高三物理《選修3-4第三講光.ppt

選修3-4第三講 光,2. 光線: 沿著光的傳播方向作一條線叫做光 線. 在光線上標(biāo)明箭頭, 表示光的傳播方向.,1. 介質(zhì): 光能夠在其中傳播的物質(zhì).,一、光的直線傳播,3. 光的直線傳播:,2)實(shí)例: 影、日食和月食的形成, 小孔成像.,1)條件: 光在同一均勻介質(zhì)中傳播.,由于光的直線傳播、當(dāng)光遇到不透明物體 時(shí), 物體向光的表面被照明, 在背光面的后方形 成一個(gè)光線照不到的黑暗區(qū)域, 形成影. 影分本影和半影: 本影: 光源的光線完全照不到的區(qū)域. 半影: 光源的一部分光線照射的區(qū)域. 若光源為非點(diǎn)光源時(shí), 將形成本影和半影.,影子的形成,【例1】一路燈距地 面的高度為h，身高為l 的人以速度v勻速行走， 如圖11-3-4所示。 (1)試證明人的頭頂?shù)挠?子做勻速運(yùn)動(dòng)； (2)求人影的長(zhǎng)度隨時(shí)間的變化率。,答案：（1）見解析,解析：,【題組突破1】如圖所示，在A點(diǎn)有一個(gè)小球， 緊靠小球的左方有一個(gè)點(diǎn)光源S.現(xiàn)將小球從A 點(diǎn)正對(duì)著豎直墻平拋出去，打到豎直墻之前， 小球在點(diǎn)光源照射下的影子在墻上的運(yùn)動(dòng)是 ( ) A.勻速直線運(yùn)動(dòng) B.自由落體運(yùn)動(dòng) C.變加速直線運(yùn)動(dòng) D.勻減速直線運(yùn)動(dòng),【題組突破1】如圖所示，在A點(diǎn)有一個(gè)小球， 緊靠小球的左方有一個(gè)點(diǎn)光源S.現(xiàn)將小球從A 點(diǎn)正對(duì)著豎直墻平拋出去，打到豎直墻之前， 小球在點(diǎn)光源照射下的影子在墻上的運(yùn)動(dòng)是 ( ) A.勻速直線運(yùn)動(dòng) B.自由落體運(yùn)動(dòng) C.變加速直線運(yùn)動(dòng) D.勻減速直線運(yùn)動(dòng),A,由于光的直線傳播、當(dāng)光遇到不透明物體 時(shí), 物體向光的表面被照明, 在背光面的后方形 成一個(gè)光線照不到的黑暗區(qū)域, 形成影. 影分本影和半影: 本影: 光源的光線完全照不到的區(qū)域. 半影: 光源的一部分光線照射的區(qū)域. 若光源為非點(diǎn)光源時(shí), 將形成本影和半影.,影子的形成,1. 反射定律 反射光線總是在入射光線和法線所決 定的平面內(nèi) 反射光線和入射光線分居在法線兩側(cè) 反射角等于入射角,二、光的反射,注意: 在反射現(xiàn)象中光路可逆. 鏡面反射和漫反射都遵循反射定律.,成像特點(diǎn): 成等大、正立的虛像, 物和 像關(guān)于鏡面對(duì)稱. 平面鏡成像作圖技巧: 確定平面鏡成像觀察范圍的方法: 若要 看到物體在平面鏡中的像，則需要借助邊界光 線, 邊界光線的公共部分, 即為完整的觀察范圍.,2. 平面鏡 平面鏡是利用光的反射定律來控制光路和 成像的光學(xué)儀器，它不會(huì)改變光束會(huì)聚和發(fā)散 的性質(zhì).,補(bǔ)充1. 檢查視力時(shí)，人與視力表之間 的距離應(yīng)為5m。現(xiàn)因屋子太小而使用了一 個(gè)平面鏡(如圖所示)，視力表到平面鏡的距 離為3m，那么人到鏡子的 距離應(yīng)為_m，若視力表 全長(zhǎng)0.8m，則視力表在鏡 中的像的長(zhǎng)度為_m。,即學(xué)即用,補(bǔ)充1. 檢查視力時(shí)，人與視力表之間 的距離應(yīng)為5m。現(xiàn)因屋子太小而使用了一 個(gè)平面鏡(如圖所示)，視力表到平面鏡的距 離為3m，那么人到鏡子的 距離應(yīng)為_m，若視力表 全長(zhǎng)0.8m，則視力表在鏡 中的像的長(zhǎng)度為_m。,即學(xué)即用,2,補(bǔ)充1. 檢查視力時(shí)，人與視力表之間 的距離應(yīng)為5m。