高中物理光學(xué)知識總結(jié)及習(xí)題(dyb)匯編

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上光的折射、全反射和色散 1光的折射 (1)折射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)斜射進(jìn)入另一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生 的現(xiàn)象 (2)折射定律：內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在 ，折射光線與入射光線分別位于 的兩側(cè)，入射角的正弦與折射角的正弦成 表達(dá)式：n12，式中n12是比例常數(shù) 在光的折射現(xiàn)象中，光路是 (3)折射率： 定義：光從真空射入某介質(zhì)時， 的正弦與 的正弦的比值 定義式：n (折射率由介質(zhì)本身和光的頻率決定) 計(jì)算式：n (c為光在真空中的傳播速度，v是光在介質(zhì)中的傳播速度，由此可知，n>1) 2全反射 (1)發(fā)生條件：光從 介質(zhì)射入 介質(zhì)；入射角 臨界角 (2)現(xiàn)

2、象：折射光完全消失，只剩下 光 (3)臨界角：折射角等于90°時的入射角，用C表示，sinC . (4)應(yīng)用： 全反射棱鏡； 光導(dǎo)纖維，如圖所示3光的色散 (1)光的色散現(xiàn)象：含有多種顏色的光被分解為 光的現(xiàn)象 (2)色散規(guī)律：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，即紫光偏折得更明顯當(dāng)它們射到另一個界面時， 光的偏折最大， 光的偏最小 (3)光的色散現(xiàn)象說明： 白光為復(fù)色光； 同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同，頻率越大的色光折射率 ； 不同色光在同一介質(zhì)中的傳播速度不同，波長越短，波速 1光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)，折射率的大小與介質(zhì)的密度無關(guān) 2由n

3、知，當(dāng)光從真空射向其他透明介質(zhì)時，頻率不變，波速和波長都發(fā)生改變光的波動性 1光的干涉 (1)產(chǎn)生干涉的條件：兩列光的 相同， 恒定 (2)楊氏雙縫干涉原理如圖所示產(chǎn)生明、暗條紋的條件a單色光：若路程差r2r1k(k0,1,2)，光屏上出現(xiàn) ；若路程差r2r1 (2k1) (k0,1,2)，光屏上出現(xiàn) b白光：光屏上出現(xiàn)彩色條紋相鄰明(暗)條紋間距：x. (3)薄膜干涉 概念：由薄膜的前后表面反射的兩列光相互疊加而成劈形薄膜干涉可產(chǎn)生平行 條紋 應(yīng)用：檢查工件表面的平整度，還可以做增透膜 2光的衍射 (1)光的衍射現(xiàn)象：光在遇到障礙物時，偏離直線傳播方向而照射到 區(qū)域的現(xiàn)象 (2)發(fā)生明顯衍射

4、現(xiàn)象的條件：當(dāng)孔或障礙物的尺寸比光波波長小，或者跟波長差不多時，光才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 (3)各種衍射圖樣 單縫衍射：中央為 ，兩側(cè)有明暗相間的條紋，但間距和 不同用白光做衍射實(shí)驗(yàn)時，中央條紋仍為 ，最靠近中央的是紫光，最遠(yuǎn)離中央的是紅光 圓孔衍射：明暗相間的不等距 泊松亮斑(圓盤衍射)：光照射到一個半徑很小的圓盤后，在圓盤的陰影中心出現(xiàn)的亮斑，這是光能發(fā)生衍射的有力證據(jù)之一 (4)衍射與干涉的比較 (如表)3光的偏振現(xiàn)象 (1)偏振光：在 于傳播方向的平面上，只沿著某個特定的方向振動的光 (2)自然光：太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光包含沿一切方向振動的光，而且在各個方向上的光波強(qiáng)度都相等 (

