高考物理月刊專版 專題11 光學(xué)綜合 光及光的本性課件

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1、 光及光的本性 本專題以光的折射、全反射、干涉、衍射、偏振為重點(diǎn)，結(jié)合作圖以折射率、折射角、臨界角的計(jì)算為考點(diǎn)，以干涉、衍射為高考間歇性熱點(diǎn)，高考題以選擇題、實(shí)驗(yàn)結(jié)合計(jì)算形式出現(xiàn)，難度較低，每年一道題復(fù)習(xí)時(shí)要注意知識(shí)間的聯(lián)系，加強(qiáng)遷移應(yīng)用，培養(yǎng)綜合能力 2010年浙江卷16題考查了光電效應(yīng)的應(yīng)用，側(cè)重圖象的理解和分析能力.2011年要繼續(xù)關(guān)注考綱中的變化，折射和全反射仍是考查重點(diǎn)，關(guān)注規(guī)律和幾何關(guān)系的結(jié)合 【例題1】一輛實(shí)驗(yàn)小車可沿水平地面(圖中紙面)上的長(zhǎng)直軌道勻速向右運(yùn)動(dòng)有一臺(tái)發(fā)出細(xì)光束的激光器在小轉(zhuǎn)臺(tái)M上，到軌道的距離MN為d=10m，如圖1111所示轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，使激光束在水平面內(nèi)掃描

2、，掃描一周的時(shí)間為T=60s.光束轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖中箭頭所示當(dāng)光束與MN的夾角為45時(shí)，光束正好射到小車上如果再經(jīng)過(guò)t=2.5s光束又射到小車上，則小車的速度是多少？(結(jié)果保留兩位數(shù)字) 圖1111光的直線傳播光的直線傳播 111t360154530(tan45tan30 ) 1.7m/s 1tTNtMNLLdv 根據(jù)題意，作圖，如圖所示，可知符合題意的小車運(yùn)動(dòng)速度有兩種可能：在內(nèi)，光束轉(zhuǎn)過(guò)角度光束照到小車時(shí)小車正在靠近 點(diǎn)，時(shí)間內(nèi)光束與的夾角從變?yōu)椋≤囎哌^(guò)由圖可知由、兩式并代入【數(shù)值，得解析】【評(píng)析【評(píng)析】該題是光的直線傳播、勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)等規(guī)律的綜合，物理情景較新，對(duì)學(xué)生分析問(wèn)題的能

3、力要求較高，通過(guò)作圖，利用所學(xué)知識(shí)、規(guī)律來(lái)求解 222124560 (tan60tan45 ) 2.92m/sNtLMNLvtLdv光束照到小車時(shí)，小車正在遠(yuǎn)離 點(diǎn)， 內(nèi)光束與的夾角從變?yōu)?，小車走過(guò) ，速度為由圖可知由、兩式并代入數(shù)值，得【變式題1】如圖1112所示，一點(diǎn)光源S，它距離墻壁MN的水平距離為L(zhǎng)，現(xiàn)從S處以水平速度v0拋出小球P，P在墻上形成的影子為P，在球做平拋運(yùn)動(dòng)中，其影子P的速度v是多大？ 圖111220200.12122SxyyPSPPSAAPxySBBPLyPtxv tyatLLgLyyattxv tv 要求影子的速度，先要知道影子做什么運(yùn)動(dòng)設(shè)小球從 處平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離

4、為 ，豎直位移為 ，影子在墻上豎直位移為 ，如圖所示，設(shè)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)中的任一點(diǎn)，延長(zhǎng)到 ，由三角形相似可知，即設(shè)小球到 點(diǎn)所用的時(shí)間為 ，由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)可知：，由上面三式可求：【解析】 【評(píng)析【評(píng)析】 本題是光的直線傳播與運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)的綜合，解題過(guò)程中應(yīng)分析光路的運(yùn)動(dòng)軌跡，由物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律建立方程，并由幾何關(guān)系建立輔助方程求出影子的位移與時(shí)間關(guān)系，從而確定運(yùn)動(dòng)情況 002LvytygLvtv而在本題中 和 都是一定的， 與 成正比，因此可知影子在豎直墻上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，其速度是一定值即：“”111321+fffvfcc接 收發(fā) 出接 收車發(fā) 出生 活 中 經(jīng) 常 用 呼 嘯 而 來(lái)形 容 正 在 駛近

