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2019年高考资源网doc

2019-12-26 16:34

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  高考资源网 第3讲 光的折射 全反射 【考试说明】 知 识 点 要求 考 向 解 读 光的折射定律、折射率 Ⅰ 1.光的折射、全反射是高考命题的重点和热点. 2.物理光学以对光的本性认识为线索,介绍近代物理光学的初步知识,是高考的必考内容之一.考题难度一般不大,以识记、 理解为主,题型多为选择题,其中命题最高的是“光的干涉”“偏振”,其次是“ 波长、波速和频率的关系”.同时,这部分知识易与生产、生活、现代科技相联系,如增透膜、抽丝机、霓虹灯、激光测距等. 光的全反射、光导纤维 Ⅰ 光的干涉、衍射和偏振 Ⅰ 激光的特性及应用 (激光产生和原理不作要求) Ⅰ 自主学习】 典例研析 类型一:折射率 【例1】(10江苏)如图所示,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,从上面的A点射出。已知入射角为i ,A与O 相距l,介质的折射率为n,试求介质的厚度d. 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔朧碍鳝绢懣硯涛镕頃赎巯驂雞虯从躜鞯烧。 基础整合 一、光的折射 1.定义:光线从一种介质进入另一种介质时, 发生改变的现象叫做光的折射现象. 2.折射定律: (1)内容:折射光线与 、 处在同一平面内;折射光线与入射光线分别位于 的两侧;入射角的正弦与折射角的正弦成 .聞創沟燴鐺險爱氇谴净祸測樅锯鳗鲮詣鋃陉蛮苎覺藍驳驂签拋敘睑绑。 (2)表达式: ,式中n是比例常数. (3)光的折射现象中,光路是 的. 3.折射率: (1)内容:光从 射入某种介质发生折射时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫做这种介质的绝对折射率.简称折射率.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟婭骒東戇鳖納们怿碩洒強缦骟飴顢歡窃緞駔蚂。 (2)定义式: 不能说n与sin θ1成正比、与sin θ2成反比.折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定.不论是光从真空射入介质,还是由介质射入线总是酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧荭钯詢鳕驄粪讳鱸况閫硯浈颡閿审詔頃緯贾。 真空中的光线总是介质中的光线)计算公式: ,因vc,任何介质的折射率总大于1. 两种介质相比较,折射率较大的介质叫做 介质,折射率较小的介质叫做 介质. 针对训练 1-1由某种透明物质制成的等腰直角棱镜AOB, 图两腰都为16 cm,且两腰与Ox和Oy轴都重合,如图所示,从BO边的C点注视A棱,发现A棱的位置在D点,在C、D两点插上大头针,测出C点的坐标为(0,12),D点的坐标为(9,0),由此可以算出该透明物质的折射率为多大?彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒尔肤亿鳔简闷鼋缔鋃耧泞蹤頓鍥義锥柽鳗铟。 典例研析 类型二:光的全反射现象 【例2】下列叙述中正确的是 ( ) A.背对阳光看玻璃球觉得比较明亮,主要原因是光在球中发生全反射 B.雨过天晴时,空中出现的彩虹是因为阳光在水滴的表面上反射而形成的 C.常看到倒扣在水中的玻璃杯显得很明亮的原因与水中上升的气泡很亮的原因是一样的 D.以上判断均不正确 基础整合 二、光的全反射 1.定义:光从 射向 ,同时发生折射和 .当入射角增大到某一角度,使折射角达到90°时, 完全消失,只剩下 的现象.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔點鉍杂篓鳐驱數硯侖葒屜懣勻雏鉚預齒贡缢颔。 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. 3.临界角:折射角等于90°时的入射角.设光线从 射向 时的临界角为C,则 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.厦礴恳蹒骈時盡继價骚卺癩龔长鳏檷譴鋃蠻櫓鑷圣绋閼遞钆悵囅为鹬。 特别提醒 (1)光从真空射入介质时,临界角C又可以理解为最大折射角. (2)光从真空(或空气)射入介质时,在界面处既发生折射,又发生反射,而由介质射向真空(或空气)时, 有可能要发生全反射.茕桢广鳓鯡选块网羈泪镀齐鈞摟鳎饗则怿唤倀缀倉長闱踐識着純榮詠。 针对训练 2-1下列现象中,属于光的全反射现象的是 ( ) A.肥皂泡上的彩色条纹 B.雨后天边出现彩虹 C.早晨东方天边出现红色朝霞 D.荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮 2-2如图所示,用折射率n=2的玻璃做成一个外径为R的半球形空心球壳.一束与O′O平行的平行光射向此半球的外表面,若让一个半径为 的圆形遮光板的圆心过O′O轴,并且垂直该轴放置.则球壳内部恰好没有光线射入,问:鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴縈诘聾諦鳍皑绲讳谧铖處騮戔鏡謾维覦門剛慘。 (1)临界光线)球壳的内径R′为多少? 典例研析 类型三:双缝干涉中明、暗条纹的分析 【例3】在双缝干涉实验中,保持狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变,用不同的色光照射,则( ) A.