高三物理光及光的本性1

光及光的本性一．专题要点1.折射率和全反射（1）折射率(绝对折射率n)光从真空射入某种介质发生折射时,入射角θ1的正弦与折射角θ2的正弦之比n,叫做这种介质的折射率,即21sinsinn。（2）临界角：折射角等于900时的入射角叫临界角．显然，临界角是一种特殊的入射角．当光线从某介质射入真空(或空气)时，其临界角的正弦值为cvnC1sin．注意：发生反射时，不一定发生折射，如：全反射时无折射；发生折射时，却一定存在反射。（3）产生全反射的条件是：①光从光密介质射向光疏介质；②入射角大于或等于临界角．两条件必须同时存在，才发生全反射。2.光的干涉和衍射⑴光的干涉现象和衍射现象证明了光的波动性，光的偏振现象说明光波为横波。相邻亮条纹（或相邻暗条纹）之间的间距（相邻亮条纹中央间距，相邻暗条纹中央间距)为dLx。利用双缝干涉实验可以测量光的波长。⑵干涉和衍射的产生条件①光屏上出现亮条纹（或暗条纹）的条件：亮条纹：.)0.1.2.3...(n22ns暗条纹：.)0.1.2.3...(n2)12(ns②发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸与光波波长可比(相差不多)二．考纲要求考点要求考点解读光的折射定律折射率Ⅰ本章的重点内容：理解折射定律并能熟练运用折射定律光的全反射光导纤维Ⅰ测定玻璃的折射率（实验、探究Ⅰ光的干涉、衍射和偏振Ⅰ激光的特性及应用Ⅰ三．教法指引此专题复习时，可以先让学生完成相应的习题，在精心批阅之后以题目带动知识点，进行适当提炼讲解。这一专题绝大多数知识点要求不是很高，但是比较杂乱，学生易于掌握每个知识点，但是不易掌握全面，光的折射与全反射还是很重要的二轮复习时还是要稳扎稳打，从基本知识出发再进行总结提升。四．知识网络五．典例精析题型1.（平行板玻璃砖）一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角θ射入，穿过玻璃砖自下表射出.已知该玻璃对红光的折射率为1.5.设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2，则在θ从0°逐渐增大至90°的过程中（）A.t1始终大于t2B.t1始终小于t2C.t1先大于后小于t2D.t1先小于后大于t2解析：设折射角为α，玻璃砖的厚度为h，由折射定律n=sinθsinα，且n=cv，在玻璃砖中的时间为t=hvcosα，联立解得t2∝n4n2-sin2θ，红光频率较小，θ为零时，t1＜t2，θ为90°时，趋近渐近线，初步判定该函数为单调函数，通过带入θ为其它特殊值，仍然有t1＜t2，故B对。题型2.（光现象的解释）下列说法正确的是（）A.用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象B.用X光机透视人体是利用光电效应C.光导纤维舆信号是利用光的干涉现象D.门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象解析：用X光机透视人体是利用X光的穿透性；光导纤维传输信号是利用光的全反射现象；门镜可以扩大视野是利用光的折射现象，A正确。题型3.（杨氏双缝干涉实验）在杨氏双缝干涉实验中，如果（）（A）用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹（B）用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹（C）用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹（D）用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹解析：白光作杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作光源，屏上将呈现红色两条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，B对；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错；紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹，即间距不等的条纹，D对。题型4.（肥皂沫干涉）用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图（a）是点燃酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是（）（A）当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°（B）当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°（C）当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°（D）干涉条纹保持原来状态不变解析：金属丝圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D对。题型5.（光的折射）图是一个14圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON,ON边可吸收到达其上的所有光线.已知该棱镜的折射率n=53,若平行光束垂直入射并覆盖OM,则光线（）A.不能从圆孤1NF射出B.只能从圆孤1NG射出C.能从圆孤11GH射出D.能从圆孤1HM射出解析：由该棱镜的折射率为35n可知其临界角C满足：53n1sinC,可求出GG1右边的入射光线没有发生全反射，其左边的光线全部发生全反射。所以光线只能从圆弧NG1射出。题型6.（折射定律）一半径为R的1/4球体放置在水平面上，球体由折射率为3的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为2/3R。求出射角。解析：设入射光线与1/4球体的交点为C，连接OC，OC即为入射点的法线。因此，图中的角α为入射角。过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B。依题意，∠COB=α。又由△OBC知sinα=32①设光线在C点的折射角为β，由折射定律得sin3sin②由①②式得30③由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角γ(见图)为30°由折射定律得sin1sin3⑤因此3sin2解得60题型7.（光的反射）某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜，两平面镜相互平行，物体距离左镜4m，右镜8m，如图所示，物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像与物体的距离是（）A．24mB．32mC．40mD．48m解析：从右向左在左镜中的第一个像是物体的像距离物体8cm,第二个像是物体在右镜所成像的像,第3个像是第一个像在右镜中的像在左镜中的像距离物体为32cm.题型8.（光的折射和全反射.）一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形（AC边末画出），AB为直角边ABC=45°；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为1.5。P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则()A.从BC边折射出束宽度与BC边长度相等的平行光B.屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度C.屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度D.当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大解析：宽为AB的平行光进入到玻璃中直接射到BC面,入射角为45o临界角5.11arcsin,所以在BC面上发生全反射仍然以宽度大小为AB长度的竖直向下的平行光射到AC圆弧面上.根据几何关系可得到在屏上的亮区宽度小于AB的长度,B对.D正确。题型9.（光的全反射）如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为R，R＝2r。现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c，则A.n可能为3B.n可能为2C.t可能为22rcD.t可能为4.8rc解析：只经过两次全反射可知第一次入射角为45°，反射光路图如右图所≥2；光在示。根据全反射可知临界角C≤45°，再根据n＝1sinC可知n透明柱体中运动路程为L＝4r，运动时间为t＝L/V＝4nr/c，则t≥42r/c，CD均错。题型10.（光的偏振）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450角振动的光解析：太阳光是平行光任意方向都有，通过时为竖直方向，D中有部分光线通过。此题正确选项为ABD。题型11.（激光问题）下列说法正确的是（）A．激光可用于测距B．激光能量十分集中，只适用于加工金属材料C．外科研制的“激光刀”可以有效地减少细菌的感染D．激光可用于全息照相，有独特的特点解：A选项利用激光平行度非常好，C选项利用激光亮度高，平行度非常好，D选项利用激光高度的相干性。此题选ACD。光束P