章末核心素養(yǎng)整合

章末核心素養(yǎng)整合知識(shí)體系構(gòu)建專題歸納突破知識(shí)體系構(gòu)建光疏介質(zhì)

臨界角相干小橫波平行度亮度專題歸納突破專題一

光的折射和全反射

【典型例題1】如圖所示,半徑為R的半球形玻璃體置于水平桌面上,半球的上表面水平,球面與桌面相切于A點(diǎn)。一細(xì)束單色光經(jīng)球心O從空氣中射入玻璃體內(nèi)(入射面即紙面),入射角為45°,出射光線射在桌面上B點(diǎn)處。測(cè)得AB之間的距離為

?，F(xiàn)將入射光束在紙面內(nèi)向左平移,求射入玻璃體的光線在球面上恰好發(fā)生全反射時(shí),光束在上表面的入射點(diǎn)到O點(diǎn)的距離。不考慮光線在玻璃體內(nèi)的多次反射。在玻璃體球面上光線恰好發(fā)生全反射時(shí),光路圖如圖乙所示。設(shè)此時(shí)光線入射點(diǎn)為E,折射光線射到玻璃體球面的D點(diǎn)。由題意有∠EDO=C規(guī)律總結(jié)解答全反射類問(wèn)題的技巧1.解答全反射類問(wèn)題時(shí),要抓住發(fā)生全反射的兩個(gè)條件。

(1)光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。

(2)入射角大于或等于臨界角。

2.利用好光路圖中的臨界光線,準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵,且在作光路圖時(shí)盡量與實(shí)際相符?！靖櫽?xùn)練1】如圖所示,一救生艇停在平靜的水面上,艇前部上端有一標(biāo)記P,在其正前方A處有一浮標(biāo),測(cè)得PA連線與豎直方向的夾角為53°。潛水員下潛至水下B點(diǎn)時(shí),看到P剛好被浮標(biāo)擋住,且恰好看到艇尾端后方水面上的景物,已知水的折射率

,B點(diǎn)到艇尾部的水平距離l=6m,忽略救生艇的吃水深度。(1)求光在水中的傳播速度的大小v。(2)求B點(diǎn)到水面的豎直距離h。(3)若潛水員從B點(diǎn)豎直上升至B'時(shí)(圖中未標(biāo)出),水面上方所有的景物都出現(xiàn)在頂角為2∠AB'D的圓錐里,求B'點(diǎn)到水面的豎直距離h'。答案:(1)2.25×108

m/s(3)3.5m專題二

光學(xué)元件的特點(diǎn)及對(duì)光線的作用

1.棱鏡對(duì)光有偏折作用:一般所說(shuō)的棱鏡都是用光密介質(zhì)制作的。入射光線經(jīng)三棱鏡兩次折射后,射出方向與入射方向相比,向底邊偏折(若棱鏡的折射率比棱鏡外介質(zhì)的折射率小,則結(jié)論相反)。由于各種色光的折射率不同,因此一束白光經(jīng)三棱鏡折射后發(fā)生色散現(xiàn)象(紅光偏折最小,紫光偏折最大)。2.全反射棱鏡:橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡。選擇適當(dāng)?shù)娜肷潼c(diǎn)可以使入射光線經(jīng)過(guò)全反射棱鏡的作用后偏轉(zhuǎn)90°或180°,如圖所示。要特別注意兩種用法中光線在哪個(gè)表面發(fā)生全反射。3.玻璃磚:所謂玻璃磚一般指橫截面為矩形的棱鏡。當(dāng)光線從上表面入射,從下表面射出時(shí),其特點(diǎn)如下。(1)射出光線和入射光線平行。(2)各種色光在第一次入射后就發(fā)生色散。(3)射出光線的側(cè)移與折射率、入射角及玻璃磚的厚度有關(guān)。(4)可利用玻璃磚測(cè)量玻璃的折射率?！镜湫屠}2】如圖所示,某三棱鏡的截面是一直角三角形,棱鏡材料的折射率為n,底面BC涂黑,入射光沿平行于底面BC的方向射向AB面,經(jīng)AB和AC折射后射出。為了使上述入射光線能從AC面射出,求折射率n的取值范圍。解析:設(shè)第一次發(fā)生折射時(shí)入射角和折射角分別為α和β,第二次發(fā)生折射時(shí)的入射角為γ則sin

α=nsin

β規(guī)律總結(jié)光學(xué)元件對(duì)光線的作用,體現(xiàn)在光由一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)的界面上時(shí),光路發(fā)生了變化,其解題流程為:

(1)找入射點(diǎn);

(2)畫垂直于界面的法線;

(3)找出入射角和折射角;

(4)運(yùn)用折射定律公式解題。

如果折射光線又入射到另一界面,需要再次重復(fù)上述步驟,題目可解?！靖櫽?xùn)練2】如圖所示,玻璃棱鏡的截面為等腰三角形,頂角A為30°,一束光線垂直于AB面射入棱鏡,又從AC面射出。出射光線與入射光線之間的夾角為30°,則此棱鏡材料的折射率是(

)答案:D解析:過(guò)AC面作出法線,如圖所示,可知θ2=30°,θ1=60°,專題三

光的干涉和衍射的比較

1.兩者的產(chǎn)生條件不同:產(chǎn)生干涉的條件是兩列光頻率相同,振動(dòng)方向相同,相位差恒定;產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或狹縫的尺寸足夠小。2.圖樣特點(diǎn)不同:單色光雙縫干涉產(chǎn)生的是等間距、明暗相間且亮度基本相同的條紋;單縫衍射產(chǎn)生的是中央最寬、最亮,其他窄且暗的明暗相間條紋,并且各相鄰條紋間距不等。3.波長(zhǎng)對(duì)條紋間距的影響:無(wú)論是雙縫干涉還是單縫衍射,所形成的條紋間距和寬度都隨波長(zhǎng)增加而增大。雙縫干涉中相鄰亮條紋或暗條紋間距為【典型例題3】下列說(shuō)法正確的是(

)

A.甲圖肥皂泡呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象B.乙圖是沙漠上海市蜃樓的圖像C.丙圖是圓孔衍射的圖樣D.丁圖為楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)觀察到的圖樣,應(yīng)保持測(cè)量頭不動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)雙縫片直至圖樣正常答案:A解析:題圖甲肥皂泡呈現(xiàn)彩色圖樣是光的薄膜干涉,選項(xiàng)A正確。根據(jù)全反射產(chǎn)生條件可知,題圖乙觀察者看到正立的像是海面上海市蜃樓的圖像,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。題圖丙中暗影中心有亮斑為圓盤衍射圖樣,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。題圖丁中,僅旋轉(zhuǎn)雙縫片,會(huì)導(dǎo)致條紋消失,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。規(guī)律總結(jié)光的干涉與光的衍射的比較

【跟蹤訓(xùn)練3】(多選)關(guān)于波的干涉和衍射,下列說(shuō)法正確的是(

)A.衍射是一切波特有的現(xiàn)象B.兩列波發(fā)生干涉時(shí),振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)的位移一定始終最大C.聲波容易發(fā)生衍射是因?yàn)槁暡ǖ牟ㄩL(zhǎng)較長(zhǎng)D.觀察薄膜干涉時(shí),應(yīng)該在入射光的同一側(cè)答案:ACD解析:衍射是一切波特有的現(xiàn)象,選項(xiàng)A正