第13章光復習學案

1、第十三章 光復習課 （學案）知識梳理與例題講練（一）光的折射：光從一種_進入另一種_并改變傳播方向的現(xiàn)象。1光的折射定律：_。2在折射現(xiàn)象中光路可逆。3介質的折射率：n=_=_ （對應光從真空進入介質）4實驗：測定玻璃的折射率【例1】安全門上的觀察孔，直徑d=4 cm，門的厚度L=3.464 cm，為了擴大向外觀察的范圍，在孔中嵌入折射率為的圓柱形玻璃，圓柱體軸線與門面垂直，如圖所示。從圓柱底面中心看出去，可以看到的門外入射光線與軸線間的夾角稱做視場角。求：嵌入玻璃后的視場角。自主訓練：如圖所示，ABC為一直角三棱鏡的截面，其頂角=30，P為垂直于直線BCD的光屏，現(xiàn)一寬度等于AB的單色平行光

2、束垂直射向AB面，在屏P上形成一條寬度等于2AB/3的光帶，試作出光路圖并求棱鏡的折射率. BCOAEFKMNP1P2【例2】某研究小組的同學根據(jù)所學的光學知識，設計了一個測量液體折射率的儀器。如圖7所示，在一個圓盤上，過其圓心O做兩條互相垂直的直徑BC、EF。在半徑OA上，垂直盤面插上兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2位置不變，每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中，而且總使夜面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像。同學們通過計算，預先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，

3、就可以直接讀出液體折射率的值。（1）在用此儀器測量液體的折射率時，下列說法正確的是_ （填字母代號）A大頭針P3插在M位置時液體的折射率值大于插在N位置時液體的折射率值B大頭針P3插在M位置時液體的折射率值小于插在N位置時液體的折射率值C對于任何液體，在KC部分都能觀察到大頭針P1、P2的像D可能有一種液體，在KC部分觀察不到大頭針P1、P2的像（2）若AOF=30，OP3與OC的夾角為30，則液體的折射率為 。（二）光的干涉和衍射1雙縫干涉產生穩(wěn)定干涉的條件：兩光源發(fā)出的光頻率_，相位差_現(xiàn)象：屏上出現(xiàn)_的條紋分析：路程差r=_亮紋；r=_暗紋。相鄰亮條紋間距：與單色光波長成_，公式x=_應

4、用：用雙縫干涉測光波的波長?！纠?】在雙縫實驗中，雙縫到光屏上P點的距離之差d=0.6 m.若分別用頻率為f1=5.01014 Hz和頻率為f2=7.51014 Hz的單色光垂直照射雙縫，則P點出現(xiàn)條紋的情況是A用頻率為f1的單色光照射時，P點出現(xiàn)明條紋B用頻率為f2的單色光照射時，P點出現(xiàn)明條紋C用頻率為f1的單色光照射時，P點出現(xiàn)暗條紋D用頻率為f2的單色光照射時，P點出現(xiàn)暗條紋【例4】用雙縫干涉測光的波長。實驗裝置如圖144（甲）所示，已知單縫與雙縫間的距離L1=100mm，雙縫與屏的距離L2=700mm，雙縫間距d=0.25mm。用測量頭來測量亮紋中心的距離。測量頭由分劃板、目鏡、手輪

5、等構成，轉動手輪，使分劃板左右移動，讓分劃板的中心刻線對準亮紋的中心（如圖14-4（乙）所示），記下此時手輪上的讀數(shù)，轉動測量頭，使分劃板中心刻線對準另一條亮紋的中心，記下此時手輪上的讀數(shù)。（1）分劃板的中心刻線分別對準第1條和第4條亮紋的中心時，手輪上的讀數(shù)如圖14-4（丙）所示，則對準第1條時讀數(shù)x1=_mm、對準第4條時讀數(shù)x2=_mm光源濾光片單縫雙縫遮光筒屏圖（甲）L1L2（2）寫出計算波長的表達式，=_（用符號表示），=_nm15205100202515圖（丙）第1條時讀數(shù)第4條時讀數(shù)1520510030354045圖（乙）2薄膜干涉原理：利用薄膜前后表面反射光作為相干光波。應用：

6、檢查平面平整程度 、增透膜、增反膜。3光的衍射：光離開直線路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象。明顯衍射的條件：障礙物或孔的尺寸比波長小或者跟波長相差不多。單縫衍射現(xiàn)象：明暗相間的條紋。條紋寬度和亮度不等，中央亮紋最寬最亮。泊松亮斑：影子中心一個很小的亮斑（三）光的顏色 色散含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫做色散。干涉、衍射、折射時都會發(fā)生色散。色散現(xiàn)象表明：（1）白光是復色光；（2）當各種色光通過同一介質時，紫光的折射率最大，紅光的折射率最?。唬?）在同一介質中，紅光的傳播速度最大，紫光的傳播速度最小。折射率與波長之間的關系：波長越短，折射率越大。（四）全反射發(fā)生全反射的條件：（1）光從光密介

