高三光学,原子物理复习讲座

南京市2005~2006届高三光学原子物理讲座南京市本讲座内容包括几何光学、物理光学、原子物理直线传播是几何光学的基础，反射定律的应用较为普遍，但近年来对这类知识的传统题有所减小，多注重于解决日常生活中的实际问题，日食、月食等常识，不能忽略，今后有可能成为考查重点，近几年高考对折射、全反射现象的分析命题较高，解答这类问题需进行推理判断、作图、运用。光的干涉、衍射只要求定性掌握，能区分光的干涉和衍射现象及条纹的区别，高考对这些知识的考查，总以选择和填空的形式出现，属于容易题。另一方面，要注意这些知识的实际应用，如增透膜、等厚干涉、光谱分析等。一、几何光学高考回顾考点内容年份考查情况光的反射、反射定律、平面镜成像北京2003春T19北京2002春T24光的折射、折射定律、折射率、全反射和临界角2004北京春T162003江苏T8、T102003江苏理综T22002全国T17（15分）全国理综T17、T17棱镜、光的色散2003全国T32004江苏T9〖基本概念与基本规律〗1.光的直线传播(1)光源的理想模型:点光源、线光源、面光源。(2)光直线传播的条件（同种均匀介质且障碍物的尺寸b与波长的关系满足bλ）(3)光线的理想模型(4)光的传播速度(5)光线传播的应用：小孔成像：（条件--孔要足够小,光屏到孔距离很近）和影的形成：本影、半影、伪本影如：日食的形成地球1地球2太阳半影月球伪本影本影半影2.光的反射与折射(1)光的反射定律（三线两角的含义）(2)光的折射定律(3)折射率（光线从介质Ⅰ——介质Ⅱ12122112211sinsinnvvvcvcnnrin＝＝＝＝＝注意：①折射率的物理意义：表示介质折射光的本领大小的物理量ⅠⅡ②折射率大小的决定因素——介质、光源(频率)某一频率的光在不同介质中传播时,频率不变但折射率不同,所以光速不同,波长也不同(与机械波相同);不同频率的光在同一介质中传播时,折射率不同,所以光速不同,波长也不同(与机械波的区别).③反射现象与折射现象的光路可逆性(3)全反射全反射条件：①光从光密射到光疏②入射角大于临界角(同时满足)全反射临界角nC1sin1＝注意：①临界角的含义：折射角为90时的入射角.②规律：一旦发生全反射,即符合光的反射定律③光密介质与光疏介质——两个不同的介质，折射率大的称为光密介质，折射率小的称为光疏介质，光密与光疏只具有相对意义。〖例1〗地球上的人们观察日食时，下列说法中正确的是（）A．在某地观察到日全食的同时，在另一地可以观察到日偏食B．在某地观察到日全食的同时，在另一地可以观察到日环食C．在某地观察到日环食的同时，在另一地可以观察到日偏食D．可以同时观察到日全食、日偏食与日环食答案：（AC）〖例2〗如图所示，ＭＮ是竖直放置的长为L=0.5m的平面镜，观察者在Ａ处观察，有一小球从某处自由下落，小球下落的轨道与平面镜相距为d=0.25m，观察者能在镜中看到小球像的时间为st2.0，已知观察者的眼睛到平面镜的距离为Ｓ=0.40m，求小球从静止开始下落经多长时间，观察者才能在镜中看到小球的像？〖例3〗（2004海南高考）如图所示，S为一在xy平面内的点光源，一平面镜垂直于xy平面放置，它与xy平面的交线为MN，MN与x轴的夹角为030，现保持S不动，令平面镜以速率v沿x轴正方向运动，则S经平面镜所成的像A、以速率v沿x轴正向运动B、以速率v沿y轴正向运动C、以速率2/v沿像与S连线方向向S运动D、以速率v沿像与S连线方向向S运动答案：D〖例4〗（1998年高考全国卷）如图所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为d。当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B。当桶内油的深度等于桶高的一半时，在A点沿AB方向看去，看到桶底上的C点，C、B相距4d，由此可得油的折射率n=；光在油中传播的速度v=m/s。（结果可用根式表示）答案：210；610×107〖例5〗（1997年高考全国卷）光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是（）A．光从玻璃射到分界面上，入射角足够小dMNASoxyMNSB．光从玻璃射到分界面上，入射角足够大C．光从空气射到分界面上，入射角足够小D．光从空气射到分界面上，入射角足够大答案：B〖例6〗（2003全国高考）如图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O点（半圆的圆心）产生反射光束1和2，已知玻璃折射率为3，入射角为450（相应的折射角为240）,现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于图面的轴线顺时针转过150，如图中虚线所示，则：A．