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1、智能培训学校 高二物理光学 几 何 光 学 光的反射与折射一光的反射1反射现象：2反射定律：S例1如图所示，画出人眼在S处通过平面镜可看到障碍物后地面的范围。二、光的折射 1折射现象2折射定律3折射率n：同一介质对不同频率的光具有不同的折射率， w折射率随光的频率的增大而增大。例2一半径为R的1/4球体放置在水平面上，球体由折射率为的透明材料制成。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。求出射角q。123456789ABCACB例3如图所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC，两者的AC面是平行放置的，在
2、它们之间是均匀的未知透明介质，一单色细光束O垂直于AB面入射，在图示的出射光线中（ ） A1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能 B4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能 C7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能 D只能是4、6中的某一条三、测定玻璃的折射率1实验目的：2实验原理 3实验器材 白纸，图钉，大头针，直尺，铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖。4实验步骤及调整安装5数据处理及误差分析 例4某同学在测定一厚度均匀的圆柱形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与玻璃圆柱同半径的圆，圆心为0，将玻璃圆柱平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合，在玻璃一侧竖直插两枚大头针P1和P2，在另一侧再先后
3、插两枚大头针P3和P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针P4、P3和P2、P1的像恰好在一条直线上，移去玻璃圆柱和大头针后，在白纸上得到如图3-91所示，在图中画出： 沿P1、P2连线方向的入射线通过圆形玻璃后的传播方向； 光线在玻璃内的传播方向； 在光线的入射点作法线，标出入射角和折射角； 写出计算玻璃折射率的公式(不必计算)。例5 在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中： (1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa和bb后，不自觉地碰了玻璃砖使它向aa方向平移了少许，如图3-84所示。则他测出的折射率值将_(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)； (2)乙同学在画界面时，不自觉地将两界面a
4、a、bb间距画得比玻璃砖宽度 大些，如图3-85所示，则他测得折射率_(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。 例4某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误。但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa与bb不平行，如图3-83所示。则： AP1P2与P3P4两条直线平行 BP1P2与P3P4两条直线不平行 C他测出的折射率偏大 D他测出的折射率不受影响 四www.ks5u.四全反射1全反射：2产生条件：3临界角：4全反射现象的应用：光导纤维 全反射棱镜例5 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
5、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例5如图，一透明半圆柱体折射率为，半径为R、长为L。一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，从部分柱面有光线射出。求该部分柱面的面积S。考点3。光的色散直角棱镜）：当光线从一直角边垂直射入时，在斜边发生全反射，从另一直角边垂直射出。当光线1三棱镜横
6、截面为三角形的三棱柱透明体称三棱镜。2三棱镜对光线的作用： 光密三棱镜：当光线从一侧面射入，从另一侧面射出时，光线两次均向底面偏折。 光疏三棱镜：当光线从一侧面射入，从另一侧面射出时，光线两次均向顶角偏折。 全反射棱镜（等腰垂直于斜边射入时，在两直角边发生全反射后又垂直于斜边射出。3三棱镜成像：当物体发出的光线从三棱镜的一侧面射入，从另一侧面射出时，逆着出射光线可以看到物体的虚像。4光的色散白光通过三棱镜后，出射光束变为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光束。由七色光组成的光带叫做光谱。这种现象叫做光的色散。色散的实质是由于各种色光在同一介质中传播的速率不同，或同一介质对不同色光的折射率不同而引起
7、的。注 ：（1）光的频率（颜色）由光源决定，与介质无关；（2）同一介质中，频率越大的光折射率越大；（3）n=c/v。正确应用以上几点就能准确地判断有关色光在介质中的传播速度、波长、折射光线的偏折程度等问题。 光的干涉、衍射、和偏振 真题品析知识：干涉条纹间距规律例1（09年上海物理）10如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大可改用长更_（填长、短）的单色光，或是使双缝与光屏间的距离_（填增大、减小）。解析：依据双缝干涉条纹间距规律，可知要使干涉条纹的间距变大，需要改用波长更长的单色光，应将增大双缝与屏之间的距离L。答案：长，增大。点评：对同一装置，干涉条纹间距与波长成正比热点关注
8、知识：光的干涉的应用例2。（09年福建卷）13. 光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是A. 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C. 在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象解析：用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，A错；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射形成的色散现象，B错；在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，C错；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，D对。答案：D点评：掌握各种物理现象形成的原理2、知
9、识网络考点1. 光的干涉.1光的干涉现象：在相干光叠加区域，有的位置光强度始终增强，有的位置光强度始减弱，出现光强度随这间重新分布的现象。2光的相干条件：两束光的频率相同，振动方向相同，在叠加区域相位差恒定3杨氏双缝干涉实验（必须是相干光源）. 产生双缝干涉的条件：，且振动情况完全相同.缝产生的光相当于光源的作用.产生亮暗条件是（亮），（暗）两条亮纹或暗纹之间的距离=条纹间距是相等的，0级亮纹与1级亮纹，1级亮纹与2级亮纹都相差一个波长，而相邻级的暗纹之间相差半个波长. 其实第n级就相当于波长的几倍.4薄膜干涉：两个相干光源是薄膜的两条反射光产生的现象.单色平行光照楔形薄膜时呈现明暗相间条纹.