红光的干涉条纹间距最大 B.紫光的干涉条纹间距最大 C.红光和紫光的干涉条纹间距一样大 D.用白光照射会产生白色干涉条纹 基础整合 三、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Δx与波长λ、双缝间距d及屏到双缝距离L的关系为 籟丛妈羥为贍偾蛏练淨槠挞曉养鳌顿顾鼋徹脸鋪闳讧锷詔濾铩择觎測。 2.薄膜干涉:利用薄膜(如肥皂液薄膜) 反射的光相遇而形成的.图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度 .預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴買闥龅绌鳆現檳硯遙枨纾釕鴨鋃蠟总鴯询喽箋。 特别提醒 1.只有相干光才能形成稳定的干涉图样. 2.单色光形成明暗相间的干涉条纹,白光形成彩色条纹. 3-1用单色光进行双缝干涉实验,下列说法正确的是 ( )渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦鋇絨钞陉鳅陸蹕銻桢龕嚌谮爺铰苧芻鞏東誶葦。 A.中央明条纹的宽度大约是两侧明条纹宽度的2倍 B.屏与双缝之间的距离减小,则屏上干涉条纹的间距增大 C.在实验装置不变的情况下,红光的干涉条纹间距大于蓝光的干涉条纹间距 D.换一个双缝间距较大的双缝,其他不变,则干涉条纹的间距变大 3-2(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:①任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等;②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劈形空气薄膜后,从上往下观察到的干涉条纹将 。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡缝勵罴楓鳄烛员怿镀鈍缽蘚邹鈹繽駭玺礙層談。 (2)由以上分析回答下列问题: 图4 如图4甲所示是检查工件ON上表面是否平整的装置,用单色光照射透明标准板M,观察到的现象如图乙所示的条纹中的P和Q的情况,这说明(填正确的代号).擁締凤袜备訊顎轮烂蔷報赢无貽鳃闳职讳犢繒笃绨噜钯組铷蟻鋨赞釓。 A.N的上表面A处向上凸起 B.N的上表面B处向上凸起 C.N的上表面A处向下凹陷 D.N的上表面B处向下凹陷 典例研析 类型四:光的衍射 四、光的衍射 1.光 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 的条件下,才能发生明显的衍射现象.贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷鯛汉鼉匮鲻潰馒鼋餳攪單瓔纈釷祕譖钭弯惬閻。 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).坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚跻馱釣缋鲸鎦潿硯级鹉鄴椟项邬瑣脐鯪裣鄧鯛。 典例研析 类型四:光的偏振 五、光的偏振 ⑴光的偏振也证明了光是 。各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间,两两互相垂直。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘籜葦繯颓鲷洁遲銻鹂迳睁張晕辯滾癰學鸨朮刭。 ⑵自然光。太阳、电灯等普通光源直接发出的光,包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿各个方向振动的光波的强度都相同,这种光叫自然光。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄届嬌擻歿鲶锖够怿輿绸養吕諄载殘撄炜豬铥嵝。 ⑶偏振光。自然光通过偏振片后,在垂直于传播方向的平面上,只沿一个特定的方向振动,叫偏振光。自然光射到两种介质的界面上,如果光的入射方向合适,使反射和折射光之间的夹角恰好是90°,这时,反射光和折射光就都是偏振光,且它们的偏振方向互相垂直。我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴飙钪麦蹣鲵殘荩讳创户軾鼹麗躑時嘮犖鈞泞椁。 六、激光 特点: 针对训练: abM1、如图所示,一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上,经折射后交于光屏上的同一个点M,若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率,下列说法中正确的是 a b M A.n1n2,a红光,b蓝光 B.n1n2,a蓝光,b红光 C.n1n2,a红光,b蓝光 D.n1n2,a蓝光,b红光 2、如图所示,自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理。它虽然本身不发光,但在夜间骑行时,从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后,会有较强的光被反射回去,使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯的原理如图所示,下面说法中正确的是 ( )猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑献鵬缩职鲱样犧硯嬸軼產锺銪貸崳门騭荧愛缪。 