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 名师点睛 例1 2011 新课标全国卷 一半圆柱形透明物体横截面如图所示 底面aob镀银 圆中粗线 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 1 光线在m点的折射角 2 透明物体的折射率 典例 解析 如图所示 透明物体内部的光路为折线mpn q m点相对于底面ef对称 q p和n三点共线 设在m点处 光的入射角为i 折射角为r omq pnf 根据题意有 30 由几何关系得 pno pqo r 于是 r 60 且 r 由 式得r 15 1 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 练习 1 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 练习 1 全反射 1 条件 光从光密介质射入光疏介质 入射角大于或等于临界角c 2 现象 折射光完全消失 只剩下反射光 考点二 全反射和光的色散现象 5 对全反射的理解 在光的反射和全反射现象中 均遵循光的反射定律 光路均是可逆的 当光射到两种介质的界面上时 往往同时发生光的折射和反射现象 但在全反射现象中 只发生反射 不发生折射 当折射角等于90 时 实际上就已经没有折射光了 全反射现象可以从能量的角度去理解 当光由光密介质射向光疏介质时 在入射角逐渐增大的过程中 反射光的能量逐渐增强 折射光的能量逐渐减弱 当入射角等于临界角时 折射光的能量已经减弱为零 这时就发生了全反射 2 分析全反射问题的基本思路 1 画出恰好发生全反射的临界光线 作好光路图 2 应用几何知识分析边 角关系 找出临界角 3 判断发生全反射的范围 3 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 如图所示 2 成因 由于n红 n紫 所以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 就是说紫光偏折得更明显些 当它们射出另一个界面时 紫光的偏折角最大 红光的偏折角最小 3 各种色光的比较 名师点睛 1 解答光学问题应先准确画出光路图 2 在处理光学问题时应充分利用光的可逆性 对称性 相似性等几何关系 例2 2011 山东高考 如图所示 扇形aob为透明柱状介质的横截面 圆心角 aob 60 一束平行于角平分线om的单色光由oa射入介质 经oa折射的光线恰平行于ob 1 求介质的折射率 2 折射光线中恰好射到m点的光线 填 能 或 不能 发生全反射 解析 依题意作出光路图如图所示 1 由几何知识可知入射角i 60 折射角r 30 根据折射定律得 3 2011 福建高考 如图所示 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 图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 练习 3 2011 福建高考 如图所示 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 图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 练习 4 频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后 其光路如图所示 下列说法正确的是 a 单色光1的波长小于单色光2的波长b 在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度c 单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间d 单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 4 频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后 其光路如图所示 下列说法正确的是 a 单色光1的波长小于单色光2的波长b 在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度c 单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间d 单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 1 双缝干涉双缝s1 s2之间距离为d 双缝到屏间的距离为l 屏上一点p到双缝距离分别为r1和r2 由图可以知双缝s1和s2到屏上p的路程差为 x 光程差 x r2 r1 考点三 光的波动性 2 薄膜干涉 1 薄膜特点 如图所示 由于重力作用 皂膜上薄下厚 2 相干光线 薄膜前表面aa 和后表面bb 的反射光线叠加 3 亮纹条件 前后两表面反射的两束光的光程差为膜厚度的两倍 当光程差等于波长整数倍时 形成亮条纹 4 暗纹条件 当光程差等于半波长的奇数倍时 形成暗条纹 3 对光的衍射的理解 1 干涉和衍射是波的特征 波长越长 干涉和衍射现象越明显 在任何情况下都可以发生衍射现象 只是明显与不明显的差别 2 衍射现象说明 光沿直线传播 只是近似规律 只有在光的波长比障碍物小得多时 光才可以看作是沿直线传播 4 偏振光的产生及应用 1 除了直接从光源发出的光外 日常生活中遇到的光大都是偏振光 2 偏振光的产生方式 偏振片只让某一方向振动的光通过 其他振动方向的光被吸收 通过两个共轴的偏振片观察自然光 第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光 叫起偏器 第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光 叫检偏器 名师点睛 偏振片并非刻有狭缝 而是具有一种特征 即存在一个透振方向 只让平行于该方向振动的光通过 其他振动方向的光被吸收了 例3 2011 北京高考 如图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 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 典例 例3 2011 北京高考 如图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 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 典例 5 用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象 图甲是点燃的酒精灯 在灯芯上洒些盐 图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈 将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转 观察到的现象是 a 当金属丝圈旋转30 时 干涉条纹同方向旋转30 b 当金属丝圈旋转45 时 干涉条纹同方向旋转90 c 当金属丝圈旋转60 时 干涉条纹同方向旋转30 d 干涉条纹保持原来状态不变 练习 5 用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象 图甲是点燃的酒精灯 在灯芯上洒些盐 图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈 将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转 