高考物理一轮复习人教课件选修34第2章21光的折射全反射光的波动性

1、光的折射定律 折射率 全反射、光导纤维 光的干涉、衍射和偏振 变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，电磁波及其传播 ,电磁波的产生发射及接收 电磁波谱 狭义相对论的基本假设 质速关系，质能关系 相对论，质能关系式 实验一：测定玻璃的折射率 实验二：用双缝干涉测光的波长,第一讲光的折射全反射 光的波动性,一、光的折射定律和折射率 1折射现象 光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象 2折射定律(如下图),(1)内容：折射光线与入射光线、 处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的 ；入射角的正弦与折射角的正弦成正比,法线,两侧,可逆,3折射率 (1)物理意义：折射率仅反映介质的

2、光学特性，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 (2)定义式：n ，不能说n与sin 1成正比、与sin 2成反比折射率是由介质本身的光学性质和光的频率决定的 (3)计算公式：n ，因为vc，所以任何介质的折射率都大于1.,二、光的全反射 1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称为全反射现象 2发生全反射的条件： (1)光线从 介质射向 介质 (2)入射角 临界角,光疏,光密,大于或等于,某种介质,真空或空气,4应用 (1)全反射棱镜 (2)光导纤维：实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到一百微米之间，在内芯和外套的界面上发生全反射,三、棱镜

3、、光的色散 1光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象 2光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列 3棱镜 (1)含义：截面是 的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的色散表明各色光在同一介质中的 不同 (2)三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散,三角形,折射率,4各种色光的比较,四、光的干涉 1双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是 的相干光波屏上某点到双缝的路程差是 处出现亮条纹；路程差是半波长的 处出现暗条纹相邻的明条纹(或暗条纹)之间距离x与波长、双缝间距d及屏到双缝距离L的关系为 . 2薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜) 反射的

4、光相遇而形成的图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度 ,相同,波长整数倍,奇数倍,前后两面,相同,五、光的衍射 1光离开直线路径绕到障碍物阴影里的现象叫光的衍射 2发生明显衍射的条件：只有在障碍物或孔的尺寸比光的波长小或者跟波长差不多的条件下，才能发生明显的衍射现象 3泊松亮斑：当光照到不透光的小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环),六、光的偏振 1偏振：光波只沿 的方向振动，称为光的偏振 2自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿 振动的光，而且沿各个方向振动的光波的 都相同，这种光叫做自然光 3偏振光：在垂直于传播方向的平面

5、上，只沿某个特定方向振动的光，叫做偏振光光的偏振证明光是 自然光通过 后，就得到了偏振光,某一特定,一切方向,强度,横波,偏振片,一、光学元件对光线的控制作用 1不同光具对光线的控制作用不同，但本质上是光的折射、反射规律的体现，不可盲记要具体问题具体分析 2对不同光学元件的作用要分析透彻，灵活运用 (1)平行玻璃砖：出射光与入射光总平行，但有侧移,(2)三棱镜：使光线向底边偏折 (3)圆(球)形玻璃：法线总过圆(球)心,三、衍射与干涉的比较,1.(2010北京卷)对于红、黄、绿、蓝四种单色光，下列表述正确的是() A在相同介质中，绿光的折射率最大 B红光的频率最高 C在相同介质中，蓝光的波长最

6、短 D黄光光子的能量最小 解析：在红、黄、绿、蓝四种单色光中，蓝光的折射率最大，频率最高，波长最短，光子能量最大 答案：C,2.如右图所示，光在真空和介质的界面MN上发生偏折，那么下列说法正确的是() A光是从真空射向介质 B介质的折射率为1.73 C光在介质中的传播速度为1.73108 m/s D反射光线与折射光线成60角,答案：BC,3.如右图所示是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏用绿光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹下列说法正确的是() A减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小 B增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大 C将绿光换为红光，干涉

7、条纹间的距离减小 D将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大,答案：B,4.如右图所示，两光屏间放有两个偏振片，它们四者平行共轴，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，则关于光屏N上光的亮度变化情况，下列说法中正确的是() A光屏N上光的亮度保持不变 B光屏N上光的亮度会时亮时暗 C光屏N上有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线 D光屏N上只有一条亮线随偏振片转动而转动,解析：Q转动一周的过程中，透振方向与P的透振方向平行时光屏上亮度最亮，垂直时最暗，因此光屏上光的亮度会时亮时暗，光屏上不会出现亮线，A、C、D错误，B正确 答案：B,5如图所示

8、，A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图样，其中图A是光的_(填“干涉”或“衍射”)图样由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径_(填“大于”或“小于”)图B所对应的圆孔的孔径,解析：A中出现明暗相间的条纹，是衍射现象，B中出现圆形亮斑只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟波长相差不多时，才能发生明显的衍射现象图A是光的衍射图样，由于光波波长很短，约在107 m数量级上，所以图A对应的圆孔的孔径比图B所对应的圆孔的孔径小图B的形成可以用光的直线传播解释 答案：衍射小于,6.一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示设玻璃对a、b的折射率分别为na和nb，a、

