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天全中学高二物理备课组敖萍1光学专题复习第一部分光的折射全反射知识点一——折射定律1．光的折射:光射到两种介质的界面处，一部分进入到另一种介质中，并且改变原来的传播方向的现象叫做光的折射。2．折射定律:折射光线跟入射光线和法线在同一平面上，并且分别位于法线两侧，入射角i的正弦跟折射角r的正弦成正比，即常数。3．折射率:光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦跟折射角r的正弦之比，叫做这种介质的折射率，即。且。特别提醒：（1）任何介质的折射率均大于1。（2）相比较而言，折射率大的物质叫光密介质，折射率小的物质叫光疏介质，因此光疏介质或光密介质是相对的。（3）介质的折射率表明了介质的折光能力，是由介质的属性决定的，不同的介质有不同的折射率，所以光在不同的介质中的速度不同。（4）光的折射现象中，光路是可逆的。例：空中有一只小鸟，距水面3m，其正下方距水面4m深处的水中有一条鱼。已知水的折射率为4/3。（1）鸟从空中看到水中的鱼离它的距离是多少？（2）鱼在水中看空中的鸟离它的距离是多少？知识点二——全反射1．全反射：当入射角增大到某一角度时，使折射角等于，折射光线消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。2．临界角：在全反射中，当折射角等于时的入射角叫临界角。。3．发生全反射的条件：光从光密介质射向光疏介质；入射角大于或等于临界角。4．全反射现象的应用例：（1）草叶上的露珠在阳光照射下晶莹透亮，空试管放在盛水的烧杯中，会看到试管壁很明亮，等等。（2）光导纤维是全反射的实际应用，与现代科学技术的发展关系密切。天全中学高二物理备课组敖萍2例：光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是（）A．内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射B．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射C．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射D．内芯的折射率与外套相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用知识点三——棱镜、光的色散1．棱镜：棱柱形的透明体为棱镜，而横截面为三角形的棱镜即为三棱镜。需注意的是光在通过三棱镜时，光线要经过两次折射。2．一束白光经棱镜折射后会发生色散现象复色光在介质中由于折射率不同而分解成单色光的现象，叫做光的色散。一束白光通过三棱镜后产生色散，在屏上形成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫彩色光谱，说明白光是复色光。3．不同色光在介质中的速度是不同的红光在玻璃中的光速最大，故红光在玻璃中的折射率最小，偏向角也最小，而紫光在玻璃中的光速最小，故紫光在玻璃中的折射率最大，偏向角也最大，因此白光由于各色光通过棱镜后偏向角不同而产生色散现象（如图）。例：红光和紫光相比（）A．红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大B．红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大C．红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小D．红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小【变式】如图所示，游泳池宽度L=15m，水面离岸边的高度为0.5m，在左岸边一标杆上装有一A灯，A灯距地面高0.5m，在右岸边站立着一个人，E点为人眼的位置，人眼距地面离1.5m，若此人发现A灯经水反射所成的像与左岸水面下某处的B灯经折射后所成的像重合，已知水的折射率为1.3，则B灯在水面下多深处？（B灯在图中未画出）天全中学高二物理备课组敖萍32、如图，置于空气中的一不透明容器中盛满某种透明液体。容器底部靠近器壁处有一竖直放置的6.0cm长的线光源。靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源。开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分。将线光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可能看到线光源底端。再将线光源沿同一方向移动8.0cm，刚好可以看到其顶端。求此液体的折射率n。【变式】如图所示，一立方体玻璃砖，放在空气中，平行光束从立方体的顶面斜射入玻璃砖，然后投射到它的一个侧面上。若全反射临界角为，问：（1）这光线能否从侧面射出？（2）若光线能从侧面射出，玻璃砖折射率应满足什么条件？3、一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。设玻璃对a、b的折射率分别为和，a、b在玻璃中的传播速度分别为和，则（）A．B．C．D．【变式】两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为、，已知。用、分别表示水对两单色光的折射率，、分别表示两单色光在水中的传播速度（）A．、B．、C．、D．、第二部分光的波动性知识点一——光的干涉1．1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象，证明了光的确是一种波。2．光的干涉现象：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互天全中学高二物理备课组敖萍4减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即亮纹和暗纹相间的现象。3．干涉条件：光的干涉的条件是有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。（相干波源的频率必须相同）。形成相干波源的方法有两种：①利用激光（因为激光发出的是单色性极好的光）。②设法将同一束光分为两束（这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必然相等）。4．干涉区域内产生的亮、暗纹亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即相邻亮纹（暗纹）间的距离。用此公式可以测定单色光的波长。用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。5．薄膜干涉当光照射到薄膜上时，可以看到在薄膜上出现明暗相间的条纹。当入射光是白光时，得到彩色条纹，当入射光是单色光时，得到单色条纹。参与薄膜干涉的两列光是分别从薄膜的前表面和后表面反射出来的两列光。用薄膜干涉可以检查工件表面是否平整，在透镜表面涂上增透膜以增大透射光。例：用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d=0.1mm，双缝到屏的距离L=6.0m，测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是3.8cm，氦氖激光器发出的红光的波长是多少？