高中物理選修3-4第十三章----光-總結(jié)及練習(xí)

1、高中物理選修3-4第十三章知識點總結(jié)及練習(xí)第十三章 光第一節(jié)光的反射和折射知識點1光的折射定律 折射率 1）光的折射定律入射角、反射角、折射角都是各自光線與法線的夾角！ 表達(dá)式：在光的折射現(xiàn)象中，光路也是可逆的2）折射率光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的絕對折射率，用符號n表示n是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的一個物理量，n越大，表明光線偏折越厲害。發(fā)生折射的原因是光在不同介質(zhì)中，速度不同例題：光在某介質(zhì)中的傳播速度是2.122×108m/s，當(dāng)光線以30°入射角，由該介質(zhì)射入空氣時，折射角為多少？解：由介質(zhì)的折射率與光速的關(guān)系得又根據(jù)介質(zhì)折

2、射率的定義式得r為在空氣中光線、法線間的夾角即為所求i為在介質(zhì)中光線與法線間的夾角30°由(1)、(2)兩式解得：所以r=45°白光通過三棱鏡時，會分解出各種色光，在屏上形成紅紫的彩色光帶（注意：不同介質(zhì)中，光的頻率不變。）練習(xí)：1、如圖所示，平面鏡AB水平放置，入射光線PO與AB夾角為30°，當(dāng)AB轉(zhuǎn)過20°角至AB位置時，下列說法正確的是 ( )A入射角等于50°B入射光線與反射光線的夾角為80° C反射光線與平面鏡的夾角為40°D反射光線與AB的夾角為60°2、一束光從空氣射入某種透明液體，入射角40

3、6;，在界面上光的一部分被反射，另一部分被折射，則反射光線與折射光線的夾角是 ( )A小于40° B在40°與50°之間 C大于140° D在100°與140°與間3、太陽光沿與水平面成30°角的方向射到平面鏡上，為了使反射光線沿水平方向射出，則平面鏡跟水平面所成的夾角可以是 ( ) A15° B30° C60° D105°知識點：2、測定玻璃的折射率（實驗、探究） 1實驗的改進(jìn)：找到入射光線和折射光線以后，可以入射點O為圓心，以任意長為半徑畫圓，分別與AO、OO（或OO的延長線）交于

4、C點和D點，過C、D兩點分別向NN做垂線，交NN于C、D點， 則易得：n = CC/DD2實驗方法：插針法例題：光線從空氣射向玻璃磚，當(dāng)入射光線與玻璃磚表面成30°角時，折射光線與反射光線恰好垂直，則此玻璃磚的折射率為 ( )A B C D練習(xí)：1、光線從空氣射向折射率n的玻璃表面，入射角為1，求：當(dāng)145º時，折射角多大？2、光線從空氣射向折射率n的玻璃表面，入射角為1，求：當(dāng)1多大時，反射光線和折射光線剛好垂直？（1）300（2）arctan3、為了測定水的折射率，某同學(xué)將一個高32cm，底面直徑24cm的圓筒內(nèi)注滿水，如圖所示，這時從P點恰能看到筒底的A點把水倒掉后仍

5、放在原處，這時再從P點觀察只能看到B點，B點和C點的距離為18cm由以上數(shù)據(jù)計算得水的折射率為多少? 4/3第2節(jié) 全反射 知識點：光的全反射 i越大，越大，折射光線越來越弱，反射光越來越強(qiáng)。1）全反射：光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)：折射率小的介質(zhì)叫光疏介質(zhì)，折射率大的介質(zhì)叫光密介質(zhì)。注意：光疏和光密介質(zhì)是相對的。全反射是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，折射光線消失（=900），只剩下反射光線的現(xiàn)象。2）發(fā)生全反射的條件：光必須從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)入射角必須大于（或等于）臨界角3）臨界角4）應(yīng)用全反射棱鏡形狀：等腰直角三角形原理：如圖條件：玻璃折射率大于1.4優(yōu)點：比平面鏡反射時失真小光導(dǎo)纖維：折射率大的