現(xiàn)因屋子太小而使用了一 個(gè)平面鏡(如圖所示)，視力表到平面鏡的距 離為3m，那么人到鏡子的 距離應(yīng)為_m，若視力表 全長(zhǎng)0.8m，則視力表在鏡 中的像的長(zhǎng)度為_m。,即學(xué)即用,2,0.8,【例2】（2010全國(guó)卷I）某人手持邊長(zhǎng) 為6cm的正方形平面鏡測(cè)量身后一棵樹的高 度。測(cè)量時(shí)保持鏡面與地面垂直，鏡子與眼 睛的距離為0.4m。在某位置時(shí)，他在鏡中恰 好能夠看到整棵樹的像；然后他向前走了6.0 m，發(fā)現(xiàn)用這個(gè)鏡子長(zhǎng)度的5/6就能看到整棵 樹的像。這棵樹的高度約為（ ） A.4.0m B.4.5m C.5.0m D.5.5m,【例2】（2010全國(guó)卷I）某人手持邊長(zhǎng) 為6cm的正方形平面鏡測(cè)量身后一棵樹的高 度。測(cè)量時(shí)保持鏡面與地面垂直，鏡子與眼 睛的距離為0.4m。在某位置時(shí)，他在鏡中恰 好能夠看到整棵樹的像；然后他向前走了6.0 m，發(fā)現(xiàn)用這個(gè)鏡子長(zhǎng)度的5/6就能看到整棵 樹的像。這棵樹的高度約為（ ） A.4.0m B.4.5m C.5.0m D.5.5m,B,P175T2.(2009全國(guó)卷I)某物體 左右兩側(cè)各有一豎直放置的 平面鏡，兩平面鏡相互平行， 物體距離左鏡4m，右鏡8m， 如圖11-3-6所示。物體在左鏡所成的像中從右 向左數(shù)的第三個(gè)像與物體的距離是（ ） A.24m B.32m C.40m D.48m,P175T2.(2009全國(guó)卷I)某物體 左右兩側(cè)各有一豎直放置的 平面鏡，兩平面鏡相互平行， 物體距離左鏡4m，右鏡8m， 如圖11-3-6所示。物體在左鏡所成的像中從右 向左數(shù)的第三個(gè)像與物體的距離是（ ） A.24m B.32m C.40m D.48m,B,折射光線和入射光線 分別位于法線兩側(cè),折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi),1、光的折射定律：,折射現(xiàn)象中, 光路可逆,1 真空中角度 2 介質(zhì)中角度,c 真空中光速 v 介質(zhì)中光速,注: 任何介質(zhì)的折射率n均大于1,2、折射率n:,對(duì)折射率的理解:,1. 在光的折射現(xiàn)象中, 折射角隨著入 射角的變化而變化, 而兩角的正弦值之比 （折射率）是個(gè)常數(shù),2. 對(duì)于不同的介質(zhì), 折射率的值不同,3. 折射率是由介質(zhì)本身和光的頻率共 同決定. 它取決于光在介質(zhì)中傳播的速度,補(bǔ)充2. 如圖所示，光線 以入射角1從空氣射向 折射率n= 的玻璃表面。 (1)當(dāng)入射角1=45時(shí)，反射光線與 折射光線間的夾角為多少？ (2)當(dāng)入射角1為多少時(shí)，反射光 線與折射光線垂直。,即學(xué)即用,補(bǔ)充2. 如圖所示，光線 以入射角1從空氣射向 折射率n= 的玻璃表面。 (1)當(dāng)入射角1=45時(shí)，反射光線與 折射光線間的夾角為多少？ (2)當(dāng)入射角1為多少時(shí)，反射光 線與折射光線垂直。,即學(xué)即用,105,補(bǔ)充2. 如圖所示，光線 以入射角1從空氣射向 折射率n= 的玻璃表面。 (1)當(dāng)入射角1=45時(shí)，反射光線與 折射光線間的夾角為多少？ (2)當(dāng)入射角1為多少時(shí)，反射光 線與折射光線垂直。,即學(xué)即用,105,【延伸思考】,上題中，若光由玻璃射入空氣 中，入射角為多大時(shí)，折射光線與 反射光線垂直？,【延伸思考】,上題中，若光由玻璃射入空氣 中，入射角為多大時(shí)，折射光線與 反射光線垂直？,3.有人在游泳池邊上豎直向下觀察池 水的深度，看上去池水的視深約為h，已 知水的折射率n=4/3，那么，水的實(shí)際深 度約為多少？,補(bǔ)充3 視深與實(shí)深問題,3.