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1、秦安一中 2010-2011 学年度二轮复习了物理学案编写 ：胥红斌魏守志编审 ：安国林郑智顺尹明德张五奎使用时间 ：2011 年 3 月 16 日-20 日光学专题第一课时基础知识1.光的传播：光在同种均匀介质中沿直线传播.小孔成像、影子、日食、月食等光现象都是光沿直线传播的结果.光在真空中的速度 c=3108 m/s，在其他介质中的速度都小于c.2.本影和半影：点光源在物体背后形成的影区是完全黑暗的，属于本影区 .如果不是点光源，则在物体背后形成的影区将有所不同.如图 1411 所示， A 区域中日光灯发出的光完全射不到，属于本影区 .B、C、D 区域只能受到部分光线的照射，属于半影区.
2、日食和月食的成因就可利用上图加以简单的说明：若日光灯相当于太阳，遮光板相当于月亮，则当地球上的人位于A 区域时看到的就是日全食；位于 B、D 区域时看到的就是日偏食；位于 C区域时看到的则是日环食.1.光线从一种介质射到另一种介质的界面上再返回原介质的现象称为反射现象.光的反射现象遵守反射定律：反射光线总是在入射光线和法线决定的平面内；反射光线、入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角.在反射现象中，光路是可逆的.2.平面镜就是利用光的反射定律来控制光路和成像的光学器件.物体在平面镜内可成与物等大的正立虚像，物、像关于镜面对称.在进行平面镜成像作图时，通常先根据物、像对称的特点确定像的位置，再补
3、画必要的入射光线和反射光线.1.平行光束照射到光滑平面上时会发生镜面反射，照射到粗糙面上时会发生漫反射.但在漫 反射现象中，对每条光线而言，仍遵守反射定律.2.物点经平面镜所成的像为物点投射到平面镜上的所有光线经平面镜反射后光线反向延长线的会聚点 .因而在用遮光板将由物点射向平面镜的光线不全部挡住的情况下，物体经平面镜仍能成像 .通过平面镜看虚像的情况就像通过与平面镜等大的“窗口”看窗外物体一样.具体观察范围为由点和平面镜的边缘连线所限定. 基础知识1光线从一种介质进入另一种介质，传播方向发生改变的现象，叫做光的折射现象.光的折射现象遵守折射定律：折射光线在入射光线和法线决定的平面内；折射光线
4、、入射光线分居法线两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比2光从真空射入某种介质，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做介质的折射率.表示为：图 14 1nsinisinr.实验证明，介质的折射率等于光在真空中与在该介质中的传播速度之比：ncv.两种介质相比较，折射率较大的介质叫作光密介质，折射率较小的介质叫做光疏介质. 3 光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象称为全反射现象.发生全反射1.2.入射角大于或等于临界角.(光线从某种介质射向真空或空气时的临界角为：C arcsinn1.) 41.光线照射到棱镜的一个侧面上时，经两个侧面折射后，出射光线向棱镜的底边偏折.物体 经棱镜所
5、成的虚像的位置比物体实际位置向顶角方向偏移.2.白光通过棱镜折射后会发生色散现象.光的色散现象表明：(1)白光为复色光；(2)同一介质对不同色光的折射率不同，不同色光在同一介质中传播速度不同. 难点辨析1.在运用光的折射定律作光路图和解决实际问题时，首先要判断是否会发生全反射，在确定未发生全反射的情况下，再根据折射定律确定入射角或折射角.2.不同频率的色光在同一介质中传播时，该介质对频率较高的色光的折射率大，对频率较低的色光的折射率小.同一频率的色光在不同介质中传播时，频率不变，光速改变(v=c/n)，波长亦随之改变( 0n. 0为色光在真空中的波长).典型例题例 1某人手持边长为6cm 的正
6、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A5.5m B5.0m C4.5m D4.0m 【答案】 B 【 解 析 】 如 图 是 恰 好 看 到 树 时 的 反 射 光 路 ， 由 图 中 的 三 角 形 可得: 0.4m0.4m6cm眼睛距镜的距离眼睛距镜的距离树到镜的距离镜高树高 ，即 0.4m0.4m.06m0LH。人离树越远，视野越大， 看到树所需镜面越小，同理有 0.4m6m0.4m.05m0LH， 以上两
7、式解得L=29.6m，H=4.5m。例 2频率不同的两束单色光1 和 2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是A 单色光 1 的波长小于单色光2 的波长B 在玻璃中单色光1 的传播速度大于单色光2 的传播速度C 单色光 1 通过玻璃板所需的时间小于单色光2 通过玻璃板所需的时间D 单色光 1 从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2 从玻璃到空气的全反射临界角答案： AD 解析：由折射光路知，1 光线的折射率大，频率大，波长小，在介质中的传播速度小，产生全反射的临界角小， AD对， B错。sinsininr， 在玻璃种传播的距离为cosdlr， 传播速度为cv
8、n，所以光的传播事件为sin2 sinsincossin2ldidit vcrrcr，1 光线的折射角小，所经历的时间长，C错误。【命题意图与考点定位】平行玻璃砖的折射综合例 3如题 20 图所示， 空气中在一折射率为2的玻璃柱体， 其横截面是圆心角为90、半径为 R的扇形 OAB，一束平行光平行于横截面，以45入射角照射到OA 上， OB 不透光，若只 考 虑 首 次 入 射 到 圆 弧AB上 的 光 ， 则AB上 有 光 透 出 部 分 的 长 度 为眼睛树 的 像树A 16R B 14R C 13R D 512R答案 ：B 【解析】根据折射定律， rsin45sin2可得光进入玻璃后光线