6、內(nèi)芯、折射率小的外套 P71光導(dǎo)纖維P72做一做時間計算中注意光的路程不是兩地距離及光在介質(zhì)中的速度不是光速海市蜃樓：沙漠：倒立虛像；海洋：正立虛像例題：如圖，長方體ABCD是折射率為1.5的玻璃磚，將其放在空氣中，一束光以入射角射到AB面的P點上，AD=2AP，求：（1）要使此光束進(jìn)入長方體后能直接折射到AD面上，的最小值是多少；（2）要使此光束直接折射到AD面上的光能在AD面上發(fā)生全反射，的取值范圍是多少。（1）arcsin （2）arcsin arcsin 練習(xí)：1、光導(dǎo)纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由內(nèi)芯和外套組成，它們的材料不同，光在內(nèi)芯中傳播，則 ( )A內(nèi)芯的折射率比外套大，光在內(nèi)芯與外套的界面

7、上發(fā)生全反射B內(nèi)芯的折射率比外套小，光在內(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，光在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生折射D內(nèi)芯和外套的折射率相同，外套的材料韌性較強(qiáng)，起保護(hù)作用2、自行車的尾燈采用了全反射棱鏡的原理，在夜間騎車時，從后面開來的汽車發(fā)出的強(qiáng)光照到尾燈時，會有較強(qiáng)的光被反射回去，從而引起汽車司機(jī)的注意，若尾燈的縱截面圖如圖所示，則汽車燈光應(yīng)從 （ ） A左側(cè)射入在尾燈右側(cè)發(fā)生全反射 B左側(cè)射入在尾燈左側(cè)發(fā)生全反射C右側(cè)射入在尾燈右側(cè)發(fā)生全反射 D右側(cè)射入在尾燈左側(cè)發(fā)生全反射3、一潛水員在水深為h的地方向水面觀察時，發(fā)現(xiàn)整個天空及遠(yuǎn)處地面的景物均呈現(xiàn)在水面處的一圓形區(qū)域內(nèi)。已知水的

8、折射率為n，則圓形區(qū)域的半徑為 ( )Anh B Ch D第三節(jié)光的干涉知識點：光的干涉 1）光的干涉現(xiàn)象：是波動特有的現(xiàn)象，由托馬斯楊首次觀察到。（1）在雙縫干涉實驗中，條紋寬度或條紋間距：L：屏到擋板間的距離，d：雙縫的間距，：光的波長，x：相鄰亮紋（暗紋）間的距離（2）圖象特點：中央為明條紋，兩邊等間距對稱分布明暗相間條紋。紅光（最大）明、暗條紋最寬，紫光明、暗條紋最窄。白光干涉圖象中央明條紋外側(cè)為紅色。2）光的顏色、色散A、薄膜干涉（等厚干涉）：圖象特點：同一條亮（或暗）條紋上所對應(yīng)薄膜厚度完全相等。不同的光做實驗，條紋間距不同單色光在肥皂膜上（上薄下厚）形成水平狀明暗相間條紋B、薄膜

9、干涉中的色散、各種看起來是彩色的膜，一般都是由于干涉引起的、原理：膜的前后兩個面反射的光形成的、現(xiàn)象：同一厚度的膜，對應(yīng)著同一亮紋（或暗紋）、厚度變化越快，條紋越密白光入射形成彩色條紋。C、折射時的色散光線經(jīng)過棱鏡后向棱鏡的底面偏折。折射率越大，偏折的程度越大不同顏色的光在同一介質(zhì)中的折射率不同。同一種介質(zhì)中，由紅光到紫光，波長越來越短、折射率越來越大、波速越來越慢3）光的衍射：單縫衍射圖象特點：中央最寬最亮；兩側(cè)條紋不等間隔且較暗；條紋數(shù)較少。（白光入射為彩色條紋）。光的衍射條紋：中間寬，兩側(cè)窄的明暗相間條紋（典例：泊松亮斑）共同點：同等條件下，波長越長，條紋越寬4）光的偏振：證明了光是橫波

10、；常見的光的偏振現(xiàn)象：攝影，太陽鏡，動感投影片，晶體的檢測，玻璃反光偏振片由特定的材料制成，它上面有一個特殊的方向（叫做透振方向），只有振動方向與透振方向平行的光波才能通過偏振片。當(dāng)只有一塊偏振片時，以光的傳播方向為軸旋轉(zhuǎn)偏振片，透射光的強(qiáng)度不變。當(dāng)兩塊偏振片的透振方向平行時，透射光的強(qiáng)度最大，但是，比通過一塊偏振片時要弱。當(dāng)兩塊偏振片的透振方向垂直時，透射光的強(qiáng)度最弱，幾乎為零。只有橫波才有偏振現(xiàn)象。光波的感光作用和生理作用等主要是由電場強(qiáng)度E所引起的，因此常將E的振動稱為光振動。除了從光源（如太陽、電燈等）直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光，都是偏振光。自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，

