高考物理二轮复习第13课件讲光及光的本性

1、第13讲 光及光的本性,【主干回顾】,【核心精华】 知识规律 (1)振动和波。 振动的周期性、对称性。 波的产生和传播:v= 。 (2)光的折射和全反射。 折射定律:光从真空进入介质时: =n。 全反射条件:光从光密介质射入光疏介质;入射角等于或大于 临界角C,sinC=,(3)波的干涉、衍射等现象。 干涉、衍射是波特有的现象。干涉条件:频率相同、相位差 恒定,振动方向相同;明显衍射条件:d。 明条纹(振动加强区):r=k; 暗条纹(振动减弱区):r=(k+ )。 光的干涉条纹特点:明暗相间,条纹间距x= 。,思想方法 (1)物理思想:理想化模型思想、类比思想。 (2)物理方法:图像法、作图法

2、、临界与极值法。,热点考向一光的折射和全反射 【典题1师生探究】(2014沂州模拟) 如图,一个三棱镜的截面为等腰直角ABC, A为直角。一细束光线沿此截面所在平面且平行于BC边的方向射到AB边上的M点,M、A间距为l。光进入棱镜后直接射到AC边上,并刚好能发生全反射。试求: (1)该棱镜材料的折射率n。 (2)光从AB边到AC边的传播时间。(已知真空中的光速为c),【破题关键】 (1)光线在AB边上发生折射,满足_。 (2)“刚好能发生全反射”说明:_ _。 (3)“A为直角”:给我们提供了分析_角和_ _角之间关系的依据。,折射定律,入射角等于临界角，即入射角,的正弦值等于,AB边上出射,

3、AC边上,入射,【解析】(1)设光从AB边射入时,折射角为,射到AC边上N点时,入射角为,光路图如图所示: 根据折射定律nsin=sin45, 光在AC边上恰好发生全反射:nsin=1 根据几何关系+=90, 联立解得:n=,(2)由图中几何关系可得M、N之间的距离为x= 由(1)中可得:sin= 用v表示光在棱镜内的传播速度,则v= 光从AB边到AC边的传播时间为t= 答案:(1) (2),【典题2自主探究】如图所示为某种透明介 质的截面图,AOC为等腰直角三角形,BC为半 径R=12cm的四分之一圆弧,AB与水平屏幕MN垂 直并接触于A点。一束红光射向圆心O,在AB分界面上的入射角 i=4

4、5,结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑。已知该介质对红 光的折射率为n= ,求两个亮斑与A点间的距离。,【审题流程】 第一步:审题干提取信息 入射角i=45;折射率为n= ;AOC为等腰直角三角形。 第二步:审问题确定思路 已知入射角 计算折射角 折射光线的光斑到 A点的距离。 已知入射角 计算反射角 反射光线与AC垂直 反射光线的光斑到A点的距离。,【解析】设红光的临界角为C,sinC= C=60,入射角 i=45C,因此,红光在AB面一部分折射,一部分反射。光路如 图所示,折射光斑为P1,设折射角为r,根据折射定律: n= 可得:sinr= 由几何知识可得:tanr= 解得:AP1=6 cm

5、 反射光斑为P2,由几何知识可得OAP2为等腰直角三角形,解得: AP2=12cm。 答案:6 cm12 cm,【解题悟道】 光的折射和全反射题型的分析思路 (1)确定要研究的光线,有时需根据题意,分析、寻找临界光线、边界光线为研究对象。 (2)找入射点,确认界面,并画出法线。 (3)明确两介质折射率的大小关系。 若光疏光密:定有反射、折射光线。 若光密光疏:如果入射角大于或等于临界角,一定发生全反射。 (4)根据反射定律、折射定律列出关系式,结合几何关系,具体求解。,【对点训练】 1.(2014福建高考)如图,一束光由空气射向半圆柱体玻璃 砖,O点为该玻璃砖截面的圆心,下图能正确描述其光路的

6、是 (),【解析】选A。由折射定律可知,光从光密介质进入光疏介质,折射角大于入射角,可能发生全反射,由此判断A正确,C错误;B图中光从空气射到玻璃砖表面,应有折射光线,B错误;据光路可逆原理可知D错误。,2.(2014四川高考)如图所示,口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球,则() A.小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球 B.小球所发的光能从水面任何区域射出 C.小球所发的光从水中进入空气后频率变大 D.小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大,【解析】选D。光从水中射向水与空气的分界面,只要不发生全 反射现象,就能有光线射入空气中,则A、B错误;光的频率由光 源决定,与介质

