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1、选修3-4第三讲 光,2. 光线: 沿着光的传播方向作一条线叫做光 线. 在光线上标明箭头, 表示光的传播方向.,1. 介质: 光能够在其中传播的物质.,一、光的直线传播,3. 光的直线传播:,2)实例: 影、日食和月食的形成, 小孔成像.,1)条件: 光在同一均匀介质中传播.,由于光的直线传播、当光遇到不透明物体 时, 物体向光的表面被照明, 在背光面的后方形 成一个光线照不到的黑暗区域, 形成影.影分本影和半影:本影: 光源的光线完全照不到的区域. 半影: 光源的一部分光线照射的区域. 若光源为非点光源时, 将形成本影和半影.,影子的形成,【例1】一路灯距地 面的高度为h，身高为l 的人以
2、速度v匀速行走， 如图11-3-4所示。 (1)试证明人的头顶的影 子做匀速运动； (2)求人影的长度随时间的变化率。,答案：（1）见解析,解析：,【题组突破1】如图所示，在A点有一个小球， 紧靠小球的左方有一个点光源S.现将小球从A 点正对着竖直墙平抛出去，打到竖直墙之前， 小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是 ( ) A.匀速直线运动 B.自由落体运动 C.变加速直线运动 D.匀减速直线运动,【题组突破1】如图所示，在A点有一个小球， 紧靠小球的左方有一个点光源S.现将小球从A 点正对着竖直墙平抛出去，打到竖直墙之前， 小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是 ( ) A.匀速直线运动 B
3、.自由落体运动 C.变加速直线运动 D.匀减速直线运动,A,由于光的直线传播、当光遇到不透明物体 时, 物体向光的表面被照明, 在背光面的后方形 成一个光线照不到的黑暗区域, 形成影.影分本影和半影:本影: 光源的光线完全照不到的区域. 半影: 光源的一部分光线照射的区域. 若光源为非点光源时, 将形成本影和半影.,影子的形成,1. 反射定律 反射光线总是在入射光线和法线所决 定的平面内 反射光线和入射光线分居在法线两侧 反射角等于入射角,二、光的反射,注意:在反射现象中光路可逆.镜面反射和漫反射都遵循反射定律.,成像特点: 成等大、正立的虚像, 物和 像关于镜面对称.平面镜成像作图技巧: 确
4、定平面镜成像观察范围的方法: 若要 看到物体在平面镜中的像，则需要借助边界光 线, 边界光线的公共部分, 即为完整的观察范围.,2. 平面镜 平面镜是利用光的反射定律来控制光路和 成像的光学仪器，它不会改变光束会聚和发散 的性质.,补充1. 检查视力时，人与视力表之间 的距离应为5m。现因屋子太小而使用了一 个平面镜(如图所示)，视力表到平面镜的距 离为3m，那么人到镜子的 距离应为_m，若视力表 全长0.8m，则视力表在镜 中的像的长度为_m。,即学即用,补充1. 检查视力时，人与视力表之间 的距离应为5m。现因屋子太小而使用了一 个平面镜(如图所示)，视力表到平面镜的距 离为3m，那么人到
5、镜子的 距离应为_m，若视力表 全长0.8m，则视力表在镜 中的像的长度为_m。,即学即用,2,补充1. 检查视力时，人与视力表之间 的距离应为5m。现因屋子太小而使用了一 个平面镜(如图所示)，视力表到平面镜的距 离为3m，那么人到镜子的 距离应为_m，若视力表 全长0.8m，则视力表在镜 中的像的长度为_m。,即学即用,2,0.8,【例2】（2010全国卷I）某人手持边长 为6cm的正方形平面镜测量身后一棵树的高 度。测量时保持镜面与地面垂直，镜子与眼 睛的距离为0.4m。在某位置时，他在镜中恰 好能够看到整棵树的像；然后他向前走了6.0 m，发现用这个镜子长度的5/6就能看到整棵 树的像
6、。这棵树的高度约为（ ） A.4.0m B.4.5m C.5.0m D.5.5m,【例2】（2010全国卷I）某人手持边长 为6cm的正方形平面镜测量身后一棵树的高 度。测量时保持镜面与地面垂直，镜子与眼 睛的距离为0.4m。在某位置时，他在镜中恰 好能够看到整棵树的像；然后他向前走了6.0 m，发现用这个镜子长度的5/6就能看到整棵 树的像。这棵树的高度约为（ ） A.4.0m B.4.5m C.5.0m D.5.5m,B,P175T2.(2009全国卷I)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11-3-6所示。物体在左镜所成的像中从
7、右 向左数的第三个像与物体的距离是（ ） A.24m B.32m C.40m D.48m,P175T2.(2009全国卷I)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11-3-6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.24m B.32m C.40m D.48m,B,折射光线和入射光线分别位于法线两侧,折射光线、入射光线、法线在同一平面内,1、光的折射定律：,折射现象中, 光路可逆,1 真空中角度2 介质中角度,c 真空中光速v 介质中光速,注: 任何介质的折射率n均大于1,2、折射率n:,对折射率的理解:,
8、1. 在光的折射现象中, 折射角随着入 射角的变化而变化, 而两角的正弦值之比 （折射率）是个常数,2. 对于不同的介质, 折射率的值不同,3. 折射率是由介质本身和光的频率共 同决定. 它取决于光在介质中传播的速度,补充2. 如图所示，光线 以入射角1从空气射向 折射率n= 的玻璃表面。 (1)当入射角1=45时，反射光线与 折射光线间的夹角为多少？ (2)当入射角1为多少时，反射光 线与折射光线垂直。,即学即用,补充2. 如图所示，光线 以入射角1从空气射向 折射率n= 的玻璃表面。 (1)当入射角1=45时，反射光线与 折射光线间的夹角为多少？ (2)当入射角1为多少时，反射光 线与折射
