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1、第2课时 光及光的本性,基 础 回 扣 1.理解麦克斯韦的电磁场理论 恒定的电(磁)场不能产生磁(电)场,均匀变化的电 (磁)场产生 ,非均匀变化的电(磁) 场产生变化的磁(电)场,周期性变化的电(磁)场产 生 变化的磁(电)场. 2.电磁波是横波 E与B的方向彼此 ,而且都跟 方向,恒定的磁(电)场,周期性,垂直,波的传播,垂直,因此电磁波是 波.电磁波的传播不需要 靠别的物质作介质,在真空中也能传播.在真空中 的波速为c=3.0108 m/s. 3.电磁波谱及比较,横,热,荧光,强,原子核,4.折射率与全反射 (1)折射率:光从真空射入某种介质,入射角的 与折射角的 之比叫做介质的折射率,
2、公式为 n= .实验和研究证明,某种介质的折射率等于,正弦,正弦,光于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度 v之比,即n= . (2)临界角:折射角等于90时的入射角,称为临界 角.当光从折射率为n的某种介质射向真空(空气) 时发生全反射的临界角sinC= . (3)全反射的条件:光从 介质射向 介 质;入射角大于或等于临界角. 5.光的干涉和衍射 (1)光的 现象和 现象证明了光的波动 性, 光的偏振现象说明光波为 .相邻两明条 纹(或暗纹)间的距离与波长成正比,即x= , 利用双缝干涉实验可测量光的 .,光密,光疏,干涉,衍射,横波,波长,(2)干涉和衍射的产生条件 双缝干涉产生明暗条
3、纹的条件:屏上某点到双缝 的路程差等于波长的 倍时,该点干涉加强出 现亮条纹;当路程差等于半波长的奇数倍时,该点 干涉减弱出现暗条纹. 发生明显衍射的条件:阻碍物或小孔的尺寸跟光 的波长 或比光的波长小. 思 路 方 法 1.光线通过平板玻璃砖后,不改变光线 及 光束性质,但会使光线发生侧移,侧移量的大小跟 入射角、折射率和玻璃砖的厚度有关.,整数,差不多,行进方向,2.对几何光学方面的问题,应用光路图或有关几何图 形进行分析与公式配合,将一个物理问题转化为一 个几何问题,能够做到直观、形象、易于发现隐含 条件.,题型1 对光学基本内容的理解 例1 (2009内江市第三次模拟) 以下说法正确的
4、是 ( ),图8-2-1,A.在如图8-2-1所示的双缝干涉现象中,当两缝间的 距离以及挡板和屏的距离一定时,红光的相邻条纹 间距比蓝光的相邻条纹间距小 B.不同的色光在同种介质中的波长是不同的,但是, 同种色光在不同的介质中的波长是相同的 C.市场上烤制鸡鸭等肉类食品的“远红外烤箱”,其 加热作用主要是靠红外线来实现的 D.在电磁波谱中,不同的电磁波,产生的机理不同,其 中,无线电波是振荡电路中的自由电子的周期性运 动产生的,解析 由x= 知,波长越长的光其条纹间距越大, A错;不同色光的频率相同,由v=f知波长不同,而不同介质中同种色光的光速不同,频率相同,由v=f知同种色光在不同介质中的
5、波长一定不同,B错;红外线有热作用,C对,D正确. 答案 CD,1.考纲中很多级的考点都是对电磁波和光的本性的认知要求,复习时要紧扣考点复习教材,熟练对概念和规律的把握. 2.复习中要根据考纲中的考点列出有关的知识条目进行比较和归纳,加深记忆和理解.,预测演练1 (2009绍兴市质量调测) 如图8-2-2所示,水下光源S向水面A点发射一束 光线,折线光线分成a、b两束,则 （ ） A.A、b两束光相比较,a光的折射率较大 B.在水中a光的传播速度比b光传播速度小 C.若保持入射点A位置不变,将入射光线顺时针旋转, 则从水面上方观察,b光先消失 D.采用同一双缝干涉实验装置,分别以a、b光做光
6、源,a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距,图8-2-2,解析 根据光路可逆原理,n= ,ibia,r同,nbna, A错;由n= 知v= ,vbva,B错;由sinC= 知Cb Ca,b光临界角较小,b光先消失,C对;由n= 知= 知ba,D错.,答案 C,预测演练2 (2009平顶山许昌新乡第三次调研)太 赫兹辐射是指频率从0.3 THz到10 THz(1 THz= 1012 Hz),波长介于无线电波中毫米波与红外线之间 的电磁波,辐射所产生的T射线在物体成像、医疗诊 断、环境检测、通讯等方面具有广阔的应用前景.目,前科学家研制出以红外线激光器为基础的首台可产 生4.4 THz的T射线激
