（山東專用）2020版高考物理一輪復習 第15章 光學課件.ppt

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1、第15章 光學 電磁波 相對論,考點44 光的折射 全反射,考點44 光的折射 全反射,必備知識 全面把握 核心方法 重點突破 方法1 折射率的相關知識 方法2 折射率的計算 方法3 全反射現象 方法4 光的折射和全反射的綜合應用 考法例析 成就能力 考法1折射和折射定律 考法2 全反射現象 考法3 棱鏡與色散 考法4 光的折射和全發(fā)射的綜合應用,必備知識 全面把握,1. 光的折射 (1)光的折射定律 折射光線跟入射光線和法線在同一平面內，折射光線和入射光線分別位于法線兩側；入射角的正弦值跟折射角的正弦值成正比 (2)折射率 光從真空射入某種介質時，入射角的正弦值與折射角的正弦

2、值之比為一定值，叫介質的折射率，即 . 折射率是反映介質光學性質的物理量折射率越大，光線進入該介質時偏離原來傳播方向的角度就越大，它的大小由介質本身及光的頻率共同決定，與入射角、折射角的大小無關 某種介質的折射率等于光在真空中的速度c跟光在這種介質中的速度v之比，即n.任何介質的折射率都大于1. 折射率較小的介質叫光疏介質，折射率較大的介質叫光密介質所謂光疏介質和光密介質是兩種介質相比較而言的，是具有相對性的概念光在光疏介質中速度較大，在光密介質中速度較小,,2. 全反射 (1)全反射 光從光密介質射入光疏介質時，在界面處一部分光反射回原介質中，一部分光被折射到另一種介質中，并隨著入射角的增

3、大，折射角逐漸增大，且折射光線越來越弱，反射光線越來越強，當入射角增大到某一角度后，折射光線就完全消失，只剩下反射光線，這種現象叫全反射 (2)全反射條件 光從光密介質進入光疏介質； 入射角大于或等于臨界角 (3)臨界角 折射角等于90時的入射角叫臨界角某種介質的臨界角用sin C 計算 (4)光導纖維 光導纖維簡稱“光纖”，它非常細(直徑只有幾微米到幾十微米)，由內芯和外套兩層組成內芯的折射率比外套大，光在內芯中傳播時，在內芯與外套的界面上發(fā)生全反射“光纖通信”就是利用了全反射的原理,,3. 光的色散 (1)含有多種顏色的光被分解為單色光的現象叫光的色散 (2)光的顏色由光的頻率決定，不同

4、顏色的光的波長不同 (3)含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其波長大小排列，就是光譜 (4)白光通過棱鏡折射后會發(fā)生色散現象，形成七色光帶，如圖所示，自上而下分別為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫白光的色散現象說明白光為復色光,核心方法重點突破,方法1折射率的相關知識,例1,重慶理綜201511(1)，6分虹和霓是太陽光在水珠內分別經過一次和兩次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球來說明兩束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上會形成MN和PQ兩條彩色光帶，光路如圖所示M、N、P、Q點的顏色分別為(),A紫、紅、紅、紫B紅、紫、紅、紫 C紅、紫、紫、紅 D紫、紅、紫、紅,【解析】,例1,

5、紫光的折射率較大，經折射后偏折程度較大，跟蹤光的傳播路徑可知紫光要射在M點和Q點，N點和P點是紅光，所以A正確 【答案】A,方法2折射率的計算,,例2,課標全國201734(2)，10分,如圖所示，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點為球心；下半部是半徑為R、高為2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入，該光線與OC之間的距離為0.6R.已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行(不考慮多次反射)求該玻璃的折射率,【解析】,例2,,例3,天津理綜20152，6分中國古人對許多自然現象有深刻認識，唐人張志和在玄真子濤之靈中寫道：“雨色映日而為虹”從物理學角