5、3)光的偏振現(xiàn)象說明光是 波 (4)獲得偏振光的方法有兩種：讓自然光經(jīng)過 或使反射光與折射光垂直 (5)偏振光的應(yīng)用：水下照像、立體電影等 (6)平時我們所看到的光，除了直接從光源發(fā)出的光以外都是偏振光 對折射率的理解1.折射率是用光線從真空斜射入介質(zhì)，入射角的正弦與折射角的正弦之比定義的由于光路可逆，入射角、折射角隨光路可逆而“換位”，因此，在應(yīng)用時折射率可記憶為n (真空角為真空中的光線與法線的夾角，介質(zhì)角為介質(zhì)中的光線與法線的夾角) 2折射率的大小不僅反映了介質(zhì)對光的折射本領(lǐng)，也反映了光在介質(zhì)中傳播速度的大小，v 3折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)同一種介質(zhì)，對頻率大的光

6、折射率大，對頻率小的光折射率小 4同一種色光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同，但頻率不變1對于某單色光，玻璃的折射率比水大,則此單色光在玻璃中傳播時（ ）A其速度比在水中大，其波長比在水中長 B其速度比在水中大，其波長比在水中短 C其速度比在水中小，其波長比在水中短 D其速度比在水中小，其波長比在水中長 答案 C 解析 由光在介質(zhì)中的波速與折射率的關(guān)系式v 可知，n玻n水，所以v玻v水，光的頻率與介質(zhì)無關(guān)，只由光源決定，即光在玻璃及水中傳播時不變，據(jù)v，知玻水C項(xiàng)正確 對全反射的理解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當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時，往往同時發(fā)生光的

7、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)生折射當(dāng)折射角等于90°時，實(shí)際上就已經(jīng)沒有折射光了 3全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解：當(dāng)光由光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)時，在入射角逐漸增大的過程中，反射光的能量逐漸增強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱，當(dāng)入射角等于臨界角時，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，這時就發(fā)生了全反射 2(2009·浙江高考)如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)已知入射方向與邊AB的夾角為 30°，E、F分別為邊AB、 BC的中點(diǎn)，則() A該棱鏡的折射率為 B光在F點(diǎn)發(fā)生全反射 C光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長變小 D從F點(diǎn)出

8、射的光束與入射到E點(diǎn)的光束平行 答案 AC解析 由幾何關(guān)系可知，入射角160°，折射角230°.由折射定律n=， A正確；在BC界面上，入射角為30°，根據(jù)計(jì)算所得折射率，由折射定律易知，出射角度為60°，不會發(fā)生全反射，B錯誤；光從空氣進(jìn)入棱鏡，頻率f不變，波速v減小，所以減小，C正確；由上述計(jì)算結(jié)果，作出光路圖，可知D錯誤 1無論是應(yīng)用折射定律，還是應(yīng)用全反射分析問題，都應(yīng)準(zhǔn)確作出光路圖，個別問題還要注意找出符合邊界條件或恰好發(fā)生全反射的對應(yīng)光線 2光學(xué)題目經(jīng)常涉及到日常生活或高科技中的光學(xué)元件，如光纖通信、照像機(jī)鏡頭等【題型1】折射定律及折射率的應(yīng)

9、用【例1】(2008·寧夏高考)一半徑為R的1/4球體放置在水平桌面上，球體由折射率為的透明材料制成現(xiàn)有一束位于過球心O的豎直平面內(nèi)的光線，平行于桌面射到球體表面上，折射入球體后再從豎直表面射出，如圖所示已知入射光線與桌面的距離為求出射角. 答案60°解析 如圖所示，設(shè)入射光線與1/4球體的交點(diǎn)為C，連接OC，OC即為入射點(diǎn)的法線因此，圖中的角為入射角過C點(diǎn)作球體水平表面的垂線，垂足為B.依題意，COB. 又由OBC知sin設(shè)光線在C點(diǎn)的折射角為，由折射定律得 = 由兩式得30° 由幾何關(guān)系知，光線在球體的豎直表面上的入射角為30°.由折射定律得= 因此