7、光器,从而使T射线的有效利用 成为现实.关于4.4 THz的T射线,下列说法正确的是 （ ） A.它的波长比可见光长 B.与可见光相比,T射线更不容易发生衍射现象 C.它是原子内层电子受到激发后产生的 D.与X射线相比,T射线更容易表现出波动性,AD,题型2 有关折射率的理解和计算 例2 (2009烟台市高考适应性练习三) 一足够大的水池内盛有某种透明液体,液体的深度为H,在水池的底部中央放一点光源,其中一条光线以30入射角射到液体与空气的界面上,它的反射光线与折射光线的夹角为105,如图8-2-3所示.求:,图8-2-3,(1)这种液体的折射率. (2)液体表面亮斑的面积.,解析 (1)由图
8、知,入射角 1=30,折射角 2=45 n= = =1.414 (2)若发生全反射,入射角C应满足 sinC= C=45 亮斑半径R=HtanC=H 亮斑面积S=H2,解题关键 1.求折射率时,n= . 2.当 1逐渐增大到 1=C时,折射光线消失发生全反射.,答案 (1)1.414 (2) H2,折射率反映了介质改变光传播方向程度的大小.其表达式为n= ,一般情况下,求折射率问题要规范画出光路,找到光在一个介面处的入射角和折射角.,预测演练3 (2009长春、哈尔滨、 沈阳、大连四市第三次联考) 如图 8-2-4所示,直角三棱镜ABC的一个 侧面BC紧贴在平面镜上,BAC=.,图8-2-4,
9、从点光源S发出的细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上,适当调整入射光SO的方向,当SO与AC成角时,其折射光与镜面发生一次反射,从AC面射出后恰好与SO重合,则此棱镜的折射率为 ( ),解析 只有从AC面发生折射后的光线 与BC面垂直才有可能从AC面射出后恰 好与SO重合,光路如右图所示.n= .,A,题型3 全反射及光路问题 例3 (2009四川21) 如图8-2-5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= .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
10、真空中的光速为c,则 ( ) A.n可能为 B.n可能为2 C.t可能为 D.t可能为,图8-2-5,解析 紧贴内圆入射的光线到达界面时入射角最小, 由已知条件可知该入射角为45,所以该材料折射率 的最小值为 ,A、B正确;光在该介质中通过的最小 路程为4r,所以光传播时间的最小值为 , C、D错 误. 答案 AB,1.当光从光密介质进入光疏介质时,如果入射角大于临界角,光要发生全反射.解决此类问题时,首先要根据n= 求C. 2.对几何光学问题,规范的做好光路是解决问题,的关键,特别应注意法线作为辅助线的作用,通过作图构建几何三角形,然后利用几何知识求解.,预测演练4 在桌面上有一个倒立 的玻
11、璃圆锥,其顶点恰好与桌面接 触,圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂 直,过轴线的截面为等边三角形, 如图8-2-6所示.有一半径为r= 0.1m的圆柱形平行光束垂直入射到 圆锥的表面上,光束的中心轴与圆锥的轴重合.已知玻璃的折射率为n=1.73.则: (1)通过计算说明光线1能不能在圆锥的侧面B点发生全反射?,图8-2-6,(2)光线1经过圆锥侧面B点后射到桌面上某一点所用的总时间是多少?(结果保留三位有效数字),解析 (1) sinC=1/n C=arcsin /3 arcsin /2=60 因为60C 所以,光线1能在圆锥的侧面B点发生全反射. (2)根据几何关系知BE=EF= 所以,总时间t=