11、如果光入射的方向合適，使反射光與折射光之間的夾角恰好是90°，這時，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直。偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：拍攝、液晶顯示、汽車車燈（偏振化方向都沿同一方向并與水平面成45°）、立體電影（左眼偏振片的偏振化方向與左面放像機(jī)上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向與右面放像機(jī)上的偏振化方向相同）例題：在雙縫干涉實驗中保持狹縫間的距離和狹縫到屏的距離都不變，用不同的色光照射時，則下列敘述正確的是 ( )A紅光的干涉條紋間距最大 B紫光的干涉條紋間距最大C紅光和紫光干涉條紋間距一樣大 D用白光照射會出現(xiàn)白色干涉條紋練習(xí)：1、薄膜干涉條紋產(chǎn)生的原因是 (

12、 ) A薄膜內(nèi)的反射光線和折射光線相互疊加 B同一束光線經(jīng)薄膜前后兩表面反射后相互疊加 C入射光線和從薄膜反射回來的光線疊加 D明條紋是波峰和波峰疊加而成，暗條紋是波谷與波谷疊加而成2、下面有關(guān)光的干涉現(xiàn)象的描述中，正確的是 ( ) A在光的雙縫干涉實驗中，將入射光由綠光改為紫光，則條紋間隔變寬 B白光經(jīng)肥皂膜前后表面反射后，反射光發(fā)生干涉形成彩色條紋C在光的雙縫干涉實驗中，若縫S1射入的是綠光，S2射入的是紫光，則條紋是彩色的D光的干涉現(xiàn)象說明光具有波動性3、在雙縫干涉中，用白光入射雙縫時，在光屏上可觀察到彩色條紋，若把雙縫分別用紅色濾光片（只能通過紅光）和藍(lán)色濾光片（只能通過藍(lán)光）擋住，則

13、在光屏上可以觀察到( )A紅色和藍(lán)色兩套干涉條紋的疊加B紫色干涉條紋（紅色和藍(lán)色疊加為紫色）C屏上兩種色光疊加，但不會出現(xiàn)干涉條紋D屏上的上半部分為紅色光，下半部分為藍(lán)色光，不發(fā)生光的疊加、第4節(jié) 實驗：用雙縫干涉測量光的波長知識點:楊氏干涉光的干涉現(xiàn)象：是波動特有的現(xiàn)象，由托馬斯楊首次觀察到。（1）在雙縫干涉實驗中，條紋寬度或條紋間距：L：屏到擋板間的距離，d：雙縫的間距，：光的波長，x：相鄰亮紋（暗紋）間的距離（2）圖象特點：中央為明條紋，兩邊等間距對稱分布明暗相間條紋。紅光（最大）明、暗條紋最寬，紫光明、暗條紋最窄。白光干涉圖象中央明條紋外側(cè)為紅色。例題：（1）在“用雙縫干涉測光的波長”

14、實驗中，裝置如圖1所示，光具座上放置的光學(xué)元件依次為光源、_、_、_、遮光筒、_。對于某種單色光，為增加相鄰亮紋間距，可采取_或_的方法。（2）將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對齊， 將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖2所示。 然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，記下此時圖3中手輪上的示數(shù)_mm，求得相鄰亮紋的間距x為_mm。（3）已知雙縫間距為2×10-4m，測得雙縫到屏的距離為0.7m，則所測紅光的波長為_nm。（1）濾光片，單縫，雙縫，光屏，減小雙縫間距，增大雙縫到光屏的距離（2）2.320，13.870 （3）3970練習(xí)：1、在雙縫干