5、 的 車 輛 ， 這 是 聲 波 在 傳 播 過(guò) 程 中 對(duì) 接 收 者 而 言頻 率 發(fā) 生 變 化 的 表 現(xiàn) ， 無(wú) 線 電 波 也 具 有 這 種 效 應(yīng) 如 圖所 示 ， 圖 中 的 測(cè) 速 雷 達(dá) 正 在 向 一 輛 接近 的 車 輛 發(fā) 出 無(wú) 線 電 波 ， 并 接 收 被 車 輛 反 射 的 無(wú)線 電 波 由 于 車 輛 的 運(yùn) 動(dòng) ， 接 收 的 無(wú) 線 電 波 頻 率與 發(fā) 出 時(shí) 不 同 利 用 頻 率 差就 能 計(jì) 算 出車 輛 的 速 度 已 知 發(fā) 出 和 接 收 的 頻 率 間 關(guān) 系 為【 變 式 題 2】， 式 中 為9210 Hz400Hz30m / s.

6、fff發(fā) 出接 收發(fā) 出真 空 中 的 光 速 ， 若， 可 知 被 測(cè) 車 輛 的速 度 大 小 為 圖111321400Hz30m/s.vffcv車發(fā)出發(fā)出車根據(jù)題意有，解得【解析】光的折射與全反射光的折射與全反射【例【例2 2】 雨過(guò)天晴，人們?？吹教炜罩谐霈F(xiàn)彩虹，它是由陽(yáng)光照射到空中彌漫的水珠上時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象在說(shuō)明這個(gè)現(xiàn)象時(shí)，需要分析光線射入水珠后的光路一細(xì)束光線射入水珠，水珠可視為一個(gè)半徑為R的球，球心O到入射光線的垂直距離為d.水的折射率為n. (1)在如圖1121所示的圖上畫出該束光線射入水珠內(nèi)經(jīng)一次反射后又從水珠中射出的光路圖； (2)求這束光線從射向水珠到射出水珠每一次偏轉(zhuǎn)的角

7、 圖1121【解析【解析】 (1)根據(jù)光的折射定律作圖，光路如圖(a)所示 (2)以i、r表示入射光線的入射角、折射角，由折射定律有sini=nsinr，所以1、2、3表示每一次偏轉(zhuǎn)的角度，如圖(b)所示，由反射定律、折射定律和幾何關(guān)系可知：sini=d/R，1=ir，2=2r，3=ir.由以上各式解得：1=(sin1d/R)(sin1d/nR)2=2sin1d/nR.3=(sin1d/R)(sin1d/nR)【評(píng)析【評(píng)析】 本題涉及光的折射與反射知識(shí)，結(jié)合幾何光學(xué)的特點(diǎn)，通過(guò)做光路圖，根據(jù)幾何關(guān)系，運(yùn)用折射率公式進(jìn)行求解能對(duì)光的折射與反射加強(qiáng)理解，對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的要求比較高 【變式題一【變式題一

8、】(2010重慶)如圖1122所示，空氣中有一折射率為的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為90、半徑為R的扇形OAB，一束平行光平行于橫截面，以45入射角射到OA上，OB不透光，若考慮首次入射到圓弧上的光，則上有光透出的部分的弧長(zhǎng)為( )圖1122 11A. B.6415C. D.312RRRRB【變式題二【變式題二】(2009全國(guó)卷)一玻璃磚橫截面如圖1123所示，其中ABC為直角三角形(AC邊未畫出)，AB為直角邊，ABC=45；ADC為一圓弧，其圓心在BC邊的中點(diǎn)此玻璃的折射率為1.5.P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏若一束寬度與AB邊長(zhǎng)度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚，則( )A

9、從BC邊折射出寬度與BC邊長(zhǎng)度相等的平行光B屏上有一亮區(qū)，其寬度小于AB邊的長(zhǎng)度C屏上有一亮區(qū)，其寬度等于AC邊的長(zhǎng)度D當(dāng)屏向遠(yuǎn)離玻璃磚的方向平行移動(dòng)時(shí)，屏上亮區(qū) 先逐漸變小然后逐漸變大光的折射與全反射光的折射與全反射BD圖1123 451arcsin1.5BDABBCBCABACAB 本題考查光的折射和全反射寬為的平行光進(jìn)入到玻璃中直接射到面，入射角為臨界角，所以在面上發(fā)生全反射仍然以寬度大小為長(zhǎng)度的豎直向下的平行光射到圓弧面上根據(jù)幾何關(guān)系可得到在屏上的亮區(qū)寬度小于的長(zhǎng)度， 對(duì)【解析】 正確光的色散光的色散 【例【例3 3】如圖1131所示，在水中有一厚度不計(jì)的薄玻璃片制成的中空三棱鏡，里面

10、是空氣，一束光A從棱鏡的左邊射入，從棱鏡的右邊射出時(shí)發(fā)生了色散，射出的可見光分布在a、b兩點(diǎn)之間，則()A從a點(diǎn)射出的光是紅光，從b點(diǎn)射出的光是紫光B從a點(diǎn)射出的光是紫光，從b點(diǎn)射出的光是紅光C從a點(diǎn)和b點(diǎn)射出的光都是紅光， 從ab中點(diǎn)射出的光是紫光D從a點(diǎn)和b點(diǎn)射出的光都是紫光， 從ab中點(diǎn)射出的光是紅光圖1131 【解析【解析】 棱鏡作用能使光束方向偏折，從真空射向玻璃，光束向底面偏折，也可根據(jù)折射定律作圖，但本題是光束是從水中射向空氣，光束會(huì)向頂角偏折，由于紅光的折射率小，在空氣中偏折角小，所以從a點(diǎn)射出的光是紫光，從b點(diǎn)射出的光是紅光選取B. 【答案【答案】 B【評(píng)析【評(píng)析】 本題考查

11、了棱鏡的折射，光的色散，紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種單色光的不同特性，要求學(xué)生能熟練掌握運(yùn)用，更重要的是本題創(chuàng)設(shè)了新情景，光束從光密到光疏的色散現(xiàn)象，讓學(xué)生能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行類推，靈活運(yùn)用 【變式題一【變式題一】 OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面.a、b兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN，在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射的情況如圖1132所示，由此可知( )A棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的小B棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的大Ca光的頻率比b光的高Da光的波長(zhǎng)比b光的長(zhǎng)圖1132 BD【解析】 單色光a在棱鏡側(cè)面OM上反射和折射，而單色光b在棱鏡側(cè)面ON上發(fā)生了全反射，由于a、b兩束可見單色光

12、入射角相等，根據(jù)紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種單色光的不同特性，可知vavb，fbfa，ab，所以BD正確 【評(píng)析】 本題考查了不同的單色光在棱鏡中的不同特性，要熟練掌握運(yùn)用七種單色光的基本性質(zhì)，輔助作圖，從某一點(diǎn)突破可輕松求解，本題可用紅、紫光進(jìn)行類比求解 【變式題2】 (2009天津)已知某玻璃對(duì)藍(lán)光的折射率比對(duì)紅光的折射率大，則兩種光( )A在該玻璃中傳播時(shí)，藍(lán)光的速度較大B以相同的入射角從空氣斜射入該玻璃中，藍(lán)光折 射角較大C從該玻璃中射入空氣發(fā)生反射時(shí)，紅光臨界角較 大D用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，藍(lán)光的相鄰條紋 間距較大 C 光的波動(dòng)性光的波動(dòng)性【例【例4 4】 (2010麗水模擬

13、)市場(chǎng)上有一種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物體時(shí)能使被照物體處產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低，從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面鍍一層薄膜(例如氟化鎂)，這種膜能消除玻璃表面反射回來(lái)的熱效應(yīng)最顯著的紅外線用l表示此紅外線在薄膜中的波長(zhǎng)，則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為() Al/8 Bl/4 Cl/2 Dl/ 22122/ 2/ 4.B.xkxxdxllll 要消除紅外線的反射，必須使紅外線在薄膜的兩個(gè)面上反射光的路程差正好等于紅外線半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，即，其中為光在薄膜兩個(gè)面上反射的路程差，即，的最小值為，則【解薄膜的最小厚度為故正確選項(xiàng)為析】【答案】 B

14、【評(píng)析】 本題考查薄膜干涉應(yīng)用，由于教材中較詳細(xì)講述了薄膜干涉的應(yīng)用增透膜，所以要對(duì)薄膜干涉形成條件、現(xiàn)象、條紋規(guī)律等知識(shí)點(diǎn)都要掌握鞏固，并能熟練運(yùn)用雖然，“冷光燈”與增透膜的用處不同，但它們的技術(shù)原理相同，學(xué)生要能進(jìn)行遷移尤其是要能推算光程差與薄膜的厚度的關(guān)系，且表示此紅外線在薄膜中的波長(zhǎng)，不是空氣中的波長(zhǎng) 【變式題1】 (2010上海寶山模擬)在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣，下列四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是( ) Aa、c Bb、c Ca、d Db、d 【解析】單縫衍射的條紋是不等間距，中央亮紋又寬又亮 圖1141 D 【變式題2】 (2009福建)光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是( )A用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程 度是利用光的偏振現(xiàn)象B用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的 衍射現(xiàn)象C在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的色散現(xiàn)象D光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象D【解析】 用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的薄膜干涉現(xiàn)象，A錯(cuò)；用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的折射形成的色散現(xiàn)象，B錯(cuò)；在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象，C錯(cuò)；光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，D對(duì)