12、 1.5810-9s.,答案 (1)能 (2)1.5810-9s,题型4 光学实验 例4 (2009杭州市模拟三) 一块玻璃砖有两个相互平行的表面,其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面).现要测定此玻璃的折射率,给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P1、 P2、P3、P4)、带有刻度的直角三 角板、量角器.实验时,先将玻璃 砖放到白纸上,使上述两个相互平 行的表面与纸面垂直.在纸面上画出直线aa和bb,aa表示镀银的玻璃表面,bb表示另一表面,如图8-2-7所示.然后,在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如图).用P1、P2的连线表示入射光线.,图8-2-7,(1)为了测量折射率
13、,应如何正确使用大头针P3、P4？ (2)试在题图中标出P3、P4的位置.然后,移去玻璃砖与大头针.试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角1与折射角2.简要写出作图步骤. (3)写出用1、2表示的折射率公式为n= .,解析 (1)如右图所示,在bb一侧观察P1、P2(经bb折射、aa反射,再经bb折射)的像,在适当的位置插上P3,使得P3与P1、P2的像 在一条直线上,即让P3挡住P1、P2 的像;再插上P4,让它挡住P2(或P1) 的像和P3,P3、P4的位置如图所示. (2)过P1、P2作直线与bb交于O;,过P3、P4作直线与bb交于O; 利用刻度尺找到OO的中点M; 过
14、O点作bb的垂线CD与aa相交于C,过M点作bb的垂线MN与aa相交于N,如图所示,连接ON; P1OD=1,CON=2 (3)由折射率的定义可得n=,答案 (1)、(2)见解析 (3)n=,预测演练5 (2009台州市第二次调考)用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住.接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3及P1和P2的像.在纸上已标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图8-2-8所示(O为两圆弧圆心,图中已画出经过P1=
15、P2点的入射光线),图8-2-8,(1)在图上补画出所需的光路. (2)为了测出玻璃砖的折射率,需要测量入射角和折射角,请在图中的AB分界面上画出这两个角. (3)用所测物理量计算折射率的公式n= .,答案 (1)、(2)如下图所示 (3),预测演练6 (2009哈师大附中第三次模拟)某同学在 “测定光波的波长”实验中,实验装置如图8-2-9甲所 示,使用的双缝间距为0.025 cm.实验时,首先调节单 缝屏和双缝屏的中心,使之位于遮光筒的中心轴线上, 并使单缝屏和双缝屏竖直且互相平行.当屏上出现了 干涉图样后,通过测微目镜(与螺旋测微器原理相似, 手轮转动一周,分划板前进或后退0.500 m
16、m)观察第一 条亮纹的中心位置如图乙(a)所示,其读数为 mm;第五条亮纹的中点位置如图乙(b)所示,其读数为 mm;测出双缝与屏的距离为50.00 cm,则待测 光的波长= nm.(波长结果保留四位有效数字),图8-2-9,答案 1.128(1.1271.129) 5.880 594.0(593.9或594.1),1.(2009福州模拟)对下列自然现象的光学原理说 法中,正确的是 ( ) A.彩虹是由光的衍射形成的 B.海市蜃楼是由光的折射和全反射形成的 C.肥皂泡呈现的彩色是由光的干涉形成的 D.路面水坑的油膜出现彩色是由光的色散形成的 2.(2009陕西师大附中第五次模拟)用一个半径很 大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触,用平行单色 光垂直入射于凸透镜的平表面时(如图8-2-10甲), 从反射光中可以看到接触处点为一暗点,其周围为,BC,一些明暗相间的单色圆圈(如图乙).这些同心圆圈叫做牛顿环.则以下说法正确的是 （ ）,
