復(fù)習(xí) 第十八章光學(xué)

1、新沂市瓦窯中學(xué) 何小孔 編號(hào)：復(fù)習(xí) 第十八章光學(xué)教學(xué)目的：鞏固基礎(chǔ)知識(shí)培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題教學(xué)重點(diǎn)： 鞏固基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)難點(diǎn)：培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題教學(xué)方法：?jiǎn)l(fā)式綜合教學(xué)法教學(xué)過程：一、 光的直線傳播：1、 光源：能自行發(fā)光的物體叫光源。特點(diǎn)：（1）光源具有能量。（2）光源本身進(jìn)行著能量的轉(zhuǎn)化。2、 光的直線傳播：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c=m/s小孔成像和影的形成是光的直線傳播的有力證明。例1、當(dāng)太陽(yáng)位于帳篷正上方，在篷頂有一個(gè)邊長(zhǎng)約0.8mm的正方形小孔，太陽(yáng)光通過小孔照在篷內(nèi)水平地面上形成的光斑形狀是 （C ）(A)正方形 (B)長(zhǎng)方形

2、 (C)圓形 (D)橢圓形例2、如圖所示,在距豎直墻MN左側(cè)一段距離的A點(diǎn)有一小球,在球的左邊、緊靠小球處有一固定的點(diǎn)光源S.給小球一向右的水平初速度,當(dāng)小球在空中做拋運(yùn)動(dòng)時(shí),在小于碰墻以前,它在墻上的影子由上而下的運(yùn)動(dòng)是( A )(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)初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度a小于重力加速度g例3、翰林匯某人以速度在路燈下勻速前進(jìn)，則該人頭部的影子在水平地面的運(yùn)動(dòng)情況是（ D ）(A)勻加速直線運(yùn)動(dòng)； (B)加速度越來(lái)越大的加速運(yùn)動(dòng)；(C)加速度越來(lái)越小的加速運(yùn)動(dòng)； (D)勻速直線運(yùn)動(dòng).翰林匯3、影：光線被不透明的物體擋住，在不透明的物體后面

3、所形成的不透明區(qū)域叫影。影可分為本影和半影。在本影區(qū)內(nèi)完全看不到光源的光照射，在半影區(qū)內(nèi)只能看到部份光源發(fā)出的光。 翰林匯翰林匯4、日食和月食：發(fā)生月食時(shí)，太陽(yáng)、月球、地球位于同一直線上，地球在中間，當(dāng)月球全部進(jìn)入地球的的本影區(qū)時(shí)形成月全食，當(dāng)月球有一部份進(jìn)入地球的本影區(qū)時(shí)形成月偏食（不可能出現(xiàn)月環(huán)食）。 發(fā)生日食時(shí)，太陽(yáng)、地球、月球位于同一直線上，且月球在中間，當(dāng)?shù)厍蛏咸幱谠虑虮居皡^(qū)里的人完全看不到太陽(yáng)，這里發(fā)生了日全食，處于月球半影區(qū)的人看到的是日偏食，處于月球偽本影區(qū)的人能看到日環(huán)食。例4、月球位于太陽(yáng)和地球之間時(shí)，月球的影子如圖所示，下面說(shuō)法正確的是（CD ）（A）位于區(qū)域a、b內(nèi)的人

4、可看到月全蝕（B）位于區(qū)域c、d內(nèi)的人可看到日全蝕（C）位于區(qū)域b內(nèi)的人可看到日環(huán)蝕（D）位于區(qū)域c、d內(nèi)的人可看到日偏蝕二、 光的反射：1、 光的反射中光路是可逆的。例1、如圖所示，是實(shí)際景物的俯視圖，平面鏡AB寬1米，在鏡的右前方站著一個(gè)人甲，另一人乙沿著鏡面的中垂線走近平面鏡，若欲使甲乙能互相看到對(duì)方在鏡中的虛像，則乙與鏡面的最大距離是：0.5米2、 平面鏡的作用：只改變光束的傳播方向，不改變光束的聚散性質(zhì)。3、 平面鏡的成像特點(diǎn)：等大正立的虛像，物像關(guān)于鏡面對(duì)稱，得左右倒置。4、 作平面鏡成像光路圖的技巧：先根據(jù)平面鏡成像有對(duì)稱性的特點(diǎn)，確定像點(diǎn)的位置，再補(bǔ)畫入射光線與反射光線，還需要