10、因为d的不同造成的不同，因此有此d可能就使为波长整数倍，有的d可能使为半波长奇数倍，而呈现明暗相间条纹用复色光照射时，则出现彩色条纹.用白光作光源时，由于不同色光波长不同，在某一厚度d处只能是某一种色光相强而成为这种色光的亮条纹，旁边另一厚度处只能是另一种色光强而成为另一色光的亮条纹，这样在不同厚度d处，为不同波长的色光的亮条纹，从而形成彩色条纹增透膜是干涉的应用之一，由于“增透”只使两反射光相消，一定的d只能使一定的波长的光相消，我们常见的涂有增透膜的光学元件，是在自然光条件下增透，通常控制增透膜的厚度，使它对黄、绿光满足“增透”，而其他色光（红、橙、蓝、靛、紫）不能满足“增透”.因此从入射
11、光方向看上去呈现其他色光形成的淡紫色.薄膜干涉应用之二是检查平面是否平整.考点2.光的衍射1现象：光绕过障碍物的现象。2意义：光的衍射现象进一步表明光是波。3条件：从理论上讲衍射是无条件的，但需发生明显的衍射现象，其条件是阻碍物（或孔）的尺寸与光波可比（接近光波长或小于光波长）。4单缝衍射：光通过单缝照射到屏上时，屏上将出现“有明有暗，明暗相间”的衍射条纹，与双缝干涉的干涉条纹不同的是：干涉条纹均匀分布，而衍射条纹的中央明纹较宽，较亮。5泊松亮斑：1818年法国物理学家菲涅耳提出光的波动理论；数学家泊松推算出在圆板阴影的中心应有一个亮斑（即著名的泊松亮斑），后被实验证实，即说明泊松亮斑是由光的
12、衍射形成。）6应用：用衍射光栅测定光波波长注：光的干涉和光的衍射都表明光具有波动性.光波衍射中有干涉；干涉中有衍射.考点3光的偏振现象1光是横波，是电磁波，场强E和磁感强度B的振动方向均与波传播的方向垂直所以光有偏振现象2自然光：在光波传播方向垂直的平面内光振动(指E的振动)沿各个方向振动强度都_的光如由太阳、电灯等普通光源发出的光3偏振光：在光波传播方向的垂直平面内，只有沿着一个特定的方向振动的光如自然光经一偏振片作用后的光，再如自然光射到两介质分界面时同时发生反射和折射(反射角和折射角和为900时)，反射光线和折射光线是光振动方向互相垂直的偏振光4应用：利用偏振滤光片摄影、观看立体电影等光
13、的衍射单缝衍射实验.考点4。激光的特点1激光是一种人工产生的相干光.2激光的平行度非常好.3激光的亮度高.注意：激光只是某种特定波长的光，而白炽灯光是有一切波长的光.4广泛应用：产生明显的干涉图象(频率单一相干性好)利用激光通过光导纤维实现通讯(利用相于性好进行“调制”)激光雷达测距测速(平行度好，结合多普勒效应)VCD、CD唱机，电脑光驱(平行度好)医学上“激光刀”(光强度大)受控核聚变(光强大、能量集中)3、复习方案基础过关重难点：光的干涉条件例3在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹若在双缝中 的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝 前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，这时( )A只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在 C
