高中物理一輪復習 第2章 光課件 新人教版選修34

第1節(jié) 光的折射 全反射一、光的折射1. 折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象. 二、全反射1. 全反射現(xiàn)象：光照射到兩種介質(zhì)界面上時，光線全部被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象. 2. 全反射條件：光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于或等于臨界角. 3. 臨界角公式：折射角等于90時的入射角，用C表示，sin C1/nv/c.4. 有關應用：(1)全反射棱鏡(如圖甲、乙所示)(2)光導纖維(如圖丙所示) 甲乙丙三、光的色散1. 色散現(xiàn)象：一束白光通過三棱鏡形成彩色光帶的現(xiàn)象2. 色散的原因：是由于各種色光在同一介質(zhì)中傳播的速率不同，或者說是同一種介質(zhì)對不同色光的折射率不同而引起的3. 各種色光的比較折射定律和折射率的應用 (2010海南物理卷)一光線以很小的入射角射入一厚度為d、折射率為n的平板玻璃，求出射光線與入射光線之間的距離(很小時sin ，cos 1) 【點撥】關鍵是根據(jù)光的折射規(guī)律畫出光路圖，明確哪是已知量，哪是未知量全反射和臨界角的應用 (1)光纖通信中，光導纖維遞光信號的物理原理是利用光的_現(xiàn)象，要發(fā)生這種現(xiàn)象，必須滿足的條件是：光從光密介質(zhì)射向_，且入射角等于或大于_ (2)(2010新課標全國卷)如圖所示，一個三棱鏡的截面為等腰直角ABC，A為直角此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，進入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射該棱鏡材料的折射率為_(填入正確選項前的字母) 【點撥】根據(jù)折射規(guī)律畫出折射光路圖，由圖確定入射角及對應的折射角，代入折射率公式即可求出折射率答案：(1)全反射光疏介質(zhì)臨界角(2)A色散問題及其應用 【點撥】比較入射角、臨界角的關系，判斷是否發(fā)生全反射。 答案：B分析全反射問題時，要學會分析光路，靈活的運用全反射的兩個條件，不能生搬硬套 如圖所示，放在空氣中折射率為n的平行玻璃磚，表面M和N平行，P，Q兩個面相互平行且與M、N垂直一束光射到表面M上(光束不與M平行)，則()A. 如果入射角大于臨界角，光在表面M發(fā)生全反射B. 無論入射角多大，光在表面M都不會發(fā)生全反射C. 光可能在表面N發(fā)生全反射D. 由于M與N平行，光只要通過M就不可能在表面N發(fā)生全反射甲 乙 【答案】BD第2節(jié) 光的波動性一、光的干涉1. 楊氏雙縫干涉(1)實驗裝置：如圖所示 單縫：獲取一束頻率一定的波 雙縫：將一束頻率一定的波分為完全相同的兩列波 (2)干涉現(xiàn)象2. 薄膜干涉 (1)相干光的取得：膜的前后表面分別反射的兩列反射光(2)干涉現(xiàn)象：單色平行光照薄膜時呈現(xiàn)明暗相間條紋 用復色光照射時，則出現(xiàn)彩色條紋(3)應用：檢查平面的平整度、增透膜等二、光的衍射1. 衍射現(xiàn)象：光在遇到障礙物時，偏離直線傳播方向而照射到陰影區(qū)域的現(xiàn)象2. 光發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：孔或障礙物的尺寸比光波波長小，或者跟波長差不多3. 衍射圖樣(1)單縫衍射：中央為亮條紋，兩側有明暗相間的條紋，但間距和亮度不同白光通過單縫發(fā)生衍射時，中央為白光，最靠近中央的是紫光，最遠離中央的是紅光(2)圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)(3)泊松亮斑：光照射到一個半徑很小的圓盤后，在圓盤的陰影中心出現(xiàn)的亮斑，這是光能發(fā)生衍射的有力證據(jù)之一4. 雙縫干涉和單縫衍射的聯(lián)系與區(qū)別三、光的偏振1. 自然光：太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同，這種光叫做自然光2. 偏振光：自然光通過偏振片時，只有振動方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通過，也就是說，通過偏振片的光波，在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某個特定的方向振動，這種光叫做偏振光. 3. 