5、注意鏡后的反向延長(zhǎng)線要畫虛線，且不加箭頭。5、 確定平面鏡成像可視范圍的方法：若要看到物體在平面鏡中的像，則需借助于邊界光線，邊界光線的公共部分即為完整像的觀察范圍。例2、如圖所示,在豎直平面xoy上,人眼位于坐標(biāo)點(diǎn)(3,0)上,一塊平面鏡水平放置,介于坐標(biāo)(0,3)和(-1,3)之間.今有一發(fā)光點(diǎn)P從坐標(biāo)原點(diǎn)沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),此過程中P點(diǎn)在下列哪個(gè)區(qū)間運(yùn)動(dòng)時(shí),人眼可以從平南鏡中觀察到P點(diǎn)的像(A)0 -1區(qū)間 (B)-1 -3區(qū)間(C)-3 -5區(qū)間 (D)-5 -區(qū)間 （ C ）6、 幾個(gè)結(jié)論：（1）在入射光線方向不變時(shí)，平面鏡旋轉(zhuǎn)角，反射光線將轉(zhuǎn)過2角。例3、如圖所示，從光源發(fā)出的光垂直

6、射到平面鏡上，經(jīng)反射在正對(duì)著平面鏡m處的墻上A處有一光斑。若使光斑向上移動(dòng)1m至B處，平面鏡應(yīng)以O(shè)點(diǎn)為軸轉(zhuǎn)過的角度是（ 15 ） （2）有一條光線射入兩個(gè)互相垂直的平面鏡，則其射光線必與其入射光線平行。例4、兩個(gè)平面鏡垂直相交于棱L.如圖所示為入射光線a經(jīng)過2次反射的光路.反射光線依次是b和c.以棱L為軸,使兩平面鏡都逆時(shí)針轉(zhuǎn)一個(gè)小角度.入射光線a仍按原方向入射,這時(shí)反射光線依次為b和c,則可知( BD ).(A)b與b夾角為 (B)b與b夾角為(C)c與c夾角為 (D)c與c平行7、 平面鏡、物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)：（1） 若鏡不動(dòng)，物體以v的速度向垂直于鏡面方向運(yùn)動(dòng)，則像以v的速度向鏡面運(yùn)動(dòng)（對(duì)

7、鏡的速度），相對(duì)于物體以2v的速度運(yùn)動(dòng)。（2） 若物體不動(dòng)，鏡以垂直于鏡v速度向物體運(yùn)動(dòng)，則像對(duì)鏡以v的速度向鏡面運(yùn)動(dòng)，對(duì)物體以2v的速度運(yùn)動(dòng)。例5、站在豎直的平面鏡前4 m處的人，沿著與平面鏡垂直的方向走向平面鏡，若此人行走的速率為0.5m/s且保持勻速運(yùn)動(dòng)，則像向鏡面移動(dòng)的速率以及經(jīng)過2s鐘人與像間的距離分別為（ C）（A）0.125m/s 4m （B）0.25m/s 6.5m （C）0.5m/s 6m （D）1.0m/s 5m （3）若鏡不動(dòng)，物體以v的速度與鏡面成運(yùn)動(dòng)，則像也以V的速度運(yùn)動(dòng)，像的運(yùn)動(dòng)軌跡與物的運(yùn)動(dòng)軌跡關(guān)于鏡面對(duì)稱。例6、一點(diǎn)光源S放在平面鏡前，鏡不動(dòng)，S以速度v沿OS方

8、向向左平移，則光源S在鏡中的像將：(如圖所示) ( D )(A)以速率2v平行于OS向右運(yùn)動(dòng)； (B)以速率v垂直于OS向下運(yùn)動(dòng)；(C)以速率v沿與鏡垂直的方向向S運(yùn)動(dòng)； (D)以速率v向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。 （4）若物不動(dòng)，鏡面以v速度與鏡面成運(yùn)動(dòng)，則像將以2vsin的速度向物像連線向物體運(yùn)動(dòng)。例7、一個(gè)點(diǎn)光源S通過平面鏡成像圖.設(shè)光源不動(dòng),平面鏡以速率v沿OS方向向光源平移,鏡面與OS方向之間的夾角為30,則光源的像S(圖中未畫出)( D )(A) 以速率v平行于OS向右運(yùn)動(dòng) (B) (B) 以速率v垂直于OS向下運(yùn)動(dòng)(C)以速率 v 沿SS連線向S運(yùn)動(dòng) (D)以速率v 沿SS連線向S運(yùn)動(dòng)例8、如圖