有人在游泳池邊上豎直向下觀察池 水的深度，看上去池水的視深約為h，已 知水的折射率n=4/3，那么，水的實(shí)際深 度約為多少？,補(bǔ)充3 視深與實(shí)深問題,2. 光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對(duì)的.,1. 折射率較小光疏介質(zhì), 折射率 較大光密介質(zhì).,(一) 光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)：,(二) 全反射：,光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì);,入射角等于或大于臨界角.,(三) 發(fā)生全反射的條件：,光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí), 折射 角等于90（剛好發(fā)生全反射）時(shí)的入射 角叫做臨界角.（臨界角用C 表示）,(適用于從介質(zhì)射向真空或空氣發(fā)生全反 射時(shí)臨界角的計(jì)算),由折射定律得:,(四) 臨界角,【例3】如圖所示，一立方 體玻璃磚，放在空氣中，平行 光束從立方體的頂面斜射入玻 璃磚，然后投射到它的一個(gè)側(cè) 面，若全反射臨界角為42，問： (1)這光線能否從側(cè)面射出？ (2)若光線能從側(cè)面射出，玻璃磚折射率 應(yīng)滿足何條件？,題型三 光的全放射和臨界角,【例3】如圖所示，一立方 體玻璃磚，放在空氣中，平行 光束從立方體的頂面斜射入玻 璃磚，然后投射到它的一個(gè)側(cè) 面，若全反射臨界角為42，問： (1)這光線能否從側(cè)面射出？ (2)若光線能從側(cè)面射出，玻璃磚折射率應(yīng)滿足何條件？,題型三 光的全放射和臨界角,(1)不能,【例3】如圖所示，一立方 體玻璃磚，放在空氣中，平行 光束從立方體的頂面斜射入玻 璃磚，然后投射到它的一個(gè)側(cè) 面，若全反射臨界角為42，問： (1)這光線能否從側(cè)面射出？ (2)若光線能從側(cè)面射出，玻璃磚折射率應(yīng)滿足何條件？,題型三 光的全放射和臨界角,(1)不能,【例3】(2011南京模擬)如圖 11-3-7所示，玻璃棱鏡ABCD 可以看成是由ADE、ABE、 BCD三個(gè)直角三棱鏡組成。 一束頻率為5.31014Hz的單 色細(xì)光束從AD面入射，在棱 鏡中的折射光線如圖12-3-7中 ab所示，ab與AD面的夾角a=60。已知光在 真空中的速度c=3108m/s，玻璃的折射率n= ，求：,(1)這束入射光線的入射角是多大? (2)光在棱鏡中的波長(zhǎng)是多大? (3)該束光線第一次從CD面出射時(shí)的折射角。,答案： （1）45 （2）4.010-7m （3）45,3.(2010湖南高考)如圖 11-3-8，一個(gè)三棱鏡的 截面為等腰直角ABC， A為直角。此截面所 在平面內(nèi)的光線沿平行 于BC邊的方向射到AB 邊，進(jìn)入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能 發(fā)生全反射。該棱鏡材料的折射率為（ ）,3.(2010湖南高考)如圖 11-3-8，一個(gè)三棱鏡的 截面為等腰直角ABC， A為直角。此截面所 在平面內(nèi)的光線沿平行 于BC邊的方向射到AB 邊，進(jìn)入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能 發(fā)生全反射。該棱鏡材料的折射率為（ ）,A,4.如圖11-3-9所示，有一束平 行于等邊三棱鏡截面ABC的 單色光從空氣射向E點(diǎn)，并 偏折到F點(diǎn)。已知入射方向 與邊AB的夾角為=30， E、F分別為邊AB、Bc的中 點(diǎn)，則（ ） A.該棱鏡的折射率為 B.光在F點(diǎn)發(fā)生全反射 C.光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長(zhǎng)變小 D.從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束平行,4.