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1第四大周高二物理《光学》复习课导学案编号：26【知识网络】在同一均匀介质中沿直线传播（影的形成、小孔成像等）光的反射定律光的反射分类（镜面反射、漫反射）光平面镜成像特点（等大、对称）光的折射定律（rinsinsin）光从一种介质光的折射棱镜（出射光线向底面偏折）进入另一种介质色散（白光色散后七种单色光）定义及条件（由光密介质进入光疏介质、入射角大于临界角）全反射临界角（nC1sin）全反射棱镜【知识要点】一、光的传播规律1、光的直线传播：在无障碍物的同种均匀介质中光沿直线传播。2、光的反射与折射：⑴、现象：光斜射到两种介质分界面时，一部分被反射回原介质，另一部分进入另一介质且改变传播方向。⑵、规律：反射角等于入射角。折射角正弦与入射角正弦成正比。（反射定律、折射定律略）反射与折射现象中光路可逆。⑶、折射率：反映介质对光的偏折程度。既与介质有关，还与光的频率有关。①相关公式：Cvcnsin1sinsin021(θ1为入、折射角中的较大者。)②光疏介质与光密介质：两种介质相比较，折射率小的为光疏介质，折射率大的为光密介质。光从光疏介质到光密介质折射光线靠近法线，从光密介质到光疏介质，折射光线远离法线。3、棱镜的色散⑴、光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。⑵、各种色光性质比较．．．．．．．．：可见光中，红光的折射率n最小，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折程度最小（注意区分偏折角和折射角）。波长λ0最大，频率f最小，在同种介质中（除真空外）传播速度v最大，从同种介质射向真空时发生全反射的临界角C最大，其他条件相同做双缝干涉实验时相邻条纹间红紫2距最大，最易发生明显衍射。4、全反射⑴现象：光从光密介质射入光疏介质时，当入射角超过临界角时，无折射光，只剩下反射光。⑵临界角：折射角为90°，即刚能发生全反射时的入射角。⑶全反射条件：①光从光密介质射入光疏介质；②入射角大于或等于临界角。⑷全反射棱镜：横截面是等腰直角三角形的棱镜，作用：利用全反射改变传播方向而不损失能量（区别于平面镜）。应用：自行车尾灯，潜望镜等。⑸光导纤维：通常为直径1-100μm的玻璃纤维丝。光纤有内、外两层材料，其中内层折射率大，外层折射率小。光纤通信优点：容量大，衰减小，抗干扰性强。二、光的波动性光的波动性：光能发生干涉和衍射说明光是一种波，能够发生偏振说明光是一种横波。麦克斯韦提出，赫兹证实光是一种电磁波。1、光的干涉：双缝干涉：⑴干涉条件：频率相同（相干光源）⑵干涉条纹特征：中央是亮纹，两边是亮暗相间的等间距条纹（白光：中央白色，两边是彩色条纹，最靠近中央亮纹的是紫色）。⑶亮、暗纹的产生亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即△r=nλ（n=0，1，2，……）暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即△r=)12(2n（n=0，1，2，……）⑷相邻亮纹（暗纹）中心间距：dLx。其中L－缝到屏的距离，d－双缝间距，λ－波长薄膜干涉：⑴相干光源：液面前后两表面的反射光⑵成因：薄膜厚度不同，两束光路程差为△r＝2d。注意观察薄膜干涉需从入射光的同侧观察。⑶应用：①检查工件平整度；②照相机镜头前涂增透膜，厚度为膜中波长．．．．为1/4，使反射光干涉相消，增强透射光强度。2、光的衍射⑴、单缝衍射条纹特征中央条纹亮而宽，两侧逐渐变暗变窄，单缝越窄，波长越长，则中央条纹越宽，各条纹间距越大。⑵、圆孔衍射现象：亮暗相间的圆环（白光则为彩色圆环）孔由很大逐渐减至很小的过程中现象变化：圆形光斑（直线传播）→光源倒像（直3线传播，小孔成像）→亮暗相间的圆环（衍射）⑶、障碍物的衍射：①单色光在传播途中遇一较小圆形障碍物会在阴影中心出现一个亮斑，即泊松亮斑。②各种不同形状的障碍物都能发生衍射，使影的边缘模糊不清。3、光的偏振⑴光的偏振证明了光是一种横波。⑵自然光：太阳、电灯等普通光源直接发出的光．．．．．．．．，包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光。⑶偏振光。在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，叫偏振光。注：除从光源直接发出的光外，通常看到的绝大多数光都是偏振光。各种反射光和折射光均为不同程度的偏振光。光射到两种介质的界面上，如果入射方向合适，使反射光和折射光之间恰好垂直，这时，反射光和折射光就都是完全偏振光，且偏振方向互相垂直。三、常见光学现象及成因总结光学原理现象直线传播①影子的形成，②小孔成像③日、月食折射色散①虹、霓的形成，②露珠的彩色，③透过棱镜或盛水的杯子看到彩色光带干涉①增透膜，②牛顿环，③透明标板检查工件平整度，④肥皂泡的彩色，⑤水面油膜的彩色衍射①挤紧的铅笔缝平行看日光灯看到的彩色，②透过小孔形成的彩色光环，③泊松亮斑，④影子的边缘模糊不清。偏振①拍摄水下或玻璃橱窗中景物加偏振片，②观看立体电影，③电子表等的液晶显示全反射①水中气泡看起来非常亮，②潜水员向上看看到水底水草，③海市蜃楼及沙漠蜃景，④夏日柏油路看起来很亮，⑤光导纤维，⑥全反射棱镜，如潜望镜、自行车尾灯等【题型突破】例1：如图所示，在A点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源S。现将小球从A点正对着竖直墙平抛出去，打到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是()A.