7、質射向光疏介質（2）入射角大于臨界角臨界角：光從光密介質射入光疏介質時，折射角為90時的入射角。臨界角sinc=1/n【例5】如圖所示，將半圓形玻璃磚放在豎直面內，它左方有較大的光屏P，一光束SA總是射向圓心O，在光束SA繞圓心O逆時針轉動過程中，在P上先看到七色光帶，然后各色光陸續(xù)消失，則此七色光帶從下到上的排列順序以及最早消失的光是（ ）A紅光紫光，紅光 B紫光紅光，紅光C紅光紫光，紫光 D紫光紅光，紫光【例6】如圖所示，在清澈平靜的水底，抬頭向上觀察，會看到一個十分有趣的景象：（1）水面外的景物（藍天、白云、樹木、房屋）都呈現(xiàn)在頂角=97的倒立圓錐底面的“洞”內；（2）“洞”外是水底的鏡

8、像；3）“洞”邊呈彩色，且七色的順序為內紫外紅。試分析上述水下觀天的奇異現(xiàn)象。（五）光的偏振 激光1光的偏振現(xiàn)象說明：光是一種橫波。2激光是一種人工產生的相干光，具有高度的相干性，平行度非常好，亮度非常高等特點。應用：光纖通信、全息照像、控制核聚變等。利用激光的這一特點:激光的平行度非常好能夠準確測量距離和速度；激光的高亮度，可以用于醫(yī)療上用做“光刀”進行手術。APBSO【例7】利用旋光儀這種儀器可以用來測量糖溶液的濃度，從而測定含糖量。其原理是：偏振光通過糖的水溶液后，若迎著射來的光線看，偏振方向會以傳播方向為軸線，旋轉一個角度，這一角度稱為“旋光角”，的值與糖溶液的濃度有關。將的測量值與標

9、準值相比較，就能確定被測樣品的含糖量了。如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉動B，使到達O處的光最強，然后將被測樣品P置于A、B之間，則下列說法中正確的是：（ ）A到達O處光的強度會明顯減弱 B到達O處光的強度不會明顯減弱C將偏振片B轉動一個角度，使得O處光的強度最大，偏振片B轉過的角度等于D將偏振片A轉動一個角度，使得O處光的強度最大，偏振片A轉過的角度等于【例8】激光散斑測速是一種嶄新的測速技術，它應用了光的干涉原理。用二次曝光照相所獲得的“散斑對”相當于雙縫干涉實驗中的雙縫，待測物體的速度與二次曝光時間間隔的乘積等于雙縫間距。實驗中可測得二次曝光時間間隔、雙縫到屏之距離以及相鄰兩條

10、亮紋間距。若所用激光波長為，則該實驗確定物體運動速度的表達式是（ ）A. B. C. D. 補充練習1如圖所示，ABC為等腰三棱鏡，頂角A的大小為60。一條光線由AB面入射，折射光線與底邊BC平行，出射光線的偏向角=30。那么這個三棱鏡材料的折射率是多少？2如圖所示，在雙縫干涉實驗中，光源發(fā)出波長為6.010-7 m的橙光時，在光屏上獲得明暗相間的橙色干涉條紋。在屏上的A點恰是中央亮紋一側的第二條亮條紋?，F(xiàn)改用頻率為6.251014 Hz的光，則在屏上A點應出現(xiàn)明條紋還是暗條紋？圖53發(fā)出白光的細線光源ab，長度為l0，豎直放置，上端a恰好在水面以下，如圖5?，F(xiàn)考慮線光源a b發(fā)出的靠近水面法

11、線（圖中的虛線）的細光束經水面折射后所成的像，由于水對光有色散作用，若以l1表示紅光成的像的長度，l2表示藍光成的像的長度，則 （ ）A. l1 l2 l2l0 C.l2 l1l0 D.l2 l1l04（2005年天津）現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學元件，要把它們放在圖1所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長。（1）將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學元件，由左至右，表示各光學元件的字母排列順序應為C、_、A。（2）本實驗的步驟有：取下遮光筒左側的元件，調節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；按合理順序在光具座上放置各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；用米尺測量雙縫到屏的距離；用測量頭（其讀數(shù)方法與螺旋測微器相同）測量數(shù)條亮紋的間距。在操作步驟時還應注意_和