A.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发生全反射 B.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右表面发生全反射 C.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的左表面发生全反射 D.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的右表面发生全反射 θ1θ23、 θ1 θ2 A.折射率必须大于 B.折射率必须小于 C.折射率可取大于1的任意值 D.无论折射率是多大都不可能 4、用绿光做双缝干涉实验,在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹,相邻两条绿条纹间的距离为Δx。下列说法中正确的有 ( )構氽頑黉碩饨荠龈话骛門戲鷯瀏鲮晝崃怿挟懺潆说荚諼嘰虽涤漬确轾。 A.如果增大单缝到双缝间的距离,Δx 将增大 B.如果增大双缝之间的距离,Δx 将增大 C.如果增大双缝到光屏之间的距离,Δx将增大 D.如果减小双缝的每条缝的宽度,而不改变双缝间的距离,Δx将增大 5、有关偏振和偏振光的下列说法中正确的有( ) A.只有电磁波才能发生偏振,机械波不能发生偏振 B.只有横波能发生偏振,纵波不能发生偏振 C.自然界不存在偏振光,自然光只有通过偏振片才能变为偏振光 D.除了从光源直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光都是偏振光 6、(10江苏)激光具有相干性好,平行度好、亮度高等特点,在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是 輒峄陽檉簖疖網儂號泶蛴镧釃邊鲫釓袜讳铈骧鹳蔦馳诸寫簡腦轅騁镀。 (A)激光是纵波 (B)频率相同的激光在不同介质中的波长相同 (C)两束频率不同的激光能产生干涉现象 (D)利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离 7、(2011苏北四市第二次调研)下列说法正确的是( ) A.光的偏振现象说明光是纵波 B.全息照相利用了激光相干性好的特性 C.光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理 D.光的双缝干涉实验中,若仅将入射光从红光改为紫光,则相邻亮条纹间距一定变大 8、(2010盐城第三次调研)下列说法中正确的是( ) A.全息照片用激光来拍摄,主要是利用了激光的相干性 B.在光的双缝干涉实验中,将入射光由红光改为紫光,则条纹间距变宽 C.如果测量到来自遥远星系上的元素发出的光波长变长,这说明星系正在远离我们而去 D.拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头 前加一个偏振片可以增加透射光的强度 8、(2010扬州第四次调研)以下说法中正确的是 ( ) A.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度 B.全息照片往往用激光来拍摄,主要是利用了激光的相干性 C.根据宇宙大爆炸学说,遥远星球发出的红光被地球接收到时可能是红外线 D.超声波可以在线扬州第四次调研)平行光a垂直射向一半径为R的玻璃半球的平面,其截面如图所示,发现只有P、Q之间所对圆心角为60°的球面上有光射出,则玻璃球对a光的折射率为 ,若仅将a平行光换成b平行光,测得有光射出的范围增大,设a、b两种色光在玻璃球中的速度分别为va和vb,则va vb(选填“”、“”或“=”).尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅瀝纰縭垦鲩换鹊黾淺赖謬纩斃誅兩欤辈啬紳骀。 10、(2010盐城一中三模)如图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,则此棱镜的折射率n=______________。 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒侬减攙苏鲨运著硯闋签泼熾赇讽鸩憲餘羁鸲傘。 11、(10年江苏)如图甲所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×m,屏上P点距双缝和的路程差为7.95×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6.30×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”。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴铍賄鹗骥鲧戲鋃銻瞩峦鳜晋净觸骝乌噠飑罗奐。 12.(盐城2010第二次调研)激光可以做成很细的光束,这是利用了激光的 ▲ 的性质,激光是 ▲ (纵/横)波。在光导纤维中传递信息要比在真空中 ▲ (快/慢)。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦聰櫻郐燈鲦軫惊怼骥饌誚層糾袄颧颅氢檣亿撐。 12、(2011苏北四市第一次调研)如图所示为直角三棱镜的截面图,一条光线平行于 BC边入射,经棱镜折射后从AC边射出。已知 ∠A=θ=60°,该棱镜材料的折射率为 ▲ ;光在棱镜中的传播速度为 ▲ (已知光在真空中的传播速度为c)。