15、涉實驗中，波長l550 nm的單色平行光垂直入射到縫間距d2×10-4 m的雙縫上，屏到雙縫的距離D2 m求： (1) 中央明紋兩側(cè)的兩條第10級明紋中心的間距； (2) 用一厚度為e6.6×10-6 m、折射率為n1.58的玻璃片覆蓋一縫后，零級明紋將移到原來的第幾級明紋處？(1 nm = 10-9 m) 解：(1) Dx20 Dl / d 2分 0.11 m 2分 (2) 覆蓋云玻璃后，零級明紋應(yīng)滿足 (n1)er1r2 2分設(shè)不蓋玻璃片時，此點為第k級明紋，則應(yīng)有 r2r1kl 2分所以 (n1)e = kl k(n1) e / l6.967 零級明紋移到原第7級明紋

16、處 2分2、在雙縫干涉實驗中，雙縫與屏間的距離D1.2 m，雙縫間距d0.45 mm，若測得屏上干涉條紋相鄰明條紋間距為1.5 mm，求光源發(fā)出的單色光的波長解：根據(jù)公式 x kl D / d相鄰條紋間距 DxD l / d則 ldDx / D 3分 562.5 nm 2分ABCS1S23、如所示，在雙縫干涉實驗中，A、B、C為光屏上出現(xiàn)的三條相鄰的明條紋的位置，由雙縫S1和S2到C點的路程差為 ( ) A B2 C3 D4第五節(jié)光的衍射 知識點：光的衍射光的衍射：單縫衍射圖象特點：中央最寬最亮；兩側(cè)條紋不等間隔且較暗；條紋數(shù)較少。（白光入射為彩色條紋）。光的衍射條紋：中間寬，兩側(cè)窄的明暗相間

17、條紋（典例：泊松亮斑）共同點：同等條件下，波長越長，條紋越寬例題：用平行的單色光垂直照射不透明的小圓板，在圓板后面的屏上發(fā)現(xiàn)圓板陰影中心有一個亮斑，陰影外面有一圈一圈明暗相間的條紋，這是光的 ( )A干涉現(xiàn)象 B衍射現(xiàn)象 C色散現(xiàn)象 D反射現(xiàn)象【習(xí)題】1用紅光進(jìn)行雙縫干涉實驗時(縫極窄)，如果用不透光的紙遮住一個縫，則屏上出現(xiàn)( )A一片黑暗 B一片紅光C原干涉條紋形狀不變，但亮度減弱 D紅、黑相間的條紋2關(guān)于光的干涉和衍射，下列說法正確的是 ( )A形成原因完全相同B水面上的油層在陽光照射下出現(xiàn)的彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象C泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象D激光防偽標(biāo)志看起來是彩色的，這是光的干涉現(xiàn)象3讓

18、太陽光垂直照射到一塊遮光板上，板中間有一個可以自由收縮的三角形孔，當(dāng)此孔慢慢縮小直至閉合的過程中，在孔后的屏上將先后出現(xiàn) ( )A由大到小的三角形光斑，直到消失B由大到小的三角形光斑，明暗相間的彩色條紋，直至條紋消失C由大到小的三角形光斑，明暗相間的黑白條紋，直至條紋消失D由大到小的三角形光斑，小圓形光斑，明暗相間的彩色條紋，直至條紋消失第6節(jié) 光的偏振知識點：光的偏振光的偏振：證明了光是橫波；常見的光的偏振現(xiàn)象：攝影，太陽鏡，動感投影片，晶體的檢測，玻璃反光偏振片由特定的材料制成，它上面有一個特殊的方向（叫做透振方向），只有振動方向與透振方向平行的光波才能通過偏振片。當(dāng)只有一塊偏振片時，以光

19、的傳播方向為軸旋轉(zhuǎn)偏振片，透射光的強(qiáng)度不變。當(dāng)兩塊偏振片的透振方向平行時，透射光的強(qiáng)度最大，但是，比通過一塊偏振片時要弱。當(dāng)兩塊偏振片的透振方向垂直時，透射光的強(qiáng)度最弱，幾乎為零。只有橫波才有偏振現(xiàn)象。光波的感光作用和生理作用等主要是由電場強(qiáng)度E所引起的，因此常將E的振動稱為光振動。除了從光源（如太陽、電燈等）直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光，都是偏振光。自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，如果光入射的方向合適，使反射光與折射光之間的夾角恰好是90°，這時，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直。偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：拍攝、液晶顯示、汽車車燈（偏振化方向都沿同一方向并與水平面成