6、度看，虹是太陽光經過雨滴的兩次折射和一次反射形成的如圖是彩虹成因的簡化示意圖，其中a、b是兩種不同頻率的單色光，則兩光(),A在同種玻璃中傳播，a光的傳播速度一定大于b光 B以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后，b光側移量大 C分別照射同一光電管，若b光能引起光電效應，a光也一定能 D以相同的入射角從水中射入空氣，在空氣中只能看到一種光時，一定是a光,方法3全反射現象,【解析】,例3,方法4光的折射和全反射的綜合應用,,例4,課標全國201834(2)，10分如圖，ABC是一直角三棱鏡的橫截面，A90，B60.一細光束從BC邊的D點折射后，射到AC邊的E點，發(fā)生全反射后經AB邊的F點射出E

7、G垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中點不計多次反射 (i)求出射光相對于D點的入射光的偏角； (ii)為實現上述光路，棱鏡折射率的取值應在什么范圍？,【解析】,例4,,例4,,,方法例析 成就能力,考法1折射和折射定律,例1,課標全國201634(2)，15分如圖，在注滿水的游泳池的池底有一點光源A，它到池邊的水平距離為3.0 m從點光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為. (1)求池內的水深；,(2)一救生員坐在離池邊不遠處的高凳上，他的眼睛到池面的高度為2.0 m當他看到正前下方的點光源A時，他的眼睛所接受的光線與豎直方向的夾角恰好為45.求救生

8、員的眼睛到池邊的水平距離(結果保留1位有效數字),【解析】,例1,,,考法2全反射現象,例2,某三棱鏡的橫截面為一直角三角形，如圖所示，A90，B30，C60.棱鏡材料的折射率為n，底面BC涂黑，入射光線沿平行于底面BC的方向射向AB面，經AB和AC面折射后出射 (1)求出射光線與入射光線延長線間的夾角. (2)為使上述入射光線能從AC面射出，折射率n的最大值為多少？,【解析】,例2,,,考法3棱鏡與色散,例3,天津理綜20172，5分明代學者方以智在陽燧倒影中記載：“凡寶石面凸，則光成一條，有數棱則必有一面五色”，表明白光通過多棱晶體折射會發(fā)生色散現象如圖所示，一束復色光通過三棱鏡后分解成兩

9、束單色光a、b，下列說法正確的是(),A若增大入射角i，則b光先消失 B在該三棱鏡中a光波長小于b光 Ca光能發(fā)生偏振現象，b光不能發(fā)生 D若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應，則a光的遏止電壓低,若增大入射角i，則a、b光在三棱鏡的另一側面的入射角減小，不會發(fā)生全反射，選項A錯誤；由圖可知，a光的折射率小于b光的折射率，因此a光的頻率小于b光的頻率，a光的波長大于b光的波長，選項B錯誤；偏振是橫波特有的現象，a、b光都能發(fā)生偏振現象，選項C錯誤；由光電效應方程得EkeUchW0，a、b光分別照射同一光電管，頻率越小的光遏止電壓越低，故a光的遏止電壓低，選項D正確 【答案】D,例3,,

10、,考法4光的折射與全反射的綜合應用 課標全國201734(2)，10分如圖，一半徑為R的玻璃半球，O 點是半球的球心，虛線OO表示光軸(過球心O與半球底面垂直的直線)已知玻璃的折射率為1.5.現有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光線能從球面射出(不考慮被半球的內表面反射后的光線)求： (1)從球面射出的光線對應的入射光線到光軸距離的最大值； (2)距光軸 的入射光線經球面折射后與光軸的交點到O點的距離,例4,【解析】,例4,考點45 光的干涉，衍射和偏振,必備知識 全面把握 核心方法 重點突破 方法5光的干涉 方法6 光的偏振,必備知識 全面把握,,1光的干涉 兩列相干光波疊加，某