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫摇饬缗釷鲤怃诖讳緘貞楼剂镂蝕阔釔縮賭鶯燙。 13、(09年江苏)图丙是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片,照相机的镜头竖直向上。照片中,水利方运动馆的景象呈现在半径的圆型范围内,水面上的运动员手到脚的长度,若已知水的折射率为,请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深,(结果保留两位有效数字)硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹鸶胶据实鲣赢虧黾买硤鬓鸭怄萧锹诈趸办勞繞。 CFA C F A B θ 30° ( 60° ) E 示,直角三角形ABC为一三棱镜的横截面, ∠A=30°。一束单色光从空气射向BC上的E点,并 偏折到AB上的F点,光线EF平行于底边AC。已 知入射方向与BC的夹角为θ=30°。试通过计算判断 光在F点能否发生全反射。 ·SO ·S O c c 16、(2010 泰州第三次调研)在某科技馆内放置了一个高大的半圆柱形透明物体,其俯视图如图所示,0为半圆的圆心.甲、乙两同学为了估测该透明体的折射率,进行了如下实验.他们分别站在A、O处时,相互看着对方,然后两人贴着柱体慢慢向一侧运动,到达B、C处时,甲刚好看不到乙.已知半圆柱体的半径为R,OC=0.6R,BC⊥OC,则半圆柱形透明物体的折射率为多少?氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩纷釓鄧鳌鲡貼閂銻響颟晋铴鲵舻邝滥臥阗块賃。 17、(2010启东考前辅导)为了观察门外情况,有人在门上开一小圆孔,将—块圆柱形玻璃嵌入其中,圆柱体轴线与门面垂直如图所示.从圆柱底面中心看出去,可以看到的门外入射光线与轴线间的最大夹角称做视场角.已知该玻璃的折射率为n,圆柱长为L,底面半径为r,则视场角是多少? 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘慶獷緞瑋鲟将摇怼諳调馍躓潆脅踌懟档擻諞銖。 18、(2010启东考前辅导)半径为 R 的 透明圆柱体固定于地面上,透明体对红光的折射率为 n = 2,如图所示.今让一束平行于地面的红光射向圆柱体左侧,经折射红光照射到右侧地面上.求圆柱体右侧地面上的黑暗部分长度.怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉馴鸨撟鉍鲞谣谧讳开疠蟯许轡缴谰刘緄諫巒題。 19、(2010镇江考前模拟)如图所示是一种折射率n=1.5的棱镜.现有一束光 线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上,入射角的大小.求光在棱镜中传播的速率及此束光线射出棱镜后的方向(不考虑返回到AB面上的光线).谚辞調担鈧谄动禪泻類谨觋鸾帧鲜奧淨黾违坛拦聰囈編诖骈贰伤踪鸛。 CAB20、(2010镇江考前模拟)如图所示,一截面为正三角形的棱镜,其折射率为.今有一束单色光射到它的一个侧面,经折射后与底边平行,再射向另一侧面后射出.试求出射光线相对于第一次射向棱镜的入射光线偏离了多少角度? C A B θ175°60°BA θ1 75° 60° B A C M N 第3课时 光的折射 全反射 【考试说明】 知 识 点 要求 考 向 解 读 光的折射定律、折射率 Ⅰ 1.光的折射、全反射是高考命题的重点和热点. 2.物理光学以对光的本性认识为线索,介绍近代物理光学的初步知识,是高考的必考内容之一.考题难度一般不大,以识记、 理解为主,题型多为选择题,其中命题最高的是“光的干涉”“偏振”,其次是“ 波长、波速和频率的关系”.同时,这部分知识易与生产、生活、现代科技相联系,如增透膜、抽丝机、霓虹灯、激光测距等. 光的全反射、光导纤维 Ⅰ 光的干涉、衍射和偏振 Ⅰ 激光的特性及应用 (激光产生和原理不作要求) Ⅰ 自主学习】 典例研析 类型一:折射率 【例1】(10江苏)如图所示,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,从上面的A点射出。已知入射角为i ,A与O 相距l,介质的折射率为n,试求介质的厚度d. 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞阕簣择睜鲔诌梦怼烨愛总挛摜纷缪腦旧慘梔浏。 答案:设折射角为r,折射定律;几何关系 解得 基础整合 一、光的折射 1.定义:光线从一种介质进入另一种介质时, 传播方向发生改变的现象叫做光的折射现象. 2.折射定律: (1)内容:折射光线与 入射光线、 法线 处在同一平面内;折射光线与入射光线分别位于法线 的两侧;入射角的正弦与折射角的正弦成 正比 .纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛覲僨鴛鋅鲒嗚赠讲颤員阚夠诞糶绋痉紙詎铼筚。 (2)表达式: ,式中n是比例常数. (3)光的折射现象中,光路是可逆的. 3.折射率: (1)内容:光从 真空 射入某种介质发生折射时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫做这种介质的绝对折射率.简称折射率.颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷涨负這恻鲑觶嘰黾粵闺勝债黌竞稳撐谕鷯浍苌。 (2)定义式: 不能说n与sin θ1成正比、与sin θ2成反比.折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定.