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1、振动与波、光学、原子物理(一)振动与波、光学知识网络1要点归纳一、振动与波单摆(1)特点：单摆是理想模型；单摆的回复力由重力沿圆弧方向的分力提供，当最大2g摆角10时，单摆的振动可看做简谐运动，其振动周期T2L(2)应用：计时器；测定重力加速度g，g二、振动图象与波动图象的区别与联系42LT2图象研究对象振动图象一个质点波动图象所有质点物理意义横轴上各点表示各个时刻，横轴上各点表示质点的平衡图象表示一个质点各个时刻位置，图象表示某一时刻各的位移情况个质点的位移情况图象形成的物理过程相当于顺序“扫描”的结果相当一次“拍照”的结果直接得出振幅、周期所能提供的信息可以算出频率可以判断出位移、加速度、
2、回复力间的变化关系三、机械波与电磁波机械波直接得出振幅、波长据波速、波长和频率(周期)的关系求其中一个量振动方向和传播方向的关系电磁波对象周期性变化的物理量传播研究力学现象位移随时间和空间做周期性变化传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关，分横波和纵波两种，传播机械能研究电磁现象电场E和磁场B随时间和空间做周期性变化传播不需要介质，在真空中波速总是c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系电磁波都是横波，传播电磁能特性v，都会发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应T产生由质点(波源)的振动产生无线电波由振荡电路产生光也是电磁波的一种，由原子能级跃迁发出四、平面镜成像1平面镜改变光的传播方向
3、，而不改变光的性质2平面镜成像的特点：等大、正立、虚像，物、像关于镜面对称3成像作图要规范化射向平面镜的入射光线和反射光线要用实线，并且要用箭头标出光的传播方向反射光线的反向延长线只能用虚线，虚线上不能标箭头在镜中的虚像是物体射到平面镜上所有光线的反射光线反向延长后相交形成的成像作图中，可以只画两条光线来确定像点法线既与界面垂直，又是入射光线与反射光线夹角的平分线平面镜转过一个微小的角度，法线也随之转过角度，当入射光线的方向不变时，反射光线则偏转2五、光的折射定律3sin1sin22临界角：使折射角等于90时的入射角，某种介质的临界角C用sinC计算邻两条亮条纹(或暗条纹)的间距x5物质波：任
4、何一个运动的物体(小到电子大到行星)都有一个波与它对应，波长(p1折射率：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角1的正弦与折射角2的正弦之比为定值n，叫做这种介质的折射率，表示为n实验和研究证明，某种介质的折射c率等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比，即nv2折射现象中光路是可逆的六、全反射和临界角1全反射的条件：(1)光从光密介质射向光疏介质；(2)入射角大于或等于临界角1n七、用折射定律分析光的色散现象在分析、计算光的色散时，要掌握好折射率n的应用及有关数学知识，着重理解两点：光的频率(颜色)由光源决定，与介质无关；在同一介质中，频率越大的光的折射率越大，c再应用nv
5、0等知识，就能准确而迅速地判断有关色光在介质中的传播速度、波长、入射光线与折射光线的偏折程度等问题八、光的波动性1光的干涉(1)干涉条件：两束光的频率相同，并有稳定的相位差(2)双缝干涉：两列光波到达某点的路程差为波长的整数倍时，该处的光互相加强，出现亮条纹；当到达某点的路程差为半波长的奇数倍时，该处的光互相削弱，出现暗条纹相Ld(3)薄膜干涉：从薄膜前后表面反射的两列波叠加产生的干涉应用：检查平面的平整度、增透膜等2光的衍射发生明显衍射的条件：障碍物的尺寸跟光的波长相近或比光的波长还小光的衍射条纹和干涉条纹不同泊松亮斑是光的衍射引起的3光的电磁说麦克斯韦提出“光是一种电磁波”的假设，赫兹用实
