2019-2020学年高中物理 第13章 章末复习课课件 新人教版选修3-4

第十三章光章末复习课巩固知识整层合光光[核心速填]一、几何光学1．光的反射①反射定律②光路可逆2．光的折射①折射定律②折射率n＝__＝_______③光路可逆cvsinisinr3．光的全反射(1)条件：①从光密介质到____介质②入射角__________临界角．(2)临界角C：sinC＝__.(3)全反射棱镜：截面是________三角形．光疏大于或等于1n等腰直角二、光的色散1．三棱镜折射时的色散．2．发生干涉时的色散．3．衍射现象时的色散．三、物理光学1．干涉现象(1)干涉条件：____光，一束分为两束．(2)干涉现象：________的条纹．(3)干涉规律相干明暗相间①亮条纹：路程差是____的整数倍．②暗条纹：路程差是______的奇数倍．(4)双缝干涉两相邻亮条纹间距：Δx＝____.(5)薄膜干涉及其应用．波长半波长ldλ2．光的衍射(1)明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长____，甚至比光的波长还__．(2)衍射现象，一些明暗相间的条纹，中央条纹最__、最__．(3)衍射光栅：由许多等宽的狭缝等____排列而成．相比小宽亮距离3．光的偏振(1)自然光通过偏振片后变成______；(2)偏振现象说明光是____．4．激光(1)特点：相干性好，平行度好，高亮度．(2)应用：传播信息，激光测距，读取光信息，医疗领域，全息照相．偏振光横波提升能力强层化光的折射、全反射1．解决光的折射问题的常规思路(1)根据题意画出正确的光路图．(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角均是光线与法线的夹角．(3)利用折射定律、折射率公式列式求解．2．有关全反射定律的应用技巧(1)首先判断是否为光从光密介质进入光疏介质，如果是，下一步就要再利用入射角和临界角的关系进一步判断，如果不是则直接应用折射定律解题即可．(2)分析光的全反射时，根据临界条件找出临界状态是解决这类题目的关键．(3)当发生全反射时，仍遵循光的反射定律和光路可逆性．【例1】如图所示，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上．D位于AB边上，过D点做AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点做AB边的垂线交直线DF于E；DE＝2cm，EF＝1cm.求三棱镜的折射率．(不考虑光线在三棱镜中的反射)[解析]过D点作AB边的法线NN′，连接OD，则∠ODN＝α为O点发出的光线在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为β，如图所示．根据折射定律有nsinα＝sinβ①式中n为三棱镜的折射率．由几何关系可知β＝60°②∠EOF＝30°③在△OEF中有EF＝OEsin∠EOF④由③④式和题给条件得OE＝2cm⑤根据题给条件可知，△OED为等腰三角形，有α＝30°⑥由①②⑥式得n＝3.⑦[答案]31．Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图见图．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t.[解析]设光在鳞片中的折射角为r，折射定律sini＝nsinr在鳞片中传播的路程l1＝2dcosr，传播速度v＝cn，传播时间t1＝l1v解得t1＝2n2dcn2－sin2i同理，在空气中的传播时间t2＝2hccosi则t＝t1＋t2＝2n2dcn2－sin2i＋2hccosi.[答案]2n2dcn2－sin2i＋2hccosi[一语通关]1．根据题意画出正确的光路图；2．利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角的确定；3．利用反射定律、折射定律求解．光学元件的特点及对光线的作用1．棱镜对光有偏折作用：一般所说的棱镜都是用光密介质制作的．入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折(若棱镜的折射率比棱镜外介质的折射率小，则结论相反)．由于各种色光的折射率不同，因此一束白光经三棱镜折射后发生色散现象(红光偏折最小，紫光偏折最大)．2．全反射棱镜：横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜．选择适当的入射点可以使入射光线经过全反射棱镜的作用后偏转90°或180°，如图所示．要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射．3．玻璃砖：所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱镜．当光线从上表面入射，从下表面射出时，其特点是：(1)射出光线和入射光线平行．(2)各种色光在第一次入射后就发生色散．(3)射出光线的侧移与折射率、入射角及玻璃砖的厚度有关．(4)可利用玻璃砖测定玻璃的折射率．【例2】如图所示，某三棱镜的截面是一直角三角形，棱镜材料的折射率为n，底面BC涂黑，入射光沿平行于底面BC的方向射向AB面，经AB和AC折射后射出．为了使上述入射光线能从AC面射出，求折射率n的取值范围．[解析]设第一次发生折射时入射角和折射角分别为α和β，第二次发生折射时的入射角为γ则sinα＝nsinβ要在AC面上不发生全反射，要求sinγ＜1n同时由题可知：β＋γ＝90°，α＝60°因此有：n＜72.又n本身大于1，故n的取值范围：1＜n＜72[答案]1＜n＜72光的干涉和衍射的比较1．两者的产生条件不同：产生干涉的条件是两列光波频率相同，振动方向相同，相位差恒定；产生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多，甚至比光的波长还要小．2．图样特点不同：单色光双缝干涉产生的是等间距、明暗相间且亮度基本相同的条纹；单缝衍射产生的是中央最宽、最亮，其他窄且暗的明暗相间条纹，并且各相邻条纹间距不等．3．波长对条纹间距的影响：无论是双缝干涉还是单缝衍射，所形成的条纹间距和宽度都随波长增加而增大．双缝干涉中相邻明纹或暗纹间距为Δx＝ldλ.【例3】表面附有油膜的透明玻璃片，当有阳光照射时，可在表面和玻璃片边缘分别看到彩色图样，则前者是________现象，后者是________现象．[解析]附有油膜的玻璃片表面发生薄膜干涉而看到彩色图样，周围发生衍射也能看到彩色图样．两者原理不一样．[答案]干涉衍射[一语通关]1．产生干涉是有条件的，产生衍射只有明显不明显之说．2．干涉与衍射的本质都是光波叠加的结果．