10、sin解得60° 應(yīng)用折射定律進(jìn)行相關(guān)計(jì)算時，關(guān)鍵是做好光路圖，確定入射角和折射角.【題型2】全反射現(xiàn)象、臨界角及應(yīng)用【例2】(2009·寧夏高考)如圖所示，一棱鏡的截面為直角三角形ABC，A30°，斜邊ABa，棱鏡材料的折射率為n在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線以45°的入射角從AC邊的中點(diǎn)M射入棱鏡畫出光路圖，并求光線從棱鏡射出的點(diǎn)的位置(不考慮光線沿原路返回的情況) 解析設(shè)入射角為i，折射角為r，由折射定律得 由已知條件及式得 r30° 如果入射光線在法線的右側(cè)，光路圖如圖所示設(shè)出射點(diǎn)為F，由幾何關(guān)系可得 AFM90° AFa 即

11、出射點(diǎn)在AB邊上離A點(diǎn)a的位置 如果入射光線在法線的左側(cè)，光路圖如圖所示設(shè)折射光線與AB的交點(diǎn)為D. 由幾何關(guān)系可知，在D點(diǎn)的入射角 60° 設(shè)全反射的臨界角為C，則 sinc 由和已知條件得 C45° 因此，光在D點(diǎn)發(fā)生全反射 設(shè)此光線的出射點(diǎn)為E，由幾何關(guān)系得DEB90° BDa2AF BEDBsin30° 聯(lián)立式得BEa 即出射點(diǎn)在BC邊上離B點(diǎn)a的位置 以45°的入射角從AC邊的中點(diǎn)M射入棱鏡，對應(yīng)兩個入射方向，解答本題時易出現(xiàn)漏解現(xiàn)象【題型3】光的色散問題分析【例3】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

12、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)，則：(1)使入射光按圖中所示的順時針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出ab面，則哪種色光首先射出？(2)使入射光按圖中所示的逆時針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，哪種色光首先射出ab面？思路點(diǎn)撥解答本題時應(yīng)注意以下四個方面：(1)明確各種色光折射率的大小關(guān)系(2)比較白光轉(zhuǎn)動時各色光折射角的大小(3)明確各色光在ab面上入射角變化(4)根據(jù)臨界角大小作出判斷答案(1)紅光(2)無光射出ab面解析(1)白光垂直入射ac面后直射到ab面，入射角為45°，發(fā)生全反射說明棱鏡的臨界角C45°

13、;，這是對從紅光到紫光的所有色光說的當(dāng)入射光順時針偏轉(zhuǎn)時，在ac面上發(fā)生色散，不同色光折射不同，紅光偏折小，紫光偏折大，如圖所示，射到ab面上時紅光入射角小，紫光入射角大，但它們都小于45°.另一方面，棱鏡對紅光的臨界角比紫光的臨界角大因此，入射光順時針逐漸偏轉(zhuǎn)時，在ab面上紅光的入射角將首先小于臨界角而射出ab面(2)如果入射光逆時針偏轉(zhuǎn)，則經(jīng)ab面上的紅光、紫光的入射角都大于45°，都發(fā)生全反射而不可能從ab面射出光垂直界面入射時傳播方向不發(fā)生改變，但不垂直界面時光線要發(fā)生折射，紅光折射率小，紫光折射率大，發(fā)生全反射時紅光臨界角大于紫光的臨界角本題中還要注意改變光路的兩

14、種情況要分別考慮，作出光路圖找出在ab界面上的入射角與臨界角的關(guān)系再判斷【課時作業(yè)】1(2009·天津高考)已知某玻璃對藍(lán)光的折射率比對紅光的折射率大，則兩種光 () A在該玻璃中傳播時，藍(lán)光的速度較大 B以相同的入射角從空氣斜射入該玻璃中，藍(lán)光的折射角較大 C從該玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時，紅光的臨界角較大 D用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，藍(lán)光的相鄰條紋間距較大 答案C解析在光的折射和干涉現(xiàn)象中有這樣四個公式：v ， n，=，據(jù)此結(jié)合題目中的條件可知只有C正確 2如圖所示，一束細(xì)光線a射到、兩種介質(zhì)的臨界面后，反射光束只有b，折射光束只有c.下列說法正確的是（） A若a是復(fù)色光，則b