偏振光的意義與應用：(1)意義：光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波(2)應用：立體電影、照相機鏡頭、消除車燈眩光等雙縫干涉的分析與應用 (2010江蘇物理卷)(1)激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特點，在科學技術和日常生活中應用廣泛下面關于激光的敘述正確的是_. A.激光是縱波 B. 頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長相同C. 兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 D. 利用激光平行度好的特點可以測量月球到地球的距離 (2)如圖甲所示，在楊氏雙縫干涉實驗中，激光的波長為5.30107 m，屏上P點距雙縫S1和S2的路程差為7.95107 m則在這里出現(xiàn)的應是_(選填“明條紋”或“暗條紋”)現(xiàn)改用波長為6.30107 m的激光進行上述實驗，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將_(選填“變寬”、“變窄”、或“不變”)(3)如圖乙所示，一束激光從O點由空氣射入厚度均勻的介質(zhì)，經(jīng)下表面反射后，從上面的A點射出已知入射角為i ，A與O 相距l(xiāng)，介質(zhì)的折射率為n，試求介質(zhì)的厚度d. 薄膜干涉的分析與應用 (1)如下圖左圖是干涉法檢查平面的示意圖，右圖是得到的干涉圖樣，則干涉圖中條紋彎曲處的凹凸情況是_(填“上凸”或“下凹”) (2)透鏡表面涂有一層氟化鎂薄膜，其折射率n1.38，介于空氣和透鏡折射率之間入射光垂直入射，為使真空中波長為550納米的光增透，所涂薄膜的最小厚度為_【點撥】(1)薄膜干涉中同一厚度處產(chǎn)生同一級條紋(2)增透膜的厚度是入射光在膜中波長的1/4.答案：(1)下凹(2)1.0107 m光的偏振現(xiàn)象 2010年1月4日科幻3D巨作阿凡達在中國震撼上映，掀起觀影狂潮已知3D電影的實現(xiàn)與光的偏振密切相關如圖，P是一偏振片，P的透振方向(用帶有箭頭的實線表示)為豎直方向下列四種入射光束中，哪幾種照射P時能在P的另一側觀察到透射光()A. 太陽光 B. 沿豎直方向振動的光C. 沿水平方向振動的光 D. 沿與豎直方向成45角振動的光【點撥】當光的偏振方向與偏振片的透振方向垂直時，光不能透過偏振片 解析：光是橫波，其振動方向與傳播方向垂直，振動方向與偏振片的透振方向垂直的光不能通過偏振片，而其他方向的光可以部分或全部透過偏振片，故ABD正確答案：ABD在雙縫干涉中，光經(jīng)過單縫和雙縫時偏離了直線路徑產(chǎn)生了衍射 在做雙縫干涉實驗時，用白光做光源，將在屏上得到彩色條紋，若在雙縫的一條縫前放置紅色濾光片(只能透過紅光)，而另一縫前加綠色濾光片(只能透過綠光)，則這時()A. 只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失B. 紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的雙縫干涉條紋依然存在C. 任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏仍然有光亮D. 屏上無任何光亮【錯解】D 【正解】從雙縫中透射出的紅光和綠光，它們的頻率不相同，不滿足產(chǎn)生干涉的條件，所以屏上沒有干涉條紋，但由于發(fā)生衍射，屏上有紅光和綠光到達，因而屏上有光亮，故只有C正確 【答案】C 實驗二 測定玻璃的折射率實驗目的測定玻璃的折射率，掌握光發(fā)生折射時入射角和折射角的確定方法實驗原理2. 在找到入射光線和折射光線以后，以入射點O為圓心，以適當長為半徑畫圓，分別與OA交于C點，與OO(或OO的延長線)交于D點，過C、D兩點分別向NN作垂線，交NN于C、D，用直尺量出CC和DD的長如圖所示實驗器材白紙、圖釘、大頭針、直尺、鉛筆、量角器、平木板、長方形玻璃磚實驗步驟1. 將白紙用圖釘按在繪圖板上2. 在白紙上畫出一條直線aa作為界面(線)，過aa上的一點O畫出界面的法線NN，并畫一條射線OA作為入射光線3. 把長方形玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟aa對齊，畫出玻璃磚的另一邊bb.在多次改變?nèi)肷浣?、測量相對應的入射角和折射角正弦值基礎上，以sin 值為橫坐標、以sin 值為縱坐標，建立直角坐標系，如圖所示據(jù)數(shù)描點，得一條過原點的直線求解圖線斜率，設斜率為k，則k1/n.故玻璃磚折射率n1/k. (2010福建理綜卷)某同學利用“插針法”測定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行正確操作后，做出的光路圖及測出的相關角度如圖所示(1)此玻璃的折射率計算式為n_(用圖中的1、2表示)；(2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減少誤差，應選用寬度_(填“大”或“小”)的玻璃磚來測量 (創(chuàng)新實驗設計)某同學用半圓形玻璃磚測定玻璃的折射率，他的操作步驟如下： A. 