7、无关,则C错误;由n= 知v= ,光由水进入空气 n变小,则传播速度变大,故D正确。,【加固训练】一半径为R的 球体放置在水平面上,球体由折射 率为 的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内 的光线,平行于桌面射到球体表面上,折射入球体后再从竖直表 面射出,如图所示。已知入射光线与桌面的距离为 。求出 射角。,【解析】设入射光线与 球体的交点为C,连接OC,OC即为入射 点的法线。因此,图中的角为入射角。过C点作球体水平表面 的垂线,垂足为B。依题意,COB=。又由OBC知sin= 设光线在C点的折射角为, 由折射定律得 由式得=30 由几何关系知,光线在球体的竖直表面上的入射角(见图

8、)为30。 由折射定律得 因此sin= 解得=60 答案:60,热点考向二光的波动性与色散的综合 【典题3师生探究】(2014锦州模拟)如图所示,由红、蓝两种单色光组成的光束以入射角从圆心O处由真空射入半圆形玻璃砖,进入玻璃后分为OA、OB两束,它们从O到A和从O到B的时间分别为tA和tB,则() A.OA是蓝光,tA小于tB B.OA是蓝光,tA大于tB C.OA是红光,tA小于tB D.OA是红光,tA大于tB,【破题关键】 (1)光路图表明:OB的折射角大于OA的折射角,由此可分析出 _。 (2)“半圆形玻璃砖”表明:两折射光线在玻璃砖中_ _相等,传播时间的长短取决于_。,两光线折射率

9、的大小关系,传播的,距离,传播速度,【解析】选B。由题图可知OA光线的折射率大,而蓝光的折射率比红光的大,则OA为蓝光,OB为红光。光的折射率越大,在玻璃中传播速度越慢,因此OA光线在玻璃中的传播时间长,故B正确。,【拓展延伸】 (1)利用“【典题3】”中两种单色光分别通过同一双缝干涉装 置获得干涉图样,OA、OB哪种光形成的干涉条纹间距较大? 【解析】由上面的分析可知OA为蓝光,OB为红光,OA光的波长小 于OB光的波长,根据x= ,OB光线形成的干涉条纹间距较大。 答案:OB,(2)“【典题3】”中两种单色光从同种玻璃射入空气发生全反 射时,OA、OB哪种光的临界角大? 【解析】由上面的分

10、析可知:OA光线的折射率高,根据sinC= , 可知OB光线的临界角大。 答案:OB,【解题悟道】 各种色光特征比较 在已知折射角判断波速、波长、频率的问题中和已知波长或频率判断折射或全反射现象问题中,折射率是解决问题的桥梁。,【对点训练】 1.(2014江苏高考)某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到甲图所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如乙图所示。他改变的实验条件可能是() A.减小光源到单缝的距离 B.减小双缝之间的距离 C.减小双缝到光屏之间的距离 D.换用频率更高的单色光源,【解析】选B。根据x= ,其中l是双缝到光屏之间的距离,d是双缝之间的距离,是波长,又c=,

11、是频率,B选项正确。,2.(2014厦门模拟)如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样。现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时,光的传播路径与方向可能正确的是(),【解析】选D。根据x= ,从干涉图样可知a光的波长大于b光的波长,因此b光的折射率更大,选项A中应是左侧b光,右侧a光,选项A错误;选项B中射出的两光线应都与复色光平行,选项B错误;由于b光的折射率更大,所以b光的临界角更小,因此C错、D对。,3.(2014浙江高考改编)关于下列光学现象,说法正确的 是() A.水中蓝光的传播速度比红光快 B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射 C.在岸边观察前

12、方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要浅 D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更宽,【解析】选D。光在介质中的传播速度v= ,其中n是折射率,由 于蓝光折射率大于红光折射率,所以蓝光传播速度比红光慢,A 项错误;光从光密介质向光疏介质传播时,才可能发生全反射, B项错误;视深h和实际深度H关系为h= ,所以鱼的实际深度比 看到的要深,C项错误;条纹间距y= ,由于红光波长大于蓝 光波长,所以红光得到的条纹间距更宽,D项正确。,【加固训练】如图所示,半圆形玻璃砖的半径 为R,直径为MN,一束白光从Q点以垂直于直径MN 的方向射入半圆形玻璃砖,从玻璃砖的圆弧面 射出后,打到光屏上得到由红到紫的彩色光带。已知QM= 。如 果保持入射光线和光屏的位置不变,而使半圆形玻璃砖沿直径 方向向上或向下移动,移动的距离小于 ,则有() A.半圆形玻璃砖向上移动的过程中,屏上红光最先消失 B.半圆形玻璃砖向上移动的过程中,屏上紫光最先消失 C.半圆形玻璃