匀速直线运动B.自由落体运动C.变加速直线运动D.匀减速直线运动例2：已知一束单色光在水中的传播速度是真空中的43，则()A．这束光在水中传播时的波长为真空中的434B．这束光在水中传播时的频率为真空中的43C．对于这束光，水的折射率为43D．从水中射向水面的光线，一定可以进入空气中例3：已知介质对某单色光的临界角为θ，则()．A．该介质对此单色光的折射率等于sin1B．此单色光在该介质中的传播速度等于csinθ倍(c是真空中的光速)C．此单色光在该介质中的波长是在真空中的波长的sinθ倍D．此单色光在该介质中的频率是在真空中频率的sin1倍例4：如图所示，一条长度为L=5.0m的光导纤维用折射率为n=2的材料制成。一细束激光由其左端的中心点以α=45°的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出。求：⑴该激光在光导纤维中的速度v是多大？⑵该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少？例5：如图所示，自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理。它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯的原理如图所示，下面说法中正确的是（）A.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发生全反射B.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右表面发生全反射C.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的左表面发生全反射D.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的右表面发生全反射例6：如图所示，两细束平行的单色光a、b射向同一块玻璃砖的上表面，最终都从玻璃砖的下表面射出。已知玻璃对单色光a的折射率较小，那么下列说法中正确的有（）A.进入玻璃砖后两束光仍然是平行的5B.从玻璃砖下表面射出后，两束光不再平行C.从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离一定减小了D.从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离可能和射入前相同【针对练习】：1．（北京）如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以（）A．增大S1与S2的间距B．减小双缝屏到光屏的距离C．将绿光换为红光D．将绿光换为紫光2、（浙江）18．如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点。已知入射方向与边AB的夹角为=30，E、F分别为边BC的中点，则（）A．该棱镜的折射率为3B．光在F点发生全反射C．光从空气进入棱镜，波长变小D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行3．一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是（）A．红光以30°的入射角入射B．红光以45°的入射角入射C．紫光以30°的入射角入射D．紫光以45°的入射角入射4．半径为r的圆形木板浮在深H的贮水池的水面上，在木板圆心的正上方h高处有一点光源s，求在水池的平底上影圈的半径R是多少？水的折射率为n。S1S2SP单缝屏双缝屏光屏单色光EFθABC题18图65：设水的折射率为n，则从正上方观察水中h深处的物体，视深为多少？，从正下方观察水面以上h高处的物体，视高为多少？。6．如图所示，一细束红蓝复色光垂直与AB边射入直角三棱镜，在AC面上反射和折射分成两束细光束，其中一束细光束为单色光束。若用V1和V2分别表示红、蓝光在三棱镜内的速度，下列判断正确的是（）A．V1V2单色光束为红色B．V1V2单色光束为蓝色C．V1V2单色光束为红色D．V1V2单色光束为蓝色7．在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图19所示。有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为（）物像视深物像视高7A．rB．1.5rC．2rD．2.5r8.图示是一透明的圆柱体的横截面，其半径R＝20cm，折射率为3，AB是一条直径，今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体，试求：①光在圆柱体中的传播速度；②距离直线AB多远的入射光线，折射后恰经过B点.9、如图，一透明球体置于空气中，球半径R=10cm，折射率n＝2.MN是一条通过球心的直线，单色细光束AB平行于MN射向球体，B为入射点，AB与MN间距为52cm，CD为出射光线.①补全光路并求出光从B点传到C点的时间；②求CD与MN所成的角α.（需写出求解过程）ABO810.如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°。己知光线在玻[璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为（）A.2B.1.5C.3D.211.一半径为R的1/4球体放置在水平面上，球体由折射率为3的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为2/3R。求出射角。ABCDPαOMN