9、光线垂直。,即学即用,105,补充2. 如图所示，光线 以入射角1从空气射向 折射率n= 的玻璃表面。 (1)当入射角1=45时，反射光线与 折射光线间的夹角为多少？ (2)当入射角1为多少时，反射光 线与折射光线垂直。,即学即用,105,【延伸思考】,上题中，若光由玻璃射入空气 中，入射角为多大时，折射光线与 反射光线垂直？,【延伸思考】,上题中，若光由玻璃射入空气 中，入射角为多大时，折射光线与 反射光线垂直？,3.有人在游泳池边上竖直向下观察池 水的深度，看上去池水的视深约为h，已 知水的折射率n=4/3，那么，水的实际深 度约为多少？,补充3 视深与实深问题,3.有人在游泳池边上竖直向
10、下观察池 水的深度，看上去池水的视深约为h，已 知水的折射率n=4/3，那么，水的实际深 度约为多少？,补充3 视深与实深问题,2. 光疏介质和光密介质是相对的.,1. 折射率较小光疏介质, 折射率 较大光密介质.,(一) 光疏介质和光密介质：,(二) 全反射：,光从光密介质进入光疏介质;,入射角等于或大于临界角.,(三) 发生全反射的条件：,光由光密介质射入光疏介质时, 折射 角等于90（刚好发生全反射）时的入射 角叫做临界角.（临界角用C 表示）,(适用于从介质射向真空或空气发生全反 射时临界角的计算),由折射定律得:,(四) 临界角,【例3】如图所示，一立方 体玻璃砖，放在空气中，平行
11、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，若全反射临界角为42，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 应满足何条件？,题型三 光的全放射和临界角,【例3】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，若全反射临界角为42，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何条件？,题型三 光的全放射和临界角,(1)不能,【例3】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，若全反射临界角为4
12、2，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何条件？,题型三 光的全放射和临界角,(1)不能,【例3】(2011南京模拟)如图 11-3-7所示，玻璃棱镜ABCD 可以看成是由ADE、ABE、 BCD三个直角三棱镜组成。 一束频率为5.31014Hz的单 色细光束从AD面入射，在棱 镜中的折射光线如图12-3-7中 ab所示，ab与AD面的夹角a=60。已知光在 真空中的速度c=3108m/s，玻璃的折射率n= ，求：,(1)这束入射光线的入射角是多大? (2)光在棱镜中的波长是多大? (3)该束光线第一次从CD面出射时的折射角。,答案： （1）45 （
13、2）4.010-7m （3）45,3.(2010湖南高考)如图 11-3-8，一个三棱镜的 截面为等腰直角ABC， A为直角。此截面所 在平面内的光线沿平行 于BC边的方向射到AB 边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能 发生全反射。该棱镜材料的折射率为（ ）,3.(2010湖南高考)如图 11-3-8，一个三棱镜的 截面为等腰直角ABC， A为直角。此截面所 在平面内的光线沿平行 于BC边的方向射到AB 边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能 发生全反射。该棱镜材料的折射率为（ ）,A,4.如图11-3-9所示，有一束平 行于等边三棱镜截面ABC的 单色光从空气射向E点，并 偏折到F点。
14、已知入射方向 与边AB的夹角为=30， E、F分别为边AB、Bc的中 点，则（ ） A.该棱镜的折射率为 B.光在F点发生全反射 C.光从空气进入棱镜，波长变小 D.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行,4.如图11-3-9所示，有一束平 行于等边三棱镜截面ABC的 单色光从空气射向E点，并 偏折到F点。已知入射方向 与边AB的夹角为=30， E、F分别为边AB、Bc的中 点，则（ ） A.该棱镜的折射率为 B.光在F点发生全反射 C.光从空气进入棱镜，波长变小 D.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行,AC,1、光导 纤维,(五) 应用和实例：,2、海面上的蜃景,3、沙漠里的蜃景,横截面
15、为三角形或梯形的三棱镜, 简称棱镜.,(一) 棱 镜,1. 光密三棱镜：,2. 光疏三棱镜：,棱镜产生的虚像,我们可以看到 物体的彩色的 虚象, 这比物体 的实际位置向 顶角方向偏移 (光密三棱镜),3、棱镜成像,眼,像,物,SinC=1/n=2/3 C为42,4、全反射棱镜,横截面是等腰直角三角形的棱镜叫 全反射棱镜.,不同颜色的光按一定规律排列而形成 的彩色亮带叫光谱.,白光是各种单色光组成的复色光.,1. 光谱,白光通过三棱镜后 会发生色散, 形成红、 橙、黄、绿、蓝、靛、 紫各色组成的光带,(二) 光的色散,2. 色散的产生的原因,(2)棱镜对各种色光折射率不同,(3)各种色光在同 一
16、介质中的速度不同,红光速度最大, 紫 光速度最小.,V=c/n,(1)白光是由各种单色光组成的复色光,各种色光以相同入射角射入同一棱镜:,小,大,小,大,大,小,3. 色散现象,【例4】abc为一全反射棱 镜，它的主截面是等腰直 角三角形，如图11-3-10所 示。一束白光垂直入射到 ac面上，在ab面上发生全 反射，若光线入射点O的位置保持不变，改 变光线的入射方向(不考虑自bc面反射的光 线)（ ） A.使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐 偏转，如果有色光射出ab面，则红光将首 先射出,B.使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐 偏转，如果有色光射出ab面，则紫光将首 先射出 C.使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐 偏转，红光将首先射出ab面 D.使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐 偏转，紫光将首先射出ab面,答案：A,5.白光通过三棱镜发生