9、b在玻璃中的传播速度分别为va和vb，则() AnanbBnavb CvavbDvavb,答案：AD,7.如图所示，一个棱镜的顶角为41.30，一束白光以较大的入射角从棱镜的左侧面射入，在光屏上形成由红到紫排列的彩色光带各色光在棱镜中的折射率和临界角见下表当入射角逐渐减小到0的过程中，彩色光带的变化情况是(),A.紫光最先消失，最后剩下红光和橙光 B紫光最先消失，最后剩下黄光、橙光和红光 C红光最先消失，最后剩下紫光和蓝光 D红光最先消失，最后剩下紫光 解析：各种色光均以相同的入射角射向某种介质时，由于介质对不同色光的折射率不同，所以折射角就不同介质对它的折射率越大，在AB界面上折射时的折射角

10、越小，而在AC界面上对应的入射角越大当入射角减小时，折射光在AC面上的入射角增大当入射角减为零时，所有光线到AC面上时入射角均为41.30，结合上表可知：紫、蓝、绿、黄四色光均在AC面发生全反射，且紫光最先消失，故A选项正确 答案：A,8(2010山东理综)如图所示，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_(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射,解析：如下图所示单色光照射到EF弧面上时刚好发生全反射

11、，由全反射的条件得C45,如下图所示，半圆形玻璃砖的半径为R，光屏PQ置于直径的右端并与直径垂直，一复色光与竖直方向成30角射入玻璃砖的圆心，由于复色光中含有两种单色光，故在光屏上出现了两个光斑，玻璃对两种单色光的折射率分别为n1和n2，求： (1)这两个光斑之间的距离； (2)为使光屏上的光斑消失，复色光的入射角至少为多少？,规范地作出光路图是解决几何光学问题的关键和前提，根据光路图找出入射角和折射角，利用题目所给信息确定入射角和折射角的正弦,答案：B,解答这一类问题要抓住折射定律和全反射的条件在分析、研究光路时，常要假设某一条光线恰能符合题意要求，再据此画出其反射、折射或全反射的光路图，作

12、出推断或求解,(1)劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点：任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹(),A变疏B变密 C不变 D消失,(2)肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是_现象；露珠在太阳光照射下呈现的彩色是_现象；通过狭缝看太阳光时呈现的彩色是_现象 凡是波都具有衍射现象，而把光

13、看做直线传播的条件是_ _要使光产生明显的衍射，条件是_ 当狭缝的宽度很小并保持一定时，用红光和紫光照射狭缝，看到的衍射条纹的主要区别是_,如下图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象，这个实验表明_,解析：(1)撤去一张纸片后，劈形空气薄膜的坡度减缓，相同水平距离上空气薄膜的厚度变化减小，以致干涉时路程差变化减小，条纹变宽，条纹数量变少，故A正确 (2)肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象 障碍物或孔的尺寸比波长大得多时，可把光看做沿直线传播；

14、障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，可产生明显的衍射现象 红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远 这个实验说明了光是一种横波 答案：(1)A(2)详见解析,31：(1)在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射，再折射后形成的光的折射发生在两种不同介质的_上，不同的单色光在同种均匀介质中_不同,(2)如右图为声波干涉演示仪的原理图，两个U形管A和B套在一起，A管两侧各有一小孔声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率_的波当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅_；若传播的路程相差一

15、个波长，则此处声波的振幅_,解析：声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率相同的波且相位差固定若波程相差为半波长的偶数倍，则干涉相长；若波程相差为半波长的奇数倍，则干涉相消所以两列波传播的路程相差半个波长(奇数倍)，则此处声波的振幅减小；若传播的路程相差一个波长(半波长的偶数倍)，则此处声波的振幅增大 答案：(1)界面折射率(2)相同减小增大,1(2010上海单科)声波能绕过某一建筑物传播而光波却不能绕过该建筑物，这是因为() A声波是纵波，光波是横波 B声波振幅大，光波振幅小 C声波波长较长，光波波长很短 D声波波速较小，光波波速很大 解析：意在考查考生对产生明显波的衍射条件的理解根据波产生明

16、显衍射现象的条件障碍物或孔的尺寸与波的波长差不多或比波的波长小可知，声波有明显的衍射而光波的衍射不明显是因为声波的波长较长，C正确 答案：C,2夏天海面上，下层空气的温度比上层低，我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以致发生全反射人们逆着光线看去就出现了蜃景，如右图所示，则下列说法中正确的是(),A海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要小 B海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要大 CA是蜃景，B是景物 DB是蜃景，A是景物 答案：AC,A平行于AC边的光线B平行于入射光线的光线 C平行于CB边的光线 D

17、平行于AB边的光线 解析：光线经两次全反射平行于入射光线射出，选B. 答案：B,4. (2010全国卷)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，其光路如右图所示，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,答案：AD,5. (2010江苏单科)(1)如图甲所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30107 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95107 m，则在这里出现的应是_(选填“明条纹”或“暗条纹”)现改用波长为6.30107 m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”),(2)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，从上表面的A点射出已知入射角为i