如圖11-3-9所示，有一束平 行于等邊三棱鏡截面ABC的 單色光從空氣射向E點(diǎn)，并 偏折到F點(diǎn)。已知入射方向 與邊AB的夾角為=30， E、F分別為邊AB、Bc的中 點(diǎn)，則（ ） A.該棱鏡的折射率為 B.光在F點(diǎn)發(fā)生全反射 C.光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長(zhǎng)變小 D.從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束平行,AC,1、光導(dǎo) 纖維,(五) 應(yīng)用和實(shí)例：,2、海面上的蜃景,3、沙漠里的蜃景,橫截面為三角形或梯形的三棱鏡, 簡(jiǎn)稱棱鏡.,(一) 棱 鏡,1. 光密三棱鏡：,2. 光疏三棱鏡：,棱鏡產(chǎn)生的虛像,我們可以看到 物體的彩色的 虛象, 這比物體 的實(shí)際位置向 頂角方向偏移 (光密三棱鏡),3、棱鏡成像,眼,像,物,SinC=1/n=2/3 C為42,4、全反射棱鏡,橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫 全反射棱鏡.,不同顏色的光按一定規(guī)律排列而形成 的彩色亮帶叫光譜.,白光是各種單色光組成的復(fù)色光.,1. 光譜,白光通過三棱鏡后 會(huì)發(fā)生色散, 形成紅、 橙、黃、綠、藍(lán)、靛、 紫各色組成的光帶,(二) 光的色散,2. 色散的產(chǎn)生的原因,(2)棱鏡對(duì)各種色光折射率不同,(3)各種色光在同 一介質(zhì)中的速度不同,紅光速度最大, 紫 光速度最小.,V=c/n,(1)白光是由各種單色光組成的復(fù)色光,各種色光以相同入射角射入同一棱鏡:,小,大,小,大,大,小,3. 色散現(xiàn)象,【例4】abc為一全反射棱 鏡，它的主截面是等腰直 角三角形，如圖11-3-10所 示。一束白光垂直入射到 ac面上，在ab面上發(fā)生全 反射，若光線入射點(diǎn)O的位置保持不變，改 變光線的入射方向(不考慮自bc面反射的光 線)（ ） A.使入射光按圖中所示的順時(shí)針方向逐漸 偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出ab面，則紅光將首 先射出,B.使入射光按圖中所示的順時(shí)針方向逐漸 偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出ab面，則紫光將首 先射出 C.使入射光按圖中所示的逆時(shí)針方向逐漸 偏轉(zhuǎn)，紅光將首先射出ab面 D.使入射光按圖中所示的逆時(shí)針方向逐漸 偏轉(zhuǎn)，紫光將首先射出ab面,答案：A,5.白光通過三棱鏡發(fā)生色散，這說明（ ） A.不同顏色的光在真空中的光速不同 B.在同一介質(zhì)中紅光的折射率比紫光大 C.在同一介質(zhì)中各種色光的折射率不同 D.每種顏色的光通過三棱鏡都會(huì)分成幾 種顏色的光,5.白光通過三棱鏡發(fā)生色散，這說明（ ） A.不同顏色的光在真空中的光速不同 B.在同一介質(zhì)中紅光的折射率比紫光大 C.在同一介質(zhì)中各種色光的折射率不同 D.每種顏色的光通過三棱鏡都會(huì)分成幾 種顏色的光,C,6.一束白光從頂角為的一邊 以比較大的入射角i射入并通 過三棱鏡后，在屏P上可得到 彩色光帶，如圖11-3-11所示， 在入射角i逐漸減小到零的過 程中，假如屏上的彩色光帶 先后全部消失，則（ ） A.紅光最先消失，紫光最后消失 B.紫光最先消失，紅光最后消失 C.紫光最先消失，黃色最后消失 D.紅光最先消失，黃光最后消失,6.一束白光從頂角為的一邊 以比較大的入射角i射入并通 過三棱鏡后，在屏P上可得到 彩色光帶，如圖11-3-11所示， 在入射角i逐漸減小到零的過 程中，假如屏上的彩色光帶 先后全部消失，則（ ） A.紅光最先消失，紫光最后消失 B.紫光最先消失，紅光最后消失 C.紫光最先消失，黃色最后消失 D.紅光最先消失，黃光最后消失,B,7