用刻度尺量出半圓形玻璃磚的直徑D，算出半徑rD/2，然后確定圓心的位置，記在玻璃磚上B. 在白紙上畫一條直線作為入射光線，并在入射光線上插兩枚大頭針P1和P2.C. 讓入射光線跟玻璃磚直徑垂直，入射點與圓心O重合，如圖所示D. 以圓心O為軸，緩慢逆時針轉動玻璃磚，同時調(diào)整視線方向，恰好看不到P2和P1的像時，停止轉動玻璃磚，然后沿半圓形玻璃磚直徑畫一條直線AB，如上圖所示(1)該同學利用白紙上描下的P1O和AB兩條直線，可算出該玻璃的折射率n，他的根據(jù)是什么？(2)如何在圖上用刻度尺和圓規(guī)作圖，求出該玻璃的折射率n.實驗三 用雙縫干涉測光的波長實驗目的觀察雙縫干涉圖樣，測定單色光的波長實驗原理利用測量頭測條紋間的距離xa/n-1，根據(jù)條紋間距公式xl/d計算波長實驗器材雙縫干涉儀(光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭)、刻度尺、學生電源、導線實驗步驟1. 觀察雙縫干涉圖樣(1)將光屏、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上如圖所示(2)接好光源，打開開關，使白熾燈正常發(fā)光(3)調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線射到光屏(4)安裝雙縫和單縫，中心大致位于遮光筒的軸線上，使雙縫與單縫平行，二者間距約510 cm，這時可觀察白光的干涉條紋(5)在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋注意事項1. 雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應輕拿輕放，不要隨便拆卸遮光筒，測量頭等元件2. 安裝時，注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行3. 光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近4. 調(diào)節(jié)的基本依據(jù)：照在屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測量頭與遮光筒不共軸線；干涉條紋不清晰主要原因是單縫與雙縫不平行，故應正確調(diào)節(jié)誤差分析1. 雙縫到屏的距離l的測量存在誤差2. 測條紋間距x帶來的誤差：(1)干涉條紋沒有調(diào)到最清晰(2)分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條紋中心(3)測量多條亮條紋間的距離時讀數(shù)帶來誤差 用雙縫干涉測光的波長，實驗中采用雙縫干涉儀，它包括以下元件：A. 白熾燈B. 單縫C. 光屏D. 雙縫E. 遮光筒F. 濾光片(其中雙縫和光屏連在遮光筒上)(1)把以上元件安裝在光具座上時，正確的排列順序是：A_(A已寫好)(2)正確調(diào)節(jié)后，在屏上觀察到紅光的干涉條紋，用測量頭測出10條紅亮紋間的距離為a，改用綠色濾光片，其他條件不變，用測量頭測出10條綠亮紋間的距離為b，則一定有a_b(填“大于”、“小于”或“等于”)(3)在雙縫干涉實驗中，濾光片的作用是_，單縫的作用是_，雙縫的作用是_ 【解析】(1)根據(jù)雙縫干涉實驗正確的順序為FBDEC(2)紅光波長比綠光大，由公式x得a大于b.(3)濾光片的作用是得到單色光，單縫的作用是得到線光源，雙縫的作用是得到相干光 【答案】(1)FBDEC(2)大于(3)獲得單色光形成線光源形成相干光源 (2009北京卷)在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上(如圖甲)，并選用縫間距d0.2 mm的雙縫屏從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離L700 mm.然后，接通電源使光源正常工作 (1)已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度某同學調(diào)整手輪后，從測量頭的目鏡看去，第1次映入眼簾的干涉條紋如圖乙(a)所示，圖乙(a)中的數(shù)字是該同學給各暗紋的編號，此時圖乙(b)中游標尺上的讀數(shù)x11.16 mm；接著再轉動手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖丙(a)所示，此時圖丙(b)中游標尺上的讀數(shù)x2_. (2)利用上述測量結果，經(jīng)計算可得兩個相鄰明紋(或暗紋)間的距離x_mm；這種色光的波長_nm. 【答案】(1)15.02 mm(2)2.316.6102