20、45°）、立體電影（左眼偏振片的偏振化方向與左面放像機(jī)上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向與右面放像機(jī)上的偏振化方向相同）例題：在垂直于太陽光的傳播上前后各放置兩個偏振片P和Q，在Q的后面放一光屏，則( )AQ不動，旋轉(zhuǎn)P，屏上的光的亮度不變BQ不動，旋轉(zhuǎn)P，屏上的光的亮度時強(qiáng)時弱CP不動，旋轉(zhuǎn)Q，屏上的光的亮度不變DP不動，旋轉(zhuǎn)Q，屏上的光的亮度時強(qiáng)時弱練習(xí)：1、將兩個偏振片緊靠在一起，把它們放在一盞燈前面，沒有光通過；若將其中一個偏振片旋轉(zhuǎn)180º，在旋轉(zhuǎn)過程中將會出現(xiàn) ( )A透過偏振片的光的強(qiáng)度先增強(qiáng)，后又減弱到零B透過偏振片的光的強(qiáng)度先增強(qiáng)，后又減弱到不為零

21、的最小值C透過偏振片的光的強(qiáng)度始終增強(qiáng)D透過偏振片的光的強(qiáng)度先增強(qiáng)，后減弱，再增強(qiáng)2、關(guān)于縱波和橫波，下列說法正確的是 ( )A都可以產(chǎn)生偏振現(xiàn)象 B只有橫波可以產(chǎn)生偏振現(xiàn)象C只有縱波可以產(chǎn)生偏振現(xiàn)象 D光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波3、如圖所示，P是一偏振片，P的透振方向（如圖中箭頭所示）豎直，下列四種入射光束中，能在P的另一側(cè)觀察到透射光的是 ( )A太陽光B沿豎直方向振動的偏振光C沿水平方向振動的偏振光D沿與豎直方向成45º角的偏振光第七節(jié)光的顏色 色散 知識點：光的顏色、色散A、薄膜干涉（等厚干涉）：圖象特點：同一條亮（或暗）條紋上所對應(yīng)薄膜厚度完全相等。不同的光做實驗，條紋間距不

22、同單色光在肥皂膜上（上薄下厚）形成水平狀明暗相間條紋B、薄膜干涉中的色散、各種看起來是彩色的膜，一般都是由于干涉引起的、原理：膜的前后兩個面反射的光形成的、現(xiàn)象：同一厚度的膜，對應(yīng)著同一亮紋（或暗紋）、厚度變化越快，條紋越密白光入射形成彩色條紋。C、折射時的色散光線經(jīng)過棱鏡后向棱鏡的底面偏折。折射率越大，偏折的程度越大不同顏色的光在同一介質(zhì)中的折射率不同。同一種介質(zhì)中，由紅光到紫光，波長越來越短、折射率越來越大、波速越來越慢例題：一束紅光和一束紫光以相同的入射角沿CO方向入射半圓形玻璃磚的下表面，之后沿OA，OB方向射出，如圖所示，則下列說法中正確的是 ( )AOA是紅光，穿過玻璃磚的時間較短

23、BOB是紅光，穿過玻璃磚的時間較短COA是紫光，穿過玻璃磚的時間較長DOB是紫光，穿過玻璃磚的時間較短練習(xí)：1、如圖所示，一束白光通過玻璃棱鏡發(fā)生色散現(xiàn)象，下列說法正確的是 ( )A紅光的偏折最大，紫光的偏折最小 B紅光的偏折最小，紫光的偏折最大C玻璃對紅光的折射率比紫光大 D玻璃中紫光的傳播速度比紅光大2、如圖所示，一束紅光和一束藍(lán)光平行入射到三棱鏡上，經(jīng)棱鏡折射后，交會在屏上同一點，若n1和n2分別表示三棱鏡對紅光和藍(lán)光的折射率，則有 ( )abAn1n2，a為紅光，b為藍(lán)光 Bn1n2，a為藍(lán)光，b為紅光Cn1n2，a為紅光，b為藍(lán)光 Dn1n2，a為藍(lán)光，b為紅光a b3、如圖所示，一束復(fù)色可見光射到置于空氣中的平板玻璃上，穿過玻璃后從下表面射出，變?yōu)閍、b兩束平行單色光，則 ( )A玻璃對a光的折射率較大Ba光在玻璃中傳播的速度較大Cb光的