高三總復(fù)習(xí)-光學(xué)01

1、高三光學(xué)復(fù)習(xí)高三光學(xué)復(fù)習(xí) 1.近幾年高考的特點(diǎn)：近幾年高考的特點(diǎn)：幾何光學(xué)幾何光學(xué)多和多和自然現(xiàn)象聯(lián)自然現(xiàn)象聯(lián) 系系；幾何光學(xué)和物理光學(xué)的結(jié)合幾何光學(xué)和物理光學(xué)的結(jié)合是考察是考察理解能力理解能力 和分析推理能力和分析推理能力的主要考點(diǎn)，復(fù)習(xí)中要把這些知的主要考點(diǎn)，復(fù)習(xí)中要把這些知 識(shí)間的關(guān)系進(jìn)行歸納總結(jié)、練習(xí)。識(shí)間的關(guān)系進(jìn)行歸納總結(jié)、練習(xí)。 2.建議：用物理現(xiàn)象（光的折射及色散現(xiàn)象建議：用物理現(xiàn)象（光的折射及色散現(xiàn)象)為為 基礎(chǔ)聯(lián)系光的基本性質(zhì)，將基礎(chǔ)聯(lián)系光的基本性質(zhì)，將光的折射光的折射與與光的本性光的本性 的現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，形成完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，形成完整的知識(shí)結(jié)構(gòu). 本章知識(shí)結(jié)構(gòu)本

2、章知識(shí)結(jié)構(gòu) 光的波動(dòng)性光的波動(dòng)性 光的粒子性光的粒子性 基本概念基本概念 （1）光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。光）光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。光 在真空中的傳播速度為在真空中的傳播速度為c= m/s。小孔成。小孔成 像、影子、日食、月食等都是光的直線傳播形像、影子、日食、月食等都是光的直線傳播形 成的現(xiàn)象。除月食外的上述各現(xiàn)象會(huì)通過(guò)幾何成的現(xiàn)象。除月食外的上述各現(xiàn)象會(huì)通過(guò)幾何 作圖加以解釋。作圖加以解釋。 （2）視覺產(chǎn)生與方位確認(rèn)。）視覺產(chǎn)生與方位確認(rèn)。物體反射或發(fā)出物體反射或發(fā)出 的光線進(jìn)入人眼產(chǎn)生視覺，人腦根據(jù)進(jìn)入雙眼的光線進(jìn)入人眼產(chǎn)生視覺，人腦根據(jù)進(jìn)入雙眼 的光線的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)

3、確定物體的方位。的光線的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)確定物體的方位。 8 1000. 3 光的直線傳播 反射定律：反射光線跟入射光線和法線在同反射定律：反射光線跟入射光線和法線在同 一平面上；反射光線與入射光線分居法線兩一平面上；反射光線與入射光線分居法線兩 側(cè)；反射角等于入射角。側(cè)；反射角等于入射角。 例：當(dāng)入射光線轉(zhuǎn)過(guò)例：當(dāng)入射光線轉(zhuǎn)過(guò)，其他條件不變時(shí)，其他條件不變時(shí)， 反射光線轉(zhuǎn)過(guò)反射光線轉(zhuǎn)過(guò)；當(dāng)反射面轉(zhuǎn)過(guò)；當(dāng)反射面轉(zhuǎn)過(guò)，其他條件，其他條件 不變時(shí)，反射光線轉(zhuǎn)過(guò)不變時(shí)，反射光線轉(zhuǎn)過(guò)2。 光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)的界面時(shí)，光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)的界面時(shí)， 一般會(huì)同時(shí)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。一般會(huì)同時(shí)

4、發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。 光的反射與平面鏡成像規(guī)律 平面鏡成像的特點(diǎn)及作圖。平面鏡成像的特點(diǎn)及作圖。 平面鏡所成的虛像與物等大、正立，平面鏡所成的虛像與物等大、正立， 與鏡面對(duì)稱等距。要求熟練掌握對(duì)稱法和與鏡面對(duì)稱等距。要求熟練掌握對(duì)稱法和 光路法作圖。在作圖法解題時(shí)，常先利用光路法作圖。在作圖法解題時(shí)，常先利用 對(duì)稱法找到像，再利用像確定反射光線，對(duì)稱法找到像，再利用像確定反射光線， 進(jìn)而完成光路法作圖。進(jìn)而完成光路法作圖。 一一.光的折射定律光的折射定律 光的折射定律光的折射定律 折射光線與入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線折射光線與入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線 和入射光線分居法線兩