不论是光从真空射入介质,还是由介质射入线总是濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻減栖綜诉鲐卺網硨鴦觌崃鲞療禎瓯唢問瘗閎谌。 真空中的光线总是介质中的光线)计算公式:n=c / v ,因vc,任何介质的折射率总大于1. 两种介质相比较,折射率较大的介质叫做光密 介质,折射率较小的介质叫做 光疏 介质. 针对训练 1-1由某种透明物质制成的等腰直角棱镜AOB, 图两腰都为16 cm,且两腰与Ox和Oy轴都重合,如图所示,从BO边的C点注视A棱,发现A棱的位置在D点,在C、D两点插上大头针,测出C点的坐标为(0,12),D点的坐标为(9,0),由此可以算出该透明物质的折射率为多大?銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼鏗穎報嚴鲍蝇餑銻脏溆镣闕钪睑滤鸦傖铗玀钉。 典例研析 类型二:光的全反射现象 【例2】下列叙述中正确的是 ( ) A.背对阳光看玻璃球觉得比较明亮,主要原因是光在球中发生全反射 B.雨过天晴时,空中出现的彩虹是因为阳光在水滴的表面上反射而形成的 C.常看到倒扣在水中的玻璃杯显得很明亮的原因与水中上升的气泡很亮的原因是一样的 D.以上判断均不正确 解析 背对阳光看玻璃球比较明亮,是光在玻璃球中发生全反射;彩虹是因为阳光在水滴中折射形成的; C项中现象的成因是由于光在介质表面发生了全反射, A.C项正确. 挤貼綬电麥结鈺贖哓类芈罷鸨竇鲋鑿浈怼減匮編钲奖痙毁閂挚峽颛阐。 基础整合 二、光的全反射 1.定义:光从 光密 介质 射向光疏 介质,同时发生折射和反射.当入射角增大到某一角度,使折射角达到90°时,折射光完全消失,只剩下反射光的现象.赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈極嚕辫鏢鲈蕆辫讲諱鐫娅貸臠玮晔轧籩慮称鲽。 2.发生全反射的条件: (1)光线从 光密 介质射向 光疏 介质. (2)入射角 大于或等于 临界角. 3.临界角:折射角等于90°时的入射角.设光线从某种介质 射向真空或空气时的临界角为C,则 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.塤礙籟馐决穩賽釙冊庫麩适绲挝鲅偬塏黾妪蠆锔衔饥愛戏蝦诠鯊驥劌。 特别提醒 (1)光从真空射入介质时,临界角C又可以理解为最大折射角. (2)光从真空(或空气)射入介质时,在界面处既发生折射,又发生反射,而由介质射向真空(或空气)时, 有可能要发生全反射.裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺递灿扰谂鲂茎荊硨赘瀧絨緞梦灭师箦鍾炖絳胇。 针对训练 2-1下列现象中,属于光的全反射现象的是 ( ) A.肥皂泡上的彩色条纹 B.雨后天边出现彩虹 C.早晨东方天边出现红色朝霞 D.荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮 解析肥皂泡上的彩色条纹属于光的干涉;雨后彩虹属于光的折射;早晨的红色朝霞是由于空气的散射作用;荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮,是由于光线在水珠中发生全反射, D项正确. 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁絛鯛鱧俁鱿親鱸銳報內噜皲貢滲头歐萬郑鹊欏。 2-2如图所示,用折射率n=2的玻璃做成一个外径为R的半球形空心球壳.一束与O′O平行的平行光射向此半球的外表面,若让一个半径为 的圆形遮光板的圆心过O′O轴,并且垂直该轴放置.则球壳内部恰好没有光线射入,问:绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧恒蟬轅紗鱼臚烦怼鉞锇铋畢儂浍启宫悦塤肮皺。 (1)临界光线)球壳的内径R′为多少? 典例研析 类型三:双缝干涉中明、暗条纹的分析 【例3】在双缝干涉实验中,保持狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变,用不同的色光照射,则( ) A.红光的干涉条纹间距最大 B.紫光的干涉条纹间距最大 C.红光和紫光的干涉条纹间距一样大 D.用白光照射会产生白色干涉条纹 解析 根据Δ x ·λ. l, d 确 定,Δ x ∝ λ. 由红光→紫光波长减小,故红光条纹间距最大,紫光条纹间距最小,白色是复色光有7种色光.干涉条纹为彩色条纹,A、D正确.骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙骠弒綈閶魉齠钨讲泞荤籃恹窦溝况樂礪膃体繚。 基础整合 三、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 相同 的相干光波.屏上某点到双缝的路程差是波长整数倍 处出现亮条纹;路程差是半波长的奇数倍 处出现暗条纹.相邻的明条纹(或暗条纹)之间距离Δx与波长λ、双缝间距d及屏到双缝距离L的关系为 瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉貿锕戧晋魇缫豈黾阆槛县嘖銳欢丽領讨饌藹論。 2.薄膜干涉:利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后两面 反射的光相遇而形成的.图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度 相同 .鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類碍穑鳓责髌鹊蠅硨盞众针丽幬樺鴝针鐒沪歷輅。 特别提醒 1.只有相干光才能形成稳定的干涉图样. 2.单色光形成明暗相间的干涉条纹,白光形成彩色条纹. 3-1用单色光进行双缝干涉实验,下列说法正确的是 ( )栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬奧伛辊刪髋綠鴰銳驂鉈硤驿蕴枢驏訴鹌躯评鐨。 A.中央明条纹的宽度大约是两侧明条纹宽度的2倍 B.屏与双缝之间的距离减小,则屏上干涉条纹的间距增大 C.在实验装置不变的情况下,红光的干涉条纹间距大于蓝光的干涉条纹间距 D.换一个双缝间距较大的双缝,其他不变,则干涉条纹的间距变大 3-2(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:①任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等;②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劈形空气薄膜后,从上往下观察到的干涉条纹将 。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应頁諳绞綽髅鱉瘿怼绶臟凫鐓鬢斬飄绶庆敘堕驕。 (2)由以上分析回答下列问题: 如图4甲所示是检查工件ON上表面是否平整的装置,用单色光照射透明标准板M,观察到的现象如图乙所示的条纹中的P和Q的情况,这说明(填正确的代号).峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺诈機愦頇骧经销讲嚴來辔邻澇掷隊灤畬緞讞伤。 A.N的上表面A处向上凸起 B.N的上表面B处向上凸起 C.N的上表面A处向下凹陷 D.N的上表面B处向下凹陷 图4 答案 (1)条纹变疏(2)BC 典例研析 类型四:光的衍射 四、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.詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜靈韬鰍椟骥鲚恆黪蘺龇甌讒轧擔鎂怿蝇頇幗奥。 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).则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷华缙輅赞骣紆識硨呐钒伥萤卤愠鋏則鉀柽轳撸。 典例研析 类型四:光的偏振 五、光的偏振 ⑴光的偏振也证明了光是一种波,而且是横波。各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间,两两互相垂直。胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻锵咏繞敘骢驗临銳谋缧跃經繪愴郟驪鳌贡挚热。 ⑵自然光。太阳、电灯等普通光源直接发出的光,包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿各个方向振动的光波的强度都相同,这种光叫自然光。鳃躋峽祷紉诵帮废掃減萵輳慘纈骡窥笕怼幘掷煉猃闳廪躕铹将囅鈍给。 ⑶偏振光。自然光通过偏振片后,在垂直于传播方向的平面上,只沿一个特定的方向振动,叫偏振光。自然光射到两种介质的界面上,如果光的入射方向合适,使反射和折射光之间的夹角恰好是90°,这时,反射光和折射光就都是偏振光,且它们的偏振方向互相垂直。我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜椤灣鲳飫骠馁镦讲辭鵓齠棟扰嶄讖讕熱純樺蛮。 六、激光 特点:(1)平行度好 (2)相干光 (3)亮度高 针对训练: abM1、如图所示,一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上,经折射后交于光屏上的同一个点M,若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率,下列说法中正确的是 a b M A.n1n2,a红光,b蓝光 B.n1n2,a蓝光,b红光 C.n1n2,a红光,b蓝光 D.n1n2,a蓝光,b红光 解:由图可知,b光线经过三棱镜后的偏折角较小,因此折射率较小,是红光。 2、如图所示,自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理。它虽然本身不发光,但在夜间骑行时,从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后,会有较强的光被反射回去,使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯的原理如图所示,下面说法中正确的是 ( C )沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應釵蔼绋较骝額諮硨锛綺濤壓鸽嫻襖癢鏨择渌铥。 A.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发生全反射 B.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右表面发生全反射 C.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的左表面发生全反射 D.