11、些區(qū)域的光被加強，某些區(qū)域的光被減弱，且加強區(qū)與減弱區(qū)互相間隔的現象叫光的干涉 (1)產生光的干涉條件：兩列光頻的率相同，振動情況相同，相位差恒定能發(fā)生干涉的兩列波稱為相干波，兩個光源稱為相干光源，相干光源可用同一束光分成兩列而獲得 (2)雙縫干涉圖樣：用白光進行干涉實驗，屏中央是白色亮紋，兩側是彩色干涉條紋；用單色光進行干涉實驗，屏上是等間距、明暗相間的條紋，條紋間距與色光的波長有關，波長越長，間距越大，條紋越寬計算公式為：x . 雙縫到屏上某點的距離之差是光的波長的整數倍時，則該點出現亮紋；雙縫到屏上某點距離之差是光的半波長的奇數倍時，則該點出現暗紋,(3)薄膜干涉：一束光經薄膜的兩個表面

12、反射后形成兩束反射光，這兩束反射光發(fā)生干涉薄膜干涉的應用： 用薄膜干涉法檢查平面是否平整 增透膜的厚度約為透射光在薄膜中波長的,2光的衍射 (1)光的衍射：光在傳播過程中遇到障礙物時，繞過障礙物繼續(xù)傳播的現象叫光的衍射 (2)發(fā)生明顯衍射現象的條件：障礙物或小孔的尺寸與光的波長差不多，甚至比光的波長還要小,,(3)常見的光的衍射現象 光通過狹縫的衍射圖樣：白光單縫衍射形成的圖樣，屏中間是亮且寬的白色條紋，兩側是暗且窄的彩色條紋；單色光的單縫衍射圖樣，屏中間是亮且寬的條紋，兩側是明暗相間的條紋，且亮度與寬度逐漸減小 光通過小孔的衍射現象：光通過小孔時(孔很小)在屏上會出現明暗相間的圓環(huán) 光照到小

13、圓板上的衍射現象：當光照到不透光的極小圓板上時，在圓板的陰影中心出現一個亮斑，稱為泊松亮斑，當形成泊松亮斑時，圓板陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán),,3光的偏振 (1)波的偏振：橫波只沿著某一特定的方向振動，稱為波的偏振，只有橫波才有偏振現象 (2)自然光：在垂直于傳播方向上沿各個方向振動的光波都存在且強度都相同的光叫自然光 (3)偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿一個特定方向振動的光 (4)偏振光的產生：自然光通過偏振片后，產生偏振光,核心方法重點突破,方法5光的干涉,例1,課標全國201534(1)，5分在雙縫干涉實驗中，分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫，在雙

14、縫后的屏幕上，紅光的干涉條紋間距x1與綠光的干涉條紋間距x2相比，x1______x2(填“”“”或“”)若實驗中紅光的波長為630 nm，雙縫與屏幕的距離為1.00 m，測得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為10.5 mm，則雙縫之間的距離為______ mm.,【解析】,例1,方法6光的偏振,,例2,山西呂梁學院附中2016期末(多選)如圖所示是一種利用光纖溫度傳感器測量溫度的裝置，一束偏振光射入光纖，由于溫度的變化，光纖的長度、芯徑、折射率發(fā)生變化，從而使偏振光的透振方向發(fā)生變化，光接收器接收的光強度就會變化設起偏器和檢偏器透振方向相同，關于這種溫度計的工作原理，下列說法不正確的是(),

15、A到達檢偏器的光的透振方向變化越小，光接收器所接收的光強度就會越小，表示溫度變化越大 B到達檢偏器的光的透振方向變化越大，光接收器所接收的光強度就會越小，表示溫度變化越大 C到達檢偏器的光的透振方向變化越小，光接收器所接收的光強度就會越小，表示溫度變化越小 D到達檢偏器的光的透振方向變化越大，光接收器所接收的光強度就會越小，表示溫度變化越小,【解析】,例2,偏振光通過一些介質后，其振動方向相對原來的振動方向會發(fā)生一定角度的旋轉，旋轉的這個角度叫旋光度，旋光度與介質的濃度、長度、折射率等因素有關測量旋光度的大小，就可以知道介質相關物理量的變化光纖的溫度變化越大，則偏振光通過光纖后的旋光度越大，通過檢偏器后光的強度就會越小，選項B說法正確，A、C、D說法錯誤 【答案】A、C、D,謝謝觀賞,第18章,考點51,