5、側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦和入射光線分居法線兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦 之比為一常數(shù)，即之比為一常數(shù)，即 =常數(shù)。常數(shù)。 介質(zhì)介質(zhì)1 介質(zhì)介質(zhì)2 界面界面 入射光線入射光線反射光線反射光線 折射光線折射光線 o ii r sin sin i r 關(guān)于關(guān)于“光線光線” 理想化模型理想化模型 折射率：折射率：當(dāng)光從真空射入某種介質(zhì)時(shí)當(dāng)光從真空射入某種介質(zhì)時(shí)，上，上 式中的比例常數(shù)就稱為這種介質(zhì)的折射率。式中的比例常數(shù)就稱為這種介質(zhì)的折射率。 即折射率即折射率 介質(zhì)中的介質(zhì)中的n都應(yīng)大于都應(yīng)大于1，這也可用來(lái)檢，這也可用來(lái)檢 驗(yàn)計(jì)算結(jié)論是否正確。驗(yàn)計(jì)算結(jié)論是否正確。 折射率與介質(zhì)自身的光學(xué)

6、性質(zhì)有關(guān)。折射率與介質(zhì)自身的光學(xué)性質(zhì)有關(guān)。 當(dāng)光垂直入射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，當(dāng)光垂直入射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)， i=r=0，光束不發(fā)生偏折，但光速仍變化，光束不發(fā)生偏折，但光速仍變化， 是一種特殊的折射現(xiàn)象。是一種特殊的折射現(xiàn)象。 sin sin ic n rv 棱鏡的作用 光線進(jìn)入棱鏡后，向哪光線進(jìn)入棱鏡后，向哪 個(gè)方向偏折，為什么？個(gè)方向偏折，為什么？ 什么是偏折角？什么是偏折角？ 若把棱鏡置于比玻璃折若把棱鏡置于比玻璃折 射率更大的液體中，情射率更大的液體中，情 況又如何？況又如何？ 色散 色散分析方法色散分析方法: :光的顏色由光的頻率決定，僅與光源有關(guān)；光的顏色由光的頻率決定，僅與

7、光源有關(guān)； 同一介質(zhì)中，頻率越大，折射率越大同一介質(zhì)中，頻率越大，折射率越大. 偏折角偏折角: 折射率折射率: 頻率頻率: 光子能量光子能量: 介質(zhì)中光速介質(zhì)中光速: 臨界角臨界角: 波長(zhǎng)波長(zhǎng): 增大增大 減小減小 n 復(fù)色光 n1n2 單色光單色光 n145時(shí)會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象時(shí)會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象 b.無(wú)論入射角無(wú)論入射角i 是多大，折射角是多大，折射角r 都不會(huì)超過(guò)都不會(huì)超過(guò)45 c.欲使折射角欲使折射角r=30，應(yīng)以，應(yīng)以i =45的角度入射的角度入射 d.當(dāng)入射角當(dāng)入射角 時(shí)，反射光線跟折射光線恰時(shí)，反射光線跟折射光線恰 好互相垂直好互相垂直 bcd i 空氣 玻璃 2n o arctg

8、2i 2n 90 sinsin tan2 sinsin(90) 2 ir ii ni ri iarctg 例例. 一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個(gè)表面上一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個(gè)表面上, 經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個(gè)表面射出經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個(gè)表面射出, 出射光出射光 線相對(duì)于入射光線側(cè)移了一段距離線相對(duì)于入射光線側(cè)移了一段距離. 在下列情況在下列情況 下下, 出射光線側(cè)移距離最大的是出射光線側(cè)移距離最大的是 a. 紅光以紅光以30的入射角入射的入射角入射 b. 紅光以紅光以45的入射角入射的入射角入射 c. 紫光以紫光以30的入射角入射的入射角入射 d. 紫光以紫光以45的入射角入

9、射的入射角入射 光的折射光的折射 平板玻璃的折射特點(diǎn)平板玻璃的折射特點(diǎn) d d 例例.如圖如圖abc為一全反射三棱鏡為一全反射三棱鏡,它的橫截面是等腰直角它的橫截面是等腰直角 三角形三角形,一束白光垂直入射到一束白光垂直入射到ac面上面上,在在ab面上發(fā)生全面上發(fā)生全 反射反射,若光線的入射位置不變?nèi)艄饩€的入射位置不變,改變?nèi)肷涞姆较蚋淖內(nèi)肷涞姆较?不考慮不考慮 ab面的的反射光線面的的反射光線) a b c 1.若使入射光線順時(shí)針逐漸轉(zhuǎn)動(dòng)若使入射光線順時(shí)針逐漸轉(zhuǎn)動(dòng),如果有如果有 光線從光線從ab射出射出,最先射出的是最先射出的是( ) 2.若使入射光線逆時(shí)針逐漸轉(zhuǎn)動(dòng)若使入射光線逆時(shí)針逐漸轉(zhuǎn)動(dòng)