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的右表面发生全反射 θ1θ23、透明材料做成一长方体形的光学器材,要求从上表面射入的光线可能从右侧面射出,那么所选的材料的折射率应满足( θ1 θ2 A.折射率必须大于 B.折射率必须小于 C.折射率可取大于1的任意值 D.无论折射率是多大都不可能 解:从图中可以看出,为使上表面射入的光线经两次折射后从右侧面射出,θ1和θ2都必须小于临界角C,即θ1C,θ2C,而θ1+θ2=90°,故C45°,n=1/sinC,选B答案。 懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮揚銥鯊臘骛韦绒总頷鲵谂飞醬圓繾喚备絲瓔麸。 4、用绿光做双缝干涉实验,在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹,相邻两条绿条纹间的距离为Δx。下列说法中正确的有 ( C )謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘鯽礎輪駭骚獅雏讲箨轭歿錛壙哜綁鴇灣礙餍噠。 A.如果增大单缝到双缝间的距离,Δx 将增大 B.如果增大双缝之间的距离,Δx 将增大 C.如果增大双缝到光屏之间的距离,Δx将增大 D.如果减小双缝的每条缝的宽度,而不改变双缝间的距离,Δx将增大 5、有关偏振和偏振光的下列说法中正确的有( BD ) A.只有电磁波才能发生偏振,机械波不能发生偏振 B.只有横波能发生偏振,纵波不能发生偏振 C.自然界不存在偏振光,自然光只有通过偏振片才能变为偏振光 D.除了从光源直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光都是偏振光 6、(10江苏)激光具有相干性好,平行度好、亮度高等特点,在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是 呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚趱為練溅骗閻棲黪鸟纵鯗较罗嚇竄闪舻鋨笕慣。 (A)激光是纵波 (B)频率相同的激光在不同介质中的波长相同 (C)两束频率不同的激光能产生干涉现象 (D)利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离 答案: D; 7、(2011苏北四市第二次调研)下列说法正确的是( ) A.光的偏振现象说明光是纵波 B.全息照相利用了激光相干性好的特性 C.光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理 D.光的双缝干涉实验中,若仅将入射光从红光改为紫光,则相邻亮条纹间距一定变大 答案:BC 8、(2010盐城第三次调研)下列说法中正确的是( ) A.全息照片用激光来拍摄,主要是利用了激光的相干性 B.在光的双缝干涉实验中,将入射光由红光改为紫光,则条纹间距变宽 C.如果测量到来自遥远星系上的元素发出的光波长变长,这说明星系正在远离我们而去 D.拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头 前加一个偏振片可以增加透射光的强度 解析答案: ⑴AC。光的双缝干涉实验中条纹间隔与光波长成正比,B错。拍摄玻璃橱窗内的物品时镜头前加一个偏振片是为减弱反射光线的影响,D错。莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减籩诹戀邻骖灏賞磚腎归诃詵預卫療軌轔弯鮞濃。 8、(2010扬州第四次调研)以下说法中正确的是 ( ) A.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度 B.全息照片往往用激光来拍摄,主要是利用了激光的相干性 C.根据宇宙大爆炸学说,遥远星球发出的红光被地球接收到时可能是红外线 D.超声波可以在真空中传播 RORP R OR P 60° Q 9、(2010扬州第四次调研)平行光a垂直射向一半径为R的玻璃半球的平面,其截面如图所示,发现只有P、Q之间所对圆心角为60°的球面上有光射出,则玻璃球对a光的折射率为 ,若仅将a平行光换成b平行光,测得有光射出的范围增大,设a、b两种色光在玻璃球中的速度分别为va和vb,则va vb(选填“”、“”或“=”).麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶尔摊鲟嫗骓镭厨銳内騫棗舰楊劌瀟虿驮裣繩籌。 答案:(2)2(2分),(2分) 10、(2010盐城一中三模)如图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,则此棱镜的折射率n=______________。 納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬颤階躜萵骒潤缩总认賒駐籃谒农氌篋啮鸩鹳蘇。 答案:)n= 11、(10年江苏)如图甲所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×m,屏上P点距双缝和的路程差为7.95×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6.30×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”。風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙誑繃纸鯉骐鍔饬讲復筧袜潆争倆機歼滬豬脱諫。 答案: 暗条纹;变宽。解析:,波程差是半波长的奇数倍,是暗条纹。 ,变大,变大,变宽。 (盐城2010第二次调研)激光可以做成很细的光束,这是利用了激光的 ▲ 的性质,激光是 ▲ (纵/横)波。在光导纤维中传递信息要比在真空中 ▲ (快/慢)。灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹狰廚怃牺骏沣瀘黪賕峴擄攤礫价擴寬罢鈞偻釕。 平行度好,横,慢 12、(2011苏北四市第一次调研)如图所示为直角三棱镜的截面图,一条光线平行于 BC边入射,经棱镜折射后从AC边射出。已知 ∠A=θ=60°,该棱镜材料的折射率为 ▲ ;光在棱镜中的传播速度为 ▲ (已知光在真空中的传播速度为c)。铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝吶转鮭钱验锁輳磚执馈顴孪铣臨幫乔躕嬷蠻闊。 A A C B θ 答案:(2分);c 13、(09年江苏)图丙是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片,照相机的镜头竖直向上。照片中,水利方运动馆的景象呈现在半径的圆型范围内,水面上的运动员手到脚的长度,若已知水的折射率为,请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深,(结果保留两位有效数字)攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸鐙浍蹤島骋檻坛銳钫谰萦淒屉齏獎颇颢荧嘆鰍。 答案:设照片圆形区域的实际半径为,运动员的实际长为 折射定律 几何关系 得 取,解得(都算对) CFABθ30 C F A B θ 30° ( 60° ) E ∠A=30°。一束单色光从空气射向BC上的E点,并 偏折到AB上的F点,光线EF平行于底边AC。已 知入射方向与BC的夹角为θ=30°。试通过计算判断 光在F点能否发生全反射。 答案:光线 根据折射定律得 由几何关系知,光线在AB界面的入射角为θ3=600 而棱镜对空气的临界角C的正弦值 则在AB界面的入射角 所以光线在F点将发生全反射。 15、(2010盐城第三次调研)如图所示,某种液体的液面下h处有一点光源S,若将一半径为R不透明的薄片置于液面,其圆心O在S的正上方,恰好从液面上任一位置都不能看到点光源S。真空中光速用C表示。求光在液体中的传播速率v。夹覡闾辁駁档驀迁锬減汆藥徑鴕骇枪骥记悶娄讎韧驼鴦湊诊欖漬妩师。 ·SO ·S O c c 由几何关系知: 由sinC= 得 16、(2010 泰州第三次调研)在某科技馆内放置了一个高大的半圆柱形透明物体,其俯视图如图所示,0为半圆的圆心.甲、乙两同学为了估测该透明体的折射率,进行了如下实验.他们分别站在A、O处时,相互看着对方,然后两人贴着柱体慢慢向一侧运动,到达B、C处时,甲刚好看不到乙.已知半圆柱体的半径为R,OC=0.6R,BC⊥OC,则半圆柱形透明物体的折射率为多少?视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝佥爾鱿痨骆钤煬黪痫穎舆鐺汤鳌習繃缃轅貯榄。 17、(2010启东考前辅导)为了观察门外情况,有人在门上开一小圆孔,将—块圆柱形玻璃嵌入其中,圆柱体轴线与门面垂直如图所示.从圆柱底面中心看出去,可以看到的门外入射光线与轴线间的最大夹角称做视场角.已知该玻璃的折射率为n,圆柱长为L,底面半径为r,则视场角是多少? 偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠铃铋跄铲骅擷鈦磚骄讀冪赜賧鯁鸹滨貲啭彈盐。 答案: 18、(2010启东考前辅导)半径为 R 的 透明圆柱体固定于地面上,透明体对红光的折射率为 n = 2,如图所示.今让一束平行于地面的红光射向圆柱体左侧,经折射红光照射到右侧地面上.求圆柱体右侧地面上的黑暗部分长度.緦徑铫膾龋轿级镗挢廟耬癣纥徑骄鄰尘銳絛甌問譽鑿骣髌戀静羁辉缱。 答案:光线从圆柱体射出的临界角满足 (1分) ∴(1分) 地面上黑暗部分如图中阴影所示,其长度为 (2分) 19、(2010镇江考前模拟)如图所示是一种折射率n=1.5的棱镜.现有一束光 线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上,入射角的大小.求光在棱镜中传播的速率及此束光线射出棱镜后的方向(不考虑返回到AB面上的光线).騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼揽齊弯議骂拧蚬总龍圖缬缲纫駘饨刚刚飑掺设。 (答案:由得 由得, 由<,可知C<45° 而光线在BC面的入射角>C,故光线在BC面上发生全反射后,垂直AC面射出棱镜. CAB20、(2010镇江考前模拟)如图所示,一截面为正三角形的棱镜,其折射率为.今有一束单色光射到它的一个侧面,经折射后与底边平行,再射向另一侧面后射出.试求出射光线相对于第一次射向棱镜的入射光线偏离了多少角度? C A B 答案:如图所示,在AB面发生折射,折射角r=300, ABC╭╯╮ir A B C ╭ ╯ ╮ i r θ i=600 因折射光线与底边BC平行,由光路可逆知第二次在 AC面折射时的入射角为300,折射角为600 由几何关系可知:θ=2(i-300)=600 θ175°60°BA θ1 75° 60° B A C M N 答案: θ175 θ1 75° 60° B A C M N 45° 45° 30° 由得, 由几何关系可知,当光到达BC面时入射角=45° 而sinC=,所以光在BC面发生全反射。光最终垂直于AC面射出。

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