15、、c都一定是復(fù)色光 （三）上海的文化對飾品市場的影響 B若a是單色光，則b、c都一定是單色光 C若b是復(fù)色光，則a、c都一定是復(fù)色光 參考文獻(xiàn)與網(wǎng)址： D若b是單色光，則a、c都一定是單色光 四、影響的宏觀環(huán)境分析答案BD解析光射到兩種介質(zhì)界面上，一定有反射，但不一定有折射；不同頻率的光入射角相同時，折射角一定不同若a是復(fù)色光，b一定是復(fù)色光，而折射光線只有c，c一定是單色光，而且只有這種頻率的光發(fā)生了折射，其余頻率的光都發(fā)生了全反射若b是復(fù)色光，說明a是復(fù)色光，但c只能是單色光若b是單色光，說明a一定是單色光，因此c也一定是單色光 價格便宜些 服務(wù)熱情周到 店面裝飾有個性 商品新穎多樣3如圖

16、所示的長直光纖，柱芯為玻璃，外層以折射率比玻璃稍低的介質(zhì)包覆若光線自光纖左端進(jìn)入， 與中心軸的夾角為，則下列有關(guān)此光線傳遞方式的敘述， 正確的是 () A不論為何值，光線都不會發(fā)生全反射 B不論為何值，光線都會發(fā)生全反射 C夠小時，光線才會發(fā)生全反射 D夠大時，光線才會發(fā)生全反射 “碧芝自制飾品店”擁有豐富的不可替代的異國風(fēng)采和吸引人的魅力，理由是如此的簡單：世界是每一個國家和民族都有自己的飾品文化，將其匯集進(jìn)行再組合可以無窮繁衍。答案C 解析發(fā)生全反射的條件之一是入射角i要等于或大于臨界角C，即光線傳播到光纖側(cè)面時的入射角i應(yīng)滿足i90°C，90°C，故選項(xiàng)C正確 與此同

17、時，上海市工商行政管理局也對大學(xué)生創(chuàng)業(yè)采取了政策傾斜：凡高校畢業(yè)生從事個體經(jīng)營的，自批準(zhǔn)經(jīng)營日起，年內(nèi)免交登記注冊費(fèi)、個體戶管理費(fèi)、集貿(mào)市場管理費(fèi)、經(jīng)濟(jì)合同鑒證費(fèi)、經(jīng)濟(jì)合同示范文本工本費(fèi)等，但此項(xiàng)優(yōu)惠不適用于建筑、娛樂和廣告等行業(yè)。4(2008·上海高考)在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果 () A用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋 B用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋 “碧芝”最吸引人的是那些小巧的珠子、亮片等，都是平日里不常見的。店長梁小姐介紹，店內(nèi)的飾珠有威尼斯印第安的玻璃珠、秘魯?shù)奶罩?、奧利的施華洛世奇水晶、法國的仿金片、日本的夢幻珠等，五彩繽紛，流光異彩。按照飾珠的質(zhì)地

18、可分為玻璃、骨質(zhì)、角質(zhì)、陶制、水晶、仿金、木制等種類，其造型更是千姿百態(tài)：珠型、圓柱型、動物造型、多邊形、圖騰形象等，美不勝收。全部都是進(jìn)口的，從幾毛錢一個到幾十元一個的珠子，做一個成品飾物大約需要幾十元，當(dāng)然，還要決定于你的心意?！氨讨ァ碧岢约褐谱鳎憾藗€特制的盤子到柜臺前，按自己的構(gòu)思選取喜愛的飾珠和配件，再把它們串成成品。這里的飾珠和配件的價格隨質(zhì)地而各有同，所用的線繩價格從幾元到一二十元不等，如果讓店員幫忙串制，還要收取的手工費(fèi)。 C用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋 D用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，屏上呈現(xiàn)間距不等的條紋 答案BD 解析在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用白光作為光源，將得到彩色條紋，用紅光作為光源，將得到紅黑相間的條紋用不同顏色的光分別照射兩縫，得不到干涉條紋用單色光照射一條縫，得到衍射條紋 5如圖所示為半圓柱形玻璃磚的橫截面，其折射率n，現(xiàn)有垂直于平面的平行光束射來，試求在半圓