9、所示，S為靜止的點(diǎn)光源，M為與水平成角的平面鏡。若平面鏡沿水平方向作振幅為A的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，則點(diǎn)光源S在平面鏡中所成的虛像S的運(yùn)動(dòng)情況是（ B ）(A)在SS連線上作振幅為4Asin的簡(jiǎn)揩振動(dòng)(B)在SS連線上作振幅為2Asin的簡(jiǎn)揩振動(dòng)(C)在水平方向上作振幅為4Asin的簡(jiǎn)揩振動(dòng)(D)在水平方向上作振幅為2Asin的簡(jiǎn)揩振動(dòng)翰林匯例9、如圖所示，在圓筒中心放一個(gè)平面鏡，光源S向圓筒中心發(fā)射光束，經(jīng)平面鏡反射在筒壁上呈現(xiàn)光斑S.如果圓筒的半徑是R，則當(dāng)平面鏡繞中心軸線以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光斑將 （ BD ）(A)以角速度繞中心軸線作圓周運(yùn)動(dòng)；(B)以角速度2繞中心軸線作圓周運(yùn)動(dòng)；(C)以線速度R

10、繞中心軸線作圓周運(yùn)動(dòng)；(D)以周期T繞中心軸線作圓周運(yùn)動(dòng).翰林匯例10、一人正對(duì)豎直的平面鏡站立，人的身體寬為a,兩眼相距為b，若身高為c，欲使自己看到自己的全身像，鏡子至少高 h/2 ，要使人能從鏡中看到自己的整個(gè)身體寬，鏡子的寬度至少為（a-b）/2 翰林匯欲使自己無(wú)論閉上左眼或右眼都能用另一只眼睛從鏡子中看到自己的整個(gè)身體寬，鏡子的寬度至少應(yīng)為 （a+b）/2 。翰林匯 例11、如圖所示, 激光液面控制儀的原理是： 一束激光以入射角I照射液面, 承接反射光斑的PQ處用光電管接收變成電訊號(hào), 電訊號(hào)輸入控制系統(tǒng)用以控制液面高度. 如果發(fā)現(xiàn)光斑在PQ處側(cè)移了s距離, 求液面上升的高度h.例1

11、2、圖中AB表示一直立的平面鏡，P1、P2是水平放置的米尺（有刻度的一面朝著平面鏡），MN是屏，三者互相平行，屏MN上的ab表示一條豎直的縫（即a、b之間透光的），某人眼睛緊貼米尺上的小孔S（其位置見圖），可通過平面鏡看到米尺的一部分刻度，試在本題的圖上用三角板作圖求出可看到的部位，并在P1P2上把這部分涂以標(biāo)志。例13、圖是用來(lái)測(cè)量金屬桿受熱膨脹伸長(zhǎng)量l的實(shí)驗(yàn)裝置示圖.M是附在直角支架Mab的平面鏡，直角支架可以a點(diǎn)為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)金屬桿伸長(zhǎng)時(shí)，b點(diǎn)就抬高，鏡面M將向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過一個(gè)很小的角度，AB為直尺，C處有望遠(yuǎn)鏡，金屬桿加熱前，從望遠(yuǎn)鏡中看到直尺上的P點(diǎn)，金屬桿加熱后，從望遠(yuǎn)鏡中看到直尺

12、上的Q點(diǎn)，設(shè)PQ相距為d，直尺AB與平面鏡的水平距離為D，ab間距為，求金屬桿受熱膨脹的伸長(zhǎng)量l.翰林匯三、 光的折射：（一） 光的折射：光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)并改變了傳播方向的現(xiàn)象。光的折射遵守折射（斯涅爾）定律，折射光線在入射光線和法線決定的平面內(nèi)，且分居在法線的兩側(cè)，入射角的正弦與折射角的正弦成正比。在折射現(xiàn)象中光路可逆。(垂直入射叫折射嗎？)（二） 介質(zhì)的折射率：n=，（1）任何介質(zhì)有折射率均大于1。（2）n由介質(zhì)本身的特性及光的頻率決定。同種介質(zhì)對(duì)不同頻率的光，由于v不同，n就不同，對(duì)白光，V紅最大，n紅最小，所以出現(xiàn)色散現(xiàn)象，當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)f不變，v、改變。（三

13、） 折射不僅可能改變光束的傳播方向，而且還可能改變光束的性質(zhì)。（四） 平行玻璃磚對(duì)光線的作用側(cè)移。側(cè)移的距離跟入射角i、玻璃磚厚度d、折射率n有關(guān)。物體通過玻璃磚所成的像是等大的虛像。 如：放在等厚的矩形玻璃磚和半圓形玻璃磚中心處的物體，在垂直往下看時(shí)哪個(gè)更高？例1、 點(diǎn)光源S通過帶有圓孔的擋板N,照射到屏M上,形成直徑為d的亮圓.如果在擋板靠近光屏一側(cè)放上一塊厚玻璃時(shí),如圖所示,這時(shí)點(diǎn)光源通過圓孔和玻璃在屏上形成直徑為D的亮圓.直徑D和d的關(guān)系是( A)(A)dD (B) d=D (C) dD (D)無(wú)法判定 例2、將一根細(xì)直棒豎直放在玻璃燒杯中的中心線偏左處，如圖甲所示，現(xiàn)在往杯中注入大半

