【步步高】2014-2015学年高中物理 第4章 光的波动性章末总结课件 沪科版选修3-4

第4章光的波动性章末总结网络构建区光的波动性光的干涉双缝干涉条件：两列频率相同、相位差恒定、振动情况相同的光实验装置：干涉图样：单色光是、的条纹.明暗条纹的产生条件明条纹：光程差ΔL＝(k＝0，1，2，3…)暗条纹：光程差ΔL＝条纹间距：Δx＝实验：用双缝干涉仪测定光的波长双缝干涉仪明暗相间均匀分布kλ(2k－1)(k＝1，2，3，…)λ2Lλd薄膜干涉及应用光的衍射发生明显衍射的条件：孔或障碍物的尺寸衍射图样：单色光是的条纹(与干涉图样进行区分)实例：、、光的偏振偏振光与自然光的区别偏振现象说明光是横波应用：立体电影、液晶显示屏可以与光的波长相比甚至比光的波长还要小明暗相间、非均匀分布单缝衍射圆孔衍射泊松亮斑光的折射现象：光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生变化折射定律入射角、折射角，折射率n＝折射定律n＝实验：测定玻璃的折射率光的全反射条件：(1)光从光介质射入光疏介质；(2)入射角临界角临界角C的计算公式：C＝arcsin全反射的应用全反射棱镜光纤通信密大于等于1nsinisinrcv激光特点：相干性好、单色性好、平行度好、亮度高应用：光纤通信、激光测距、激光雷达、医疗、读盘、切割金属、激光育种等专题整合区一、光的折射、全反射的综合应用二、测折射率的方法三、折射时的色散现象一、光的折射、全反射的综合应用本专题的核心内容是折射率，解决问题时应围绕着折射率列相关方程，联系几何量和物理量，这里涉及折射率的方程共有n＝，全反射时的临界角满足sinC＝.sinisinr＝cv1n例1如图1所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB＝60°.一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光线恰平行于OB.图1(1)求介质的折射率.解析依题意作出光路图.(1)由几何知识可知，入射角i＝60°，折射角r＝30°根据折射定律得n＝代入数据解得n＝sinisinr3答案3(2)折射光线中恰好射到M点的光线(填“能”或“不能”)发生全反射.解析不能.由图中几何关系可知，射到M点的光线的入射角θ＝30°，sin30°＝0.5，故不能发生全反射.13不能二、测折射率的方法测折射率常见的方法有成像法、插针法、视深法及全反射法，不管哪种方法，其实质相同，由折射定律n＝知，只要确定出入射角i及折射角r即可测出介质的折射率.sinisinr1.成像法原理：利用水面的反射成像和水的折射成像.方法：如图2所示，在一盛满水的烧杯中，紧挨杯口竖直插一直尺，在直尺的对面观察水面，能同时看到直尺在水中的部分和露出水面部分的像，若从P点看到直尺在水下最低点的刻度B的像B′(折射成像)恰好跟直尺在水面上刻度A的像A′(反射成像)重合，读出AC、BC的长，量出烧杯内径d，即可求出水的折射率n＝.图2(BC2＋d2)/(AC2＋d2)2.插针法原理：光的折射定律.方法：如图3所示，取一方木板，在板上画出互相垂直的两条线AB、MN，从它们的交点O处画直线OP(使∠PON45°)，在直线OP上的P、Q两点垂直插两枚大头针.把木板放入水中，使AB与水面相平，MN与水面垂直.在水面图3上观察，调整视线使P的像被Q的像挡住，再在木板S、T处各插一枚大头针，使S挡住Q、P的像，T挡住S及Q、P的像.从水中取出木板，画出直线ST，量出图中的角i、r，则水的折射率n＝sini/sinr.3.视深法原理：利用视深公式h′＝h/n.方法：在一盛水的烧杯底部放一粒绿豆，在水面上方吊一根针，如图4所示.调节针的位置，直到针尖在水中的像与看到的绿豆重合，测出针尖距水面的距离即为杯中水的视深h′，再测出水的实际深度h，则水的折射率n＝h/h′.图44.全反射法原理：全反射现象.方法：在一盛满水的大玻璃缸下面放一发光电珠，如图5所示.在水面上观察，看到一圆形发光面，量出发光面直径D及水深h，则水的折射率n＝.D2＋4h2D图5例2由某种透明物质制成的等腰直角棱镜AOB，两腰都为16cm，且两腰分别与Ox与Oy轴重合.如图6所示，从BO边的C点注视A棱，发现A棱的位置在D点，在C、D两点插上大头针，测出C点的坐标为(0,12)，D点的坐标为(9,0)，由此可以算出该透明物质的折射率为.图6解析依题意，由于光的折射现象，A的像生成于D，可作出光路图如图所示，由几何关系有：sinr＝sin∠ODC＝＝＝0.8，sini＝sin∠CAO＝＝0.6.故n＝.OCCD12122＋92OCACsinrsini＝43答案43返回三、折射时的色散现象同一介质对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，即n红n橙n黄n绿n蓝n靛n紫.例3一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b.已知a光的频率小于b光的频率.下图哪个光路图可能是正确的()解析由于a光的频率小于b光的频率，a光在玻璃中的折射率小于b光在玻璃中的折射率，由两种单色光进入玻璃后偏折程度不同，可判定B正确.B返回自我检测区1231231.如图7所示，有三块截面为等腰直角三角形的透明材料(图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)恰好拼成一个正方形棱镜.从E点垂直于边射入的单色光在F处发生全反射，在G、H连续发生两次折射后射出.若该单色光在三块材料中的传播速率依次为v1、v2、v3，下列关系式中正确的是()A.v3v1v2B.v2v3v1C.v3v2v1D.v1v2v3图7123解析由题图可知在材料Ⅰ、Ⅱ界面上发生全反射，所以nⅡnⅠ，而光从材料Ⅱ进入材料Ⅲ后，折射角小于入射角，所以nⅢnⅡ，再由公式v＝知，v1v2v3，选项D正确.cn答案D1232.如图8所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光.则()A.玻璃砖对a光的折射率为B.玻璃砖对a光的折射率为1.5C.b光的频率比a光的频率大D.b光在玻璃中的传播速度比a光在玻璃中的传播速度大图82123解析a光的折射率n＝，故A对，B错.由题图可知，a光的偏折程度比b光的小，所以a光的频率小，折射率也小，由n＝可得v＝，a光在玻璃中的传播速度比b光的大，故C对，D错.sin45°sin30°＝2cvcn答案AC1233.如图9所示，直角三角形ABC为一三棱镜的横截面，∠A＝30°.一束单色光从空气射向BC上的E点，并偏折到AB上的F点，光线EF平行于底边AC.已知入射方向与BC的夹角为θ＝30°.试通过计算判断光在F点能否发生全反射.图10123解析光线在BC界面的入射角i＝60°，折射角r＝30°根据折射定律得n＝＝由几何关系知，光线在AB界面的入射角为i1＝60°而棱镜对空气的临界角C的正弦值sinC＝＝sini1，则在AB界面的入射角i1C，所以光线在F点能发生全反射.sinisinr＝sin60°sin30°31n33答案能发生全反射