2013高三物理第一轮总复习课件十：光

高三物理第一轮总复习（2013届）第一课时光的折射全反射实验：测定玻璃的折射率⑵表达式：一．光的折射1、光的折射现象：光从一种介质射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象．2、折射定律⑴内容：折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数．⑶在光的折射现象中，光路是可逆的．sinsinir常数⑷折射率与光速的关系：介质的折射率等于光在真空中的传播速度与在介质中的传播速度之比，即，可见n≥1.3、折射率⑴定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦与折射角r的正弦的比值n，叫做这种介质的折射率．⑵定义式：⑶物理意义：折射率反映了介质对光的偏折程度，折射率越大，介质使光偏离原来方向的程度就越厉害．⑸光疏介质和光密介质：两种介质相比，折射率较大的介质叫光密介质，折射率较小的介质叫光疏介质．sinsininrcnv②折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小.⑹折射率的理解：①折射率是用光线从真空斜射入介质时，入射角正弦与折射角正弦之比定义的，由于光路可逆，入射角、折射角随光路可逆而“换位”．因此，在应用时折射率可记忆为.(真空角为真空中光线与法线的夹角，介质角为介质中的光线与法线夹角)③折射率的大小不仅与介质本身有关，还与折射光的频率有关：同一种介质，对频率大的光折射率大，对频率小的光折射率小．cvnsin(sin()n真空角)介质角【例与练】斜插入水中的筷子与竖直方向成45°角，由空气中向下观察，看到筷子在水中的部分与竖直方向成的角度为θ，则()A.θ＜45°B.θ＞45°C.θ=45D.条件不足，无法判断B【例与练】假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与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B【例与练】光线以30°的入射角从玻璃射向空气，它的反射光线与折射光线成90°夹角，则玻璃的折射率为？3【例与练】如图所示，有一个长方形容器，高为30cm，宽为40cm，在容器的底部平放着一把长40cm的刻度尺。眼睛在OA的延长线上的E点观察，视线沿着EA斜向下看恰能看到尺的左端零刻度。现保持眼睛的位置不变，向容器内倒入某种液体且满至容器口，这时眼睛仍沿EA方向观察，恰能看到尺上的20cm刻度。则此种液体的折射率为AEA1.44⑴垂直于液面观察折射率为n的液体中的物体，其视深h′与实际深度h的关系为：⑵在折射率为n的液体中垂直液面观察液面上的物体，其视高h′与实际高度h的关系为：空气液体ss′hh′空气液体ss′hh′光折射的应用：1hhnhnh【例与练】空中有一只小鸟，距水面3m，其正下方距离水面4m深处的水中有一条鱼，已知水的折射率为4/3，则鸟看水中鱼离它的距离是m；鱼看空中的鸟离它的距离是m。68⑴光的色散说明白光是复色光，是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光组成的．⑵从光的色散可以看出：同一种介质对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大．4、光的色散经两次折射从红到紫的方向有：⑴同一介质对不同色光的折射率逐渐增大．⑵在同一介质中不同色光的传播速度逐渐减小⑶光的频率逐渐增大．⑷在真空中的波长逐渐减小．注意：一种光在真空中的波长是λ0，进入折射率为n的介质中的波长为λ。则：01n⑶圆(球)形玻璃：法线总过圆(球)心，进入圆(球)内的光线一定能从圆(球)内射出(如图)5、几种光具有对光路改变的规律⑴平行玻璃砖：出射光总与入射光平行，但有侧移，且入射角i、砖厚度d和折射率n越大，侧移h就越大．⑵三棱镜：光通过三棱镜时，出射光向底边偏折．且紫光偏折比红光偏折更明显．hirnd白光红光紫光【例与练】一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b。已知a光的频率小于b光的频率。下列哪个光路图可能是正确的()B【例与练】如图所示，两细束平行的单色光a、b射向同一块玻璃砖的上表面，最终都从玻璃砖的下表面射出。已知玻璃对单色光a的折射率较小，那么下列说法中正确的有（）A.进入玻璃砖后两束光仍然是平行的B.从玻璃砖下表面射出后，两束光不再平行C.从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离一定减小了D.从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离可能和射入前相同abD【例与练】如图所示，一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M，若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，下列说法中正确的是（）A.n1n2，a为红光，b为蓝光B.n1n2，a为蓝光，b为红光C.n1n2，a为红光，b为蓝光D.n1n2，a为蓝光，b为红光abMB【例与练】如图所示，一束红光和一束紫光以适当的角度射向半圆形的玻璃砖圆心，其出射光线都是由圆心O沿OP方向射出，由此可以判定（）A、AO是紫光，它穿过玻璃砖所用的时间长。B、AO是红光，它穿过玻璃砖所用的时间长。C、BO是紫光，它穿过玻璃砖所用的时间短。D、BO是红光，它穿过玻璃砖所用的时间短。ADABOP【例与练】如图是一透明的圆柱体的横截面，其半径R=20cm，折射率为1.73，AB是一条直径，今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体。试求:(1)光在圆柱体中的传播速度.(2)距离直线AB多远的入射光线，折射后恰经过B点.⑴1.73×108m/s103lcm⑵3、临界角：折射角等于90°时的入射角(刚好发生全反射)．表达式：sinC＝1/n二．全反射1、定义：光从光密介质射向光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线完全消失的现象．2、条件：⑴光从光密介质射向光疏介质，⑵入射角大于或等于临界角．当光由光密介质射向光疏介质时：⑴若入射角iC，则不发生全反射，既有反射又有折射现象．随着入射角增大折射角越来越大，折射光线越来越弱，而反射光线越来越强。