6、验验证了电磁说的正确性九、光的粒子性1光电效应(1)现象：在光的照射下物体发射电子(光电子)的现象(2)规律：任何金属都存在极限频率，只有用高于极限频率的光照射金属时，才会发生光电效应在入射光的频率大于金属的极限频率的情况下，从光照射到金属上到金属逸出光电子的过程，几乎是瞬时的光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与光的强度无关单位时间内逸出的光电子数与入射光的强度成正比12光电效应方程：2mvm2hW3光子说：即空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份的能量等于h(为光子的频率)，每一份叫做一个光子4光的波粒二象性：光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应表明光具有粒子性，因
7、此光具有波粒二象性hp为物体的动量)热点、重点、难点一、简谐运动的动力学问题4图61B例1如图61所示，一个弹簧振子在光滑水平面上的A、两点之间做简谐运动当振子经过最大位移处(B点)时，有块胶泥落在它的上面，并随其一起振动，那么后来的振动与原来相比较()A振幅的大小不变B加速度的最大值不变C速度的最大值变小D弹性势能的最大值不变二、简谐运动的图象、波的图象例2一列简谐横波以1m/s的速度沿绳子由A向B传播，质点A、B间的水平距离为3m，如图62甲所示若t0时质点A刚从平衡位置开始向上振动，其振动图象如图62乙所示，则B点的振动图象为图62丙中的()图62例3两列振幅、波长均相同的简谐横波，以相
8、同的速率沿相反方向在同一介质中传播图63所示为某一时刻两波的波形图，其中实线为向右传播的波，虚线为向左传播的波，a、b、c、d、e为五个等距离的质点则在两列波传播的过程中，下列说法中正确的是()图63A质点a、b、c、d、e始终静止不动B质点b、d始终静止不动C质点a、c、e始终静止不动D质点a、c、e以振幅2A做简谐运动三、平面镜成像问题例4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64甲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()5A24mB32m图64甲C40mD48m四、光的折射与全反射光学器材是由透明介质制成的，当光线从
9、空气照射到这些透明体的表面时，折射进入透明体，然后再发生其他的光学现象解这类问题用到的光学知识主要是反射定律、折射定律、全反射知识和数学中的几何知识1视深问题例5某水池的实际深度为h，若某人垂直水面往下看时，水池的视深为多少？(设水的折射率为n)2巧妙运用光路图解题和光学作图问题(1)解决几何光学的基本方法是：画出光路图，理解有关概念，灵活运用数学知识求解在反射和折射现象中，“光路可逆”是解决较复杂问题常用的思想方法注意：光路图的作法必须遵循反射和折射定律(2)由于同一介质对不同色光的折射率不同，导致光的色散现象利用光的折射定律解决的问题主要有“视深”和棱镜等正确画出光路图是求解此类问题的关键
10、(3)作图法是解决几何光学问题的主要方法之一完成光路图的依据是光的传播规律，作图时常常要运用逆向思维先由像确定反射光线，再确定入射光线解题中常常要巧用光路可逆规律分析问题，在实像的位置换上物点，必定在原来物点处成像，即像、物互换另外，涉及有关范围的问题，确定有关边界光线是解决问题的关键例6图65甲所示为一个储油圆柱桶，其底面直径与桶高相等当桶中无油时，贴着桶的上边缘上的A点恰能看到桶底边缘上的B处；当桶内油的深度等于桶高的一半时，眼所处的位置不变，在桶外沿AB方向看去，恰能看到桶底上的C点，且BC的距离是桶底直径的四分之一(A、B、C三点在同一竖直平面内，且BC在同一条直径线上)据此可估算出该
11、油的折射率n和光在这种油中的传播速度v分别为(已知真空中的光速c3108m/s)()A1.6、1.9108m/sC2.2、2.2108m/s图65甲B2.0、1.6108m/sD1.6、1.6108m/s例7一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是()A红光以30的入射角入射B红光以45的入射角入射6C紫光以30的入射角入射D紫光以45的入射角入射例8一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的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66甲所示，则可知()图66甲A液体的折射率为2B液体的折射率为22HC整个水池表面都有光射出D液体表面亮斑的面积为2五、干涉、衍射与偏振1干涉与衍射的比较光的干涉与衍射现象是光的波动
