滬科版高考物理一輪復(fù)習(xí)：選修3-4第13章第1節(jié)《光學(xué)、電磁波、相對論》ppt精編課件.ppt

第13章光學(xué)電磁波相對論 第13章光學(xué)電磁波相對論 第1節(jié)光的折射和全反射 一 光的折射1 光的折射 光由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)或在同一種不均勻介質(zhì)中傳播時 方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象叫做光的折射 2 折射定律 如圖13 1 1所示 圖13 1 1 1 內(nèi)容 折射光線與入射光線 法線處在同一平面內(nèi) 折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè) 入射角的正弦與折射角的正弦成正比 3 折射率 1 物理意義 折射率僅反映介質(zhì)的光學(xué)特性 折射率大 說明光從真空射入到該介質(zhì)時 偏折大 反之偏折小 二 全反射1 光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)任何介質(zhì)的折射率都大于1 折射率越大光在其中傳播的速度就越小 兩種介質(zhì)相比較 折射率大的介質(zhì)叫光密介質(zhì) 折射率小的介質(zhì)叫光疏介質(zhì) 思考感悟光密介質(zhì)的密度一定大嗎 提示 不一定 2 全反射 光射到兩種介質(zhì)的界面上時 光線全部反射回到原介質(zhì)內(nèi)的現(xiàn)象叫做全反射 3 產(chǎn)生的條件 1 光從光密介質(zhì)射到光疏介質(zhì) 2 入射角 i 大于或等于臨界角 C 4 臨界角 光從光密介質(zhì)射到光疏介質(zhì)時 使折射角達(dá)到90 的入射角叫做臨界角 5 全反射現(xiàn)象的應(yīng)用 1 光導(dǎo)纖維 2 全反射棱鏡 三 棱鏡1 棱鏡 通常指截面為三角形的透鏡 即三棱鏡 2 三棱鏡利用光的折射改變光的傳播路徑 光從棱鏡的一個側(cè)面射入 從另一個側(cè)面射出 出射光線將向底面 第三側(cè)面 偏折 3 通過三棱鏡看物體 看到的是物體的虛像 像的位置向頂角方向偏移 4 全反射棱鏡在光學(xué)儀器中被用來改變光路 四 光的色散1 光的色散 白光通過棱鏡后被分解成由紅 橙 黃 綠 藍(lán) 靛 紫組成的按次序排列的彩色光譜 這就是光的色散 紅光通過棱鏡時偏折角 紫光偏折角 最小 最大 2 光的色散現(xiàn)象表明 1 白光為復(fù)色光 2 同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同 不同色光在同一介質(zhì)中的傳播速度不同 3 復(fù)合色光通過厚透明板也能發(fā)生色散現(xiàn)象 一 全反射現(xiàn)象的理解和應(yīng)用1 在光的反射和全反射現(xiàn)象中 均遵循光的反射定律 光路均是可逆的 2 光線射向兩種介質(zhì)的界面上時 往往同時發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象 但在全反射現(xiàn)象中 只發(fā)生反射 不發(fā)生折射 折射角等于90 時 實(shí)際上就已經(jīng)沒有折射光線了 3 光導(dǎo)纖維 實(shí)際用的光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲 直徑只有幾微米到一百微米之間 在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射 4 對光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)理解 1 光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對而言的 只有對給定的兩種介質(zhì)才能談光疏介質(zhì)與光密介質(zhì) 沒有絕對的光疏或光密介質(zhì) 2 光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)的界定是以折射率為依據(jù)的 與介質(zhì)的其他屬性 如密度等 無關(guān) 3 當(dāng)光從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)時 折射角小于入射角 當(dāng)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時 折射角大于入射角 即時應(yīng)用1 光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)如圖13 1 2所示 其內(nèi)芯和外套材料不同 光在內(nèi)芯中傳播 以下關(guān)于光導(dǎo)纖維的說法正確的是 圖13 1 2 A 內(nèi)芯的折射率比外套大 光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射B 內(nèi)芯的折射率比外套小 光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射C 內(nèi)芯的折射率比外套小 光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生折射D 內(nèi)芯的折射率與外套相同 外套的材料有韌性 可以起保護(hù)作用 解析 選A 只有當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時 才可能發(fā)生全反射 要使光在光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯中傳播而沒有能量損失 光傳播過程中在內(nèi)芯與外套的界面上必須發(fā)生全反射 故內(nèi)芯的折射率比外套大 A正確 二 三棱鏡和光的色散1 光的色散 1 色散現(xiàn)象白光通過三棱鏡會形成由紅到紫七種色光組成的彩色光譜 如圖13 1 3所示 圖13 1 3 2 成因由于n紅 n紫 所以以相同的入射角射到棱鏡界面時 紅光和紫光的折射角不同 就是說紫光偏折得更明顯些 當(dāng)它們射到另一個界面時 紫光的偏折角最大 紅光偏折角最小 3 各種色光的比較 顏色 項(xiàng)目 2 平行玻璃磚與三棱鏡比較 項(xiàng)目 類別 項(xiàng)目 類別 項(xiàng)目 類別 即時應(yīng)用 圖13 1 4 A 屏上c處是紫光B 屏上d處是紅光C 屏上b處是紫光D 屏上a處是紅光 解析 選D 由公式可知 光的波長越長 折射率越小 而在太陽光的可見光范圍內(nèi) 從紅光到紫光的波長越來越短 即折射率越來越大 所以a處是紅光 d處是紫光 則A B C錯誤 D正確 如圖13 1 5所示 一條紅色光線和另一條紫色光線 以不同的角度同時沿不同的半徑方向射入同一塊半圓形玻璃磚 其透射光線都是由圓心O點(diǎn)沿OC方向射出 則可知 A AO是紅光B AO是紫光C AO穿過玻璃磚所需時間較長 圖13 1 5 D 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 若僅將入射光由紫光變?yōu)榧t光 則干涉亮條紋間距變小 思路點(diǎn)撥 解此題要把握三點(diǎn) 1 圖中入射角 折射角與法線的夾角 由雙縫干涉實(shí)驗(yàn)知 波長越長 干涉亮條紋間距越大 選項(xiàng)D錯誤 答案 BC 方法引導(dǎo) 光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時會發(fā)生折射現(xiàn)象 要正確 快速地解決此類問題 首先要正確理解折射率的概念 掌握折射率與入射角 折射角 波速的關(guān)系 同時要熟練掌握各種色光的折射率的大小 滿分樣板8分 2018 高考海南單科卷 一賽艇停在平靜的水面上 賽艇前端有一標(biāo)記P離水面的高度為h1 0 6m 尾部下端Q略高于水面 賽艇正前方離賽艇前端s1 0 8m處有一浮標(biāo) 示意如圖13 1 6所示 一潛水員在浮標(biāo)前方s2 3 0m處下潛到深度為h2 4 0m時 看到標(biāo)記剛好被浮標(biāo)擋住 此處看不到船尾端Q 繼續(xù)下潛 h 4 0m 恰好能看見Q 求 圖13 1 6 1 水的折射率n 2 賽艇的長度l 可用根式表示 思路點(diǎn)撥 根據(jù)光的折射現(xiàn)象和全反射的條件畫出光路圖 利用幾何關(guān)系求解 解題樣板規(guī)范步驟 該得的分一分不丟 1 作出從P點(diǎn)發(fā)出的一條光線經(jīng)浮標(biāo)處折射進(jìn)入水中 到達(dá)深度h2處的光路圖 如圖13 1 7所示 圖13 1 7 名師歸納 解答光學(xué)問題 首先要畫出