14、杯水，人眼從側(cè)面看時(shí)，所看到的現(xiàn)象應(yīng)是圖乙中的哪一個(gè)？（ B ）例3、在深為2m的水塘里，豎直插入一根木樁，木樁露出水面部分的長(zhǎng)度為0.5m，當(dāng)陽(yáng)光與水平面夾角為60照射到木樁時(shí)，木樁在水面上的影子長(zhǎng)為多少?木樁在水底的影子又是多長(zhǎng)?設(shè)河底是水平的.例4、為了從軍事工事內(nèi)部觀察外界目標(biāo), 在工事壁上開一長(zhǎng)方形孔. 設(shè)工事壁厚d=34.64cm, 孔的寬度L=20cm. 孔內(nèi)嵌入折射率為n=的玻璃磚, 如圖所示, 試問： (1) 嵌入玻璃后, 工事內(nèi)部人員觀察到外界的視野有多大張角?(2) 要想使外界1800范圍內(nèi)的物體全能被觀察到, 應(yīng)嵌入折射率為多大的玻璃磚?解：（1）最大折射角為，而sin

15、=，即折射角為300，對(duì)應(yīng)的入射角為600 （2）折射角為300 ，要使視野為1800，即折射角為900，則臨界角為300 故折射率為2 。例5、單色細(xì)光束射到折射率n=的透明球表面，光束在過球心的平面內(nèi)，入射角為450，研究經(jīng)折射進(jìn)入球內(nèi)后又經(jīng)內(nèi)表面反射一次，再經(jīng)球面折射后射出的光線，如圖所示，（1）在圖上大致畫出光線在球內(nèi)的路徑和方向。（2）求入射光與出射光之間的夾角（3） 如果入射的是一束白光，透明球的色散情況與玻璃相仿，問哪種顏色光的偏向角最大，哪種顏色的光偏向角最?。拷?例6、寬為a的平行光束從空氣斜向射到兩面平行的玻璃板上表面，入射角為450，光束中包含兩種波長(zhǎng)的光，玻璃對(duì)這兩種波

16、長(zhǎng)的光，玻璃對(duì)這兩種光的折射率分別為。（1）求每種波長(zhǎng)的光射入上表面后的折射角。（2）O為使光束從玻璃板下表面出射時(shí)能分成不交疊的兩束，玻璃板的厚度為d至少？并畫出光路示意圖。解：例7、給你一個(gè)廣口瓶和足夠的水和一根有刻度的直尺設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)粗略測(cè)定水的折射率。四、 全反射、光的色散：（一）發(fā)生全反射的條件：（1）光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)。（2）入射角大于臨界角。（二）臨界角：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角為900時(shí)的入射角臨界角。C=arcsin。（三）光的色散：白光通過三棱鏡后，在光屏上形成的彩色光帶。（1） 折射率與光的頻率的關(guān)系：同一介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大，當(dāng)各種色光通過同一

17、介質(zhì)時(shí)，紫光的折射率最大，紅光的折射率最小。（2） 折射率與光速與波長(zhǎng)之間的關(guān)系：當(dāng)光從真空射入介質(zhì)時(shí)，頻率不變，速度減小，波長(zhǎng)減小。 ，同一種介質(zhì)中,頻率大,速度小,波長(zhǎng)短.例1、一束光從空氣射向折射率為n=的某種玻璃的表面，如圖所示，i代表入射角，則（ BCD ）（A）當(dāng)i45時(shí)，會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象（B）無(wú)論入射角i多大，折射角都不會(huì)超過45（C）欲使折射角等于30，應(yīng)以i=45的角度入射（D）當(dāng)i=arctg時(shí)，反射光線跟折射光線恰好互相垂直 例2、如圖所示,在水面以下有一個(gè)平面鏡水平放置,一束白光由空氣垂直射入水中,照到平面鏡上的O點(diǎn),現(xiàn)讓平面鏡繞入射點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng),要使該光束不會(huì)從水中射出水面,平面鏡轉(zhuǎn)過的角度不能小于(已知紅光臨界角為,紫光臨界角為) ( A )(A) (B) (C) (D) 學(xué)生練：圖abc為一全反射棱鏡,它的主截面是等腰直角三角形,如圖所示.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).(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