10、,如果有如果有 光線從光線從ab射出射出,最先射出的是最先射出的是( ) ? ? 紅光紅光 紅光的折射角最大紅光的折射角最大, ,射到射到ab面的入射角最面的入射角最 小小; ;且其臨界角最大且其臨界角最大, ,所以紅光先出所以紅光先出. . 所有光線在垂直入射時(shí)發(fā)生全反射，順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一定所有光線在垂直入射時(shí)發(fā)生全反射，順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一定 角度，在角度，在ab面入射角增大，都發(fā)生全反射。面入射角增大，都發(fā)生全反射。 例例.如圖所示，只含黃光和紫光的復(fù)色光束如圖所示，只含黃光和紫光的復(fù)色光束po，沿，沿 半徑方向射入空氣中的玻璃半圓柱后，被分成兩半徑方向射入空氣中的玻璃半圓柱后，被分成兩 光束光束o

11、a和和ob沿如圖所示方向射出則沿如圖所示方向射出則 a. oa為黃光，為黃光，ob為紫光為紫光 b. oa為紫光，為紫光，ob為黃光為黃光 c. oa為黃光，為黃光，ob為復(fù)色光為復(fù)色光 d. oa為紫光，為紫光，ob為復(fù)色光為復(fù)色光 全反射全反射 光射到界面上，一定發(fā)生反射不一定折射光射到界面上，一定發(fā)生反射不一定折射 c 例例.由于光的折射，站在岸上的人看到水中由于光的折射，站在岸上的人看到水中 的魚的位置會(huì)比魚的實(shí)際位置（的魚的位置會(huì)比魚的實(shí)際位置（ ）潛）潛 水員在水中觀察岸上的景物的位置會(huì)比景水員在水中觀察岸上的景物的位置會(huì)比景 物的實(shí)際位置（物的實(shí)際位置（ ） 假設(shè)地球表面不存在大

12、氣層，那么人們觀假設(shè)地球表面不存在大氣層，那么人們觀 察到的日出時(shí)刻與實(shí)際存在大氣層的情況察到的日出時(shí)刻與實(shí)際存在大氣層的情況 相比將相比將 （ ）人們觀察到的日落時(shí)刻）人們觀察到的日落時(shí)刻 與實(shí)際存在大氣層的情況相比將與實(shí)際存在大氣層的情況相比將 （ ） 高高 延后延后 提前提前 高高 a從從ab面射出面射出 b從從ac面射出面射出 c從從bc面射出，且與面射出，且與bc面斜交面斜交 d從從bc面射出，且與面射出，且與bc面垂直面垂直 。一平行細(xì)光束。一平行細(xì)光束 從從o點(diǎn)沿垂直于點(diǎn)沿垂直于bc面的方向射入棱鏡。已面的方向射入棱鏡。已 知棱鏡材料的折射率知棱鏡材料的折射率n=，若不考慮原，若

13、不考慮原 入射光在入射光在bc面上的反射光，則有光線面上的反射光，則有光線 （ ） 例例.圖示為一直角棱鏡的橫截面，圖示為一直角棱鏡的橫截面， 60,90abcbac 2 b d 折射折射 全反射全反射 光路圖光路圖 例：在深例：在深1m的水池中插一根豎直的木桿，木的水池中插一根豎直的木桿，木 桿露出水面部分長(zhǎng)度為桿露出水面部分長(zhǎng)度為0.3m。當(dāng)陽(yáng)光以與水平。當(dāng)陽(yáng)光以與水平 方向成方向成37角斜射時(shí)，測(cè)得木桿在水池底部的角斜射時(shí)，測(cè)得木桿在水池底部的 影長(zhǎng)為影長(zhǎng)為1.15m。取。取sin37=0.6，cos37=0.8。 由此得出水的折射率是由此得出水的折射率是_，光在水中的，光在水中的 速度是速度是 。 37 i r s1 h1 h2 s2 1.33 2.25 108m/s 例：如圖示，用某種透光物質(zhì)制成的三棱鏡例：如圖示，用某種透光物質(zhì)制成的三棱鏡abc，b= c =30，在平行于，在平行于bc的直線的直線mn上插兩枚大頭針上插兩枚大頭針p1 、 p2，在，在ac邊的右側(cè)透過(guò)棱鏡觀察大頭針邊的右側(cè)透過(guò)棱鏡觀察大頭針p1 、p2像，調(diào)整像，調(diào)整 視線方向，直到視線方向，直到p1的像被的像被p2的像擋住，再在的像擋住，再在ac邊的右側(cè)邊的右側(cè) 先后插上兩枚大頭針先后插上兩枚大頭針p3 、p4，使，使p3 擋住擋住p1 、p2的像，的像，p4 擋住擋住p1 、p2的像和的像和