⑵若入射角i≥C，则发生全反射现象，临界角的计算sinC＝1/n.4、光导纤维：利用了光的全反射原理，由内芯和外套组成，内芯的折射率比外套的折射率大．工作原理：当光线射到光导纤维的端面上时，光线就折射进入光导纤维内，经内芯与外套的界面发生多次全反射后，从光导纤维的另一端面射出，而不从外套散逸，故光能损耗极小。5、全反射棱镜改变90°改变180°问题讨论：在离水面h处的水中放一个点光源s，设的折射率为n，则：⑴水面上有光射出的区域半径R多大？⑵若光源发出的是白光，那么区域最边缘射出的是哪种光？⑶人在水面上观察到是什么现象？⑶人在水面上看到是光源s的像，而不是一个圆光斑。s水空气h【例与练】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后，被分成两光速OA和OB沿如图所示方向射出。则（）A、OA为黄光，OB为紫光B、OA为紫光，OB为黄光C、OA为黄光，OB为复色光D、OA为紫光，OB为复色光C【例与练】图示为一直角棱镜的横截面，∠bac＝900，∠abc＝600。一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率，若不考虑原入射光在bc面上的反射光，则有光线()A.从ab面射出B.从ac面射出C.从bc面射出，且与bc面斜交D.从bc面射出，且与bc面垂直2nBD【例与练】如图所示，一束光以45°的入射角从空气投射到三棱镜的一个侧面上，在棱镜上发生折射，折射光线与棱镜该侧面成60°角，并在棱镜另一侧面上恰好发生全反射。由此可知，该棱镜材料的折射率为________，该棱镜的顶角θ的大小为____。450600θN2750【例与练】（2011年福建卷）如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方，一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带。若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是（）A、减弱，紫光B、减弱，红光C、增强，紫光D、增强，红光PQABCOC1.实验目的⑴测定玻璃的折射率．⑵学会用插针法确定光路．三．实验：测定玻璃的折射率2.实验原理如图所示，当光线AO以一定的入射角i穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而求出折射光线OO′和折射角r，再根据或算出玻璃的折射率．3.实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针(四枚)、图钉(四枚)、量角器、三角板(或直尺)、铅笔．rinsinsinNQPNn⑷在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.4.实验步骤⑴把白纸用图钉钉在木板上．⑵在白纸上画出一条直线aa′作为界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa′的法线NN′(如图所示)．⑸在玻璃砖的bb′一侧竖直地插上大头针P3，用眼睛观察调整视线，使P3能同时挡住P1和P2的像．⑶把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一条边跟aa′对齐，并画出玻璃砖的另一界面bb′.⑹同样地在玻璃砖的bb′一侧再竖直地插上大头针P4，使P4能挡住P3本身和P1、P2的像．⑾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得的平均值，得出玻璃的折射率．⑺记下P3、P4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P3、P4引直线O′B与bb′交于O′点，连接OO′，OO′就是玻璃砖内的折射光线的方向，入射角i＝∠AON，折射角r＝∠O′ON′.⑻用量角器量出入射角i和折射角r的度数．⑼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．⑽用上面的方法分别作出入射角是30°、45°、60°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据也记在表格里．risinsinrisinsin⑵作sini—sinr图象：改变不同的入射角i，测出不同的折射角r，作sini—sinr图象，由可知图象应为直线，如图所示，其斜率就是玻璃的折射率．5．数据处理方法⑴计算法：用量角器测量入射角i和折射角r，算出不同入射角时的，并取平均值．rinsinsin以入射点O为圆心，以适当长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′.如图所示.,,。⑶“单位圆法”确定sini、sinr，计算折射率nsinEHiOEsinEHrOEsinsiniEHnrEHOEOER只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n.则：6.注意事项:⑴轻拿轻放玻璃砖，手只能接触玻璃砖的毛面或棱,不能触摸光洁的光学面。严禁把玻璃砖当直尺用。⑵实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动。⑶插针P1与P2、P3与P4的间距要适当地大些，以减小确定光路方向时出现的误差。⑷实验时入射角不能太小(接近零度)，否则会使测量误差加大；也不能太大(接近90°），否则会不易观察到P1、P2的像。⑸本实验中如果采用的不是两面平行玻璃砖，如采用三棱镜，半圆形玻璃砖等，只是出射光和入射光不平行，但一样能测出折射率。【例与练】某同学由于没有量角器，他在完成了光路图以后，以O点为圆心，10.00cm长为半径画圆，分别交线段OA于A点，交O、O/连线延长线于C点。过A点作法线NN/的垂线AB交NN/于B点，过C点作法线NN/的垂线CD交于NN/于D点，如图所示，用刻度尺量得OB=8.00cm，CD=4.00cm。由此可得出玻璃的折射率n=________。NN/OO/P1P2P3P4ABaa/bb/CD8cm4cm1.5第二课时光的波动性实验：用双缝干涉测光的波长2、干涉的条件：两列频率相同、振动情况完全相同的相干光源．一．光的干涉1、光的干涉：在两列光波的叠加区域，某些区域的光被加强，出现明纹，某些区域的光被减弱，出现暗纹，且明暗相间的现象叫做光的干涉现象．3、原理：根据波的叠加原理，振动加强的地方出现明条纹，振动减弱的地方出现暗条纹。⑵出现暗条纹：两列光波到达某点的路程差等于半波长的奇数倍(21)2Sn（n=0、1、2、3……)4、出