9、与竖直方向的夹角为30。过 O的光线垂直入射到AB界面上点C 射出， C 到 B 之间没有光线射出；越接近A 的光线入射到AB界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大，根据临界角公式 21sinC得临界角为45，如果AB 界面上的临界点为D，此光线在AO 界面上点E 入射，在三角形ODE中可求得OD 与水平方向的夹角为180-（120+45） =15，所以A到 D 之间没有光线射出。由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为90-（30+15） =45，为14R。例 4一棱镜的截面为直角三角形ABC，A=30o，斜边 ABa。棱镜材料的折射率为n=。在此截面所在的平面内，一条光线以45o的入射
10、角从AC边的中点M 射入棱镜射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）。解析 ：设入射角为i ，折射角为r ，由折射定律得sinsinin r由已知条件及式得030r如果入射光线在法线的右侧，光路图如图1 所示。设出射点为F，由几何关系可得38AFa即出射点在AB边上离 A点38a的位置。如果入射光线在法线的左侧，光路图如图2 所示。设折射光线与AB的交点为 D。由几何关系可知，在D点的入射角060设全发射的临界角为c，则1sincn由和已知条件得045c因此，光在D点全反射。设此光线的出射点为E ，由几何关系得DEB=090a2BDAF0sin30BEBD联立式得18BEa即出射点在BC
11、边上离 B点18a的位置。 课堂练习1、某水池，实际深h，垂直水面往下看，其视深为多少？(设水的折射率为n)2、为了在竖直悬挂的穿衣镜前看到自己的全身，试分析：平面镜至少得多高?这时镜的最高点或者最低点应在什么位置?图 141 2 【思考】(1)在题设的条件下，上述结论与人到平面镜的距离是否有关?如果人和地面不垂直呢 ?2)如果不考虑人的两眼之间的距离，为了从镜中看到自己的整个身宽，平面镜的宽度至少多大?若考虑人两眼间距，其光路图又该如何作?(3)当人以 v 的速率相对于平面镜靠近或者远离时，像的速率如何 ?人相对于像的速率又如何? 在此过程中，像的大小是否变?(4)如果甲能从平面镜中看到乙的
12、眼睛的像，那么乙是否能看到甲的眼睛的像?3.一个人站在离平面镜5 m 远的地方，沿着与镜面垂直的方向，以1.0 m/s2的加速度由静止匀加速靠近平面镜，经2 s，人相对于自己虚像的速度及人与虚像的距离应是（A.4 m/s,3 m B.4 m/s,6mC、.2 m /s ，3mD.2 m/s,6m 当 i 45无论入射角i 是多大，折射角r 都不会超过45欲使折射角r=30，应以i=45当入射角i=arctan 时，反射光线跟折射光线恰好互）A. B.C.D.4.某种色光在传播过程中，下面说法正确的是（A.B.C.D. 课后练习1.两井口大小和深度相同的井，一口是枯井，一口是水井（水面在井口之下
13、），两井底都各 ）A.B.C.D.2、abc 为全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，如图14211 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）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abB.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abC.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abD.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ab3、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，R2r。现有一束单色光垂直于水平端面A
14、 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 2 C.t可能为2 2rcD、t 可能为4.8rc4、如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60。己知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为( ) A2B1.5 C3D 2 图 1422 图 1426 图 14 211 第二课时光的本性 基础知识1.双缝干涉： 在用单色光做双缝干涉实验时，若双缝处光的振动情况完全相同，则在光屏上距双缝的路程差为光波波长整数倍的地方出现明条纹；光屏上距
15、双缝的路程差为光波半波长的奇数倍的地方出现暗条纹. 出现亮条纹条件:).4 .2.0( 2nns出现暗条纹条件：).3.2.1)(12(2nns理论和实验都证明，在实验装置不变的条件下，干涉条纹间距(相邻两条明条纹中心或相邻两条暗条纹中心间的距离)跟波长成正比.所以从红光到紫光的干涉条纹间距将越来越小，在用白光做双缝干涉实验时，除中央亮条纹为白色外，两侧均为彩色的干涉条纹.2.薄膜干涉：光照射到薄膜上时，被膜的前、后表面反射的两列相叠加，也可发生干涉现象.若入射光为单色光，可形成明暗相间的干涉条纹；若入射光为白光，可形成彩色的干涉条纹.利用双缝干涉可以精确测定光的波长，而薄膜干涉常用于检查平面
16、质量和镜头的增透膜.3、增透膜发生相消干涉，其厚度是绿光在增透膜中波长的1/4。光离开直线路径而绕到障碍物阴影里的现象叫做光的衍射现象.只有在障碍物或孔的尺寸比光的波长小，或者跟波长差不多的条件下，才能发生明显的衍射现象 .著名的泊松亮斑就是典型的光的衍射现象.1.麦克斯韦电磁理论认为光是一种电磁波. 非均匀变化的磁场会产生电场，非均匀变化的电场周围会产生磁场赫兹用实验证实了光的电磁本性.2.电磁波按波长由大到小的顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、 射线 .其产生机理、性质差别、用途等可概括如下表：波谱无线电波红外线可见光紫外线X 射线射线产生机理振荡电路中自由电子运动原子外层电子受激发原子内层电子受激发原子核受激发特性波动性强热效应引起视觉化学作用、光效应、杀菌贯穿作用强贯穿本领最强应用无线电技术加热、遥感照明摄影感光技术医用消毒检查探测医用透