观察到的现象是 a 当金属丝圈旋转30 时 干涉条纹同方向旋转30 b 当金属丝圈旋转45 时 干涉条纹同方向旋转90 c 当金属丝圈旋转60 时 干涉条纹同方向旋转30 d 干涉条纹保持原来状态不变 练习 6 如图所示 p是一偏振片 p的偏振化方向 用带有箭头的实线表示 为竖直方向 下列图四种入射光束中 哪几种光束照射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 6 如图所示 p是一偏振片 p的偏振化方向 用带有箭头的实线表示 为竖直方向 下列图四种入射光束中 哪几种光束照射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 常见易错题 示例 如图甲所示 在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜 在两者之间形成厚度不均匀的空气膜 让一束单一波长的光垂直入射到该装置上 结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹 称为牛顿环 以下说法正确的是 a 干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的b 干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的c 干涉条纹不等距是因为空气膜厚度不是均匀变化d 干涉条纹不等距是因为空气膜厚度是均匀变化 a 干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的b 干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的c 干涉条纹不等距是因为空气膜厚度不是均匀变化d 干涉条纹不等距是因为空气膜厚度是均匀变化 检测 1 下列说法正确的是 a 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱 这是光的干涉的结果b 用光导纤维传送图像信息 这是光的衍射的应用c 眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹 这是光的偏振现象d 在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物 可使景像清晰 检测 1 下列说法正确的是 a 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱 这是光的干涉的结果b 用光导纤维传送图像信息 这是光的衍射的应用c 眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹 这是光的偏振现象d 在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物 可使景像清晰 3 dvd光盘由塑料保护层和信息记录层组成 如图所示 激光束以入射角 从空气入射到厚度为d 折射率为n的塑料保护层后 聚焦到信息记录层的光斑宽度为a 才能有效获取信息 在保证a不变的前提下 减小激光束照到塑料保护层的宽度 l a 2b 则 3 dvd光盘由塑料保护层和信息记录层组成 如图所示 激光束以入射角 从空气入射到厚度为d 折射率为n的塑料保护层后 聚焦到信息记录层的光斑宽度为a 才能有效获取信息 在保证a不变的前提下 减小激光束照到塑料保护层的宽度 l a 2b 则 4 已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大 则两种光 a 在该玻璃中传播时 蓝光的速度较大b 以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中 蓝光的折射角较大c 从该玻璃中射入空气发生反射时 红光的临界角较大d 用同一装置进行双缝干涉实验 蓝光的相邻条纹间距较大 4 已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大 则两种光 a 在该玻璃中传播时 蓝光的速度较大b 以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中 蓝光的折射角较大c 从该玻璃中射入空气发生反射时 红光的临界角较大d 用同一装置进行双缝干涉实验 蓝光的相邻条纹间距较大 5 2011 重庆高考 在一次讨论中 老师问道 假如水中相同深度处有a b c三种不同颜色的单色点光源 有人在水面上方同等条件下观测发现 b在水下的像最深 c照亮水面的面积比a的大 关于这三种光在水中的性质 同学们能做出什么判断 有同学回答如下 c光的频率最大 a光的传播速度最小 b光的折射率最大 a光的波长比b光的短根据老师的的假定 以上回答正确的是 a b c d 5 2011 重庆高考 在一次讨论中 老师问道 假如水中相同深度处有a b c三种不同颜色的单色点光源 有人在水面上方同等条件下观测发现 b在水下的像最深 c照亮水面的面积比a的大 关于这三种光在水中的性质 同学们能做出什么判断 有同学回答如下 c光的频率最大 a光的传播速度最小 b光的折射率最大 a光的波长比b光的短根据老师的的假定 以上回答正确的是 a b c d 6 2011 全国高考 雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹 设水滴是球形的 图中的圆代表水滴过球心的截面 入射光线在过此截面的平面内 a b c d代表四条不同颜色的出射光线 则它们可能依次是 a 紫光 黄光 蓝光和红光b 紫光 蓝光 黄光和红光c 红光 蓝光 黄光和紫光d 红光 黄光 蓝光和紫光 6 2011 全国高考 雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹 设水滴是球形的 图中的圆代表水滴过球心的截面 入射光线在过此截面的平面内 a b c d代表四条不同颜色的出射光线 则它们可能依次是 a 紫光 黄光 蓝光和红光b 紫光 蓝光 黄光和红光c 红光 蓝光 黄光和紫光d 红光 黄光 蓝光和紫光 7 如图所示 两束单色光a b从水面下射向a点 光线经折射后合成一束光c 则下列说法正确的是 a 用同一双缝干涉实验装置分别以a b光做实验 a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距b 用a b光分别做单缝衍射实验时它们的衍射条纹宽度都是均匀的c 在水中a光的速度比b光的速度小d 在水中a光的临界角大于b光的临界角 7 如图所示 两束单色光a b从水面下射向a点 光线经折射后合成一束光c 则下列说法正确的是 a 用同一双缝干涉实验装置分别以a b光做实验 a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距b 用a b光分别做单缝衍射实验时它们的衍射条纹宽度都是均匀的c 在水中a光的速度比b光的速度小d 在水中a光的临界角大于b光的临界角 8 如图5是光从介质1进入介质2的折射情况 根据光路图可知 两种介质相比较 介质1是 介质 介质2是 介质 光在介质中的波长 1 2 选填 频率v1 v2 选填 或 8 如图5是光从介质1进入介质2的折射情况 根据光路图可知 两种介质相比较 介质1是 介质 介质2是 介质 光在介质中的波长 1 2 选填 频率v1 v2 选填 或 光密 8 如图5是光从介质1进入介质2的折射情况 根据光路图可知 两种介质相比较 介质1是 介质 介质2是 介质 光在介质中的波长 1 2 选填 频率v1 v2 选填 或 光密 光疏 8 如图5是光从介质1进入介质