光束１转过150B．光束1转过300C．光束2转过的角度小于150D．光束2转过的角度大于150答案：B、C〖例7〗（2004全国高考），如图所示，一玻璃棱镜的横截面是等腰abc，其中ab面是镀银的，现有一光线垂直于ab面入射，在棱镜内经过两次反射后垂直于bc面射出，则：A．0075,30baB．0074,32baC．0073,34baD．0072,36ba〖例8〗单色光从真空射入玻璃时，它的（）A．波长变长、波速变小B．波长变短、波速变大C．波长变长、波速变大D．波长变短、波速变小答案：D〖例9〗（2000年春季高考北京、安徽卷）（1）用简明的语言表述临界角的定义。（2）玻璃和空气相接触，试画出入射角等于临界角时的光路图，并标明临界角。（3）当透明介质处在真空中时，根据临界角的定义导出透明介质的折射率n与临界角θc的关系式。答案：略〖例10〗如图为用透明介质做成的空心球，其折射率为n，内、外半径分别为ba和,用ab内表面涂上能完全吸光的物质，当一束平行光射向此球时被内表面吸收掉的光束在射进空心球前的横截面积是多少？答案：22an3.基本光具的光路特点平面镜平行玻璃砖三棱镜光学现象反射折射折射规律反射定律折射定律折射定律光路特平面镜不改变原来光线的平行玻璃砖不改变原来光三棱镜不改变原来光线的abO150450入射光线12abc征性质(平行、发散、会聚)线的性质,且光线发生侧移,且侧移大小与介质厚度,入射角和折射率有关性质,且光线向底面发生偏折,偏向角大小与顶角、入射角和折射率有关(三棱镜n1)平面镜平行玻璃砖三棱镜成像特征正立虚像,物像等大,以镜面为对称正立虚像,像向玻璃砖靠近且发生侧移正立虚像,像向三棱镜顶角方向偏移注意：①光的色散现象：白光(或复色光)通过三棱镜后会出现由各单色光组成的按一定次序排列的彩色光带,这种现象叫色散,彩色光带叫光谱.Ⅰ原理：棱镜对不同单色光的折射率不同,即红光折射率小,紫光折射率大,所以在入射角相同时,紫光比红光偏折得更利害一些.Ⅱ光谱排列：(以偏折从小到大排)红橙黄绿青蓝紫②全反射三棱镜的原理及应用③光导纤维④大气中的光现象——蒙气差⑤大气中的光现象——海市蜃楼〖例11〗如图所示，两个平面镜互成直角，入射光线AB经两次反射后的光线为CD，今以两平面镜的交线为轴，将镜转动10°，两平面镜仍保持直角，在入射光AB保持不变的情况下，经过两次反射后，反向光线为C＇D＇，则C＇D＇与CD（）A．不相交，同向平行B．不相交，反向平行C．相交成20°D．相交成40°答案：A〖例12〗（1999年高考上海卷）一束复色可见光射到置于空气中的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光，如图甲所示，对于两束单色光来说（）A．玻璃对a光的折射率较大B．a光在玻璃中传播的速度较大C．b光每个光子的能量较大D．b光的波长较大答案：AD〖例13〗（1999年高考全国卷）假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到日出时刻与实际存在大气层的情况相比（）A．将提前B．将延后C．在某些地区将提前，在另一些地区将延后D．不变甲乙答案：B〖例14〗设λ1、λ2是两种单色可见光1，2在真空中的波长，若λ1＞λ2，则这两种单色光相比（）A．单色光1的频率较小B．玻璃对单色光1的折射率较大C．在玻璃中单色光1的传播速度较大D．单色光1的光子的能量较大答案：AC例15〗（2004江苏）、如图所示，只含黄光和紫光的复色光束PO，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱内，被分成两光束，OA和OB沿如图所示的方向射出，则：Ａ．OＡ为黄色，OB为紫色Ｂ．OA为紫色，OB为黄色Ｃ．OA为黄色，OB为复色Ｄ．ＯA为紫色，ＯB为复色答案C〖例16〗（2000年高考全国卷）A与B是两束平行的单色光，它们从空气中射入水中的折射角分别为rA、rB，若rA＞rB，则（）A．在空气中A的波长大于B的波长B．在水中A的传播速度大于B的传播速度C．A的频率大于B的频率D．在水中A的波长小于B的波长答案：AB〖例17〗（2003高考全国卷）如图所示，a和b都是厚度均匀的平玻璃板，它们之间的夹角为，一细光束以入射角从P点射入，，已知此光束由红光和蓝光组成，则当光束透过b板后：A．传播方向相对于入射光方向向左偏转角B．传播方向相对于入射光方向向右偏转角C．红光在蓝光的左边D．红光在蓝光的右边答案：C〖例18〗某三棱镜的横截面是一直角三角形，如图所示，∠A=90°,∠B=30°,∠C=60°，棱镜材料的折射率为n，一束单色光与底面BC的方向射向AB在，经AB面和AC面折射后出射。⑴求出射光线与入射光线延长线间的夹δ。⑵为使上述入射光线能从AC面出射，折射率n的最大值为多少？答案：27nＯＡＢＰP左右