假如把整个装置放入折射率是4/3的水中，这时屏上的条纹间距是多少？知识点二——光的衍射1．光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象叫光的衍射。2．产生明显衍射现象的条件：障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。特别提醒：关于衍射的表述一定要准确（区分能否发生衍射和能否发生明显衍射）。各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。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）。例：一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明、暗相间的干涉条纹。现在将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到（）A．与原来相同的明暗相间的条纹，只是明条纹比原来暗些B．与原来不同的明暗的条纹，而中央明条纹变宽些C．只有一条与缝宽相对应的明条纹D．无条纹，只存在一片红光知识点三——光的偏振1．光的偏振：自然光是指在垂直于光的传播方向上，各个方向强度相同。偏振光是指在天全中学高二物理备课组敖萍5垂直于光的传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动。光的偏振现象说明光波是横波。例：光的偏振现象说明光是横波，下列现象中不能反映光的偏振特性的是（）A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光与折射光线之间的夹角恰好是时，反射光是偏振光C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振光片可以使景象更清晰D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹1、如图所示，在双缝干涉实验中，和为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与和距离之差为m，今分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？（1）已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为m。（2）已知B光在某种介质中波长为m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为。（sin=0.6，cos=0.8）（3）若让A光照射，B光照射，试分析光屏上能观察到的现象。【变式】光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹，衍射条纹的图样与障碍物的形状相对应，这一现象说明（）A．光是电磁波B．光具有波动性c．光可以携带信息D．光具有波粒二象性。【变式】如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环。以下说法正确的是（）A．干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B．干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C．干涉条纹不等是因为空气膜厚度不是均匀变化的D．干涉条纹不等是因为空气膜厚度是均匀变化的天全中学高二物理备课组敖萍63、一段时间一来，“假奶粉事件”闹得沸沸扬扬，奶粉的碳水化合物（糖）含量是一种重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量，偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度,这一角度称为“旋光度”,的值只与糖溶液的浓度有关，将的测量值与标准值相比较，就能测量被测样品的含糖量了。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是（）A．到达O处光的强度会明显减弱B．到达O处光的强度不会明显减弱C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片转过的角度等于D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片转过的角度等于【变式】如图，P是一偏振片，P的透振方向（用带箭头的实线表示）为竖直方向。下列四种入射光束中哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光（）A．太阳光B．沿竖直方向振动的光C．沿水平方向振动的光D．沿与竖直方向成45角振动的光第三部分实验：测定玻璃的折射率实验目的：1．理解用插针法测定玻璃折射率的原理2．学会测定玻璃的折射率的实验方法实验器材：玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、三角板（或直尺）、铅笔实验原理用插针法确定光路，找出跟入射线相对应的折射线；用量角器测出入射角i和折射角r；根据折射定律计算出玻璃的折射率实验步骤：1．把白纸用图钉钉在木板上。2．在白纸上画一条直线作为界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面的法线，如图3．把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个边跟对齐，并画出玻璃砖的另一个边。4．在AO线段上竖直地插上两枚大头针和。5．在玻璃砖的一侧竖直地插上大头针，用眼睛观察，调整视线，要使能同时挡住和的像。天全中学高二物理备课组敖萍76．同样地在玻璃砖的一侧再竖直地插上大头针，使能挡住本身和、的像。7．记下和的位置，移去玻璃砖和大头针，过和作直线与交于，连接，就是玻璃砖内的折射光线，入射角，折射角。8．用量角器量出入射角和折射角的度数。9．从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记入自己设计的表格里。10．用上面的方法分别求出入射角是时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值。11．算出不同入射角时的值比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次实验中所测i的平均值，这就是玻璃砖的折射率。数据处理数据处理的另一种方法：如图所示，以O1圆心以任意长为半径（半径要尽能长些，约10cm）画圆交入射光线AO1于M点、交折射光线O1O于P点，过M、P作的垂线MK、PQ，则，据此可知，用刻度尺测出MK、QP的长度，即可求出折射率n。注意事项1．玻璃砖要厚，用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃毛面或棱，严禁用玻璃砖当尺子画界面。2．入射角应在到之间。3．大头针要竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针与间、与间的距离应尽量大一些，以减小确定光路方向时造成的误差。1、在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙同