高考物理总复习专题一光及其应用章末总结学案新人教版.docx

专题一 光及其应用章末总结光及其应用一、光的折射、全反射现象的分析与计算1.正确、灵活地理解应用折射率公式(1)折射率公式为n(1为真空中的入射角，2为某介质中的折射角)。根据光路可逆原理，入射角、折射角是可以随光路的逆向而“换位”的。我们可以这样来理解、记忆：n。(2)对临界角的理解：光线从介质进入真空或空气，290时，发生全反射，此时的入射角1(介质)叫临界角C。由sin C，可得临界角C。2.折射率与光的频率的关系同一介质中，频率越大的光折射率越大。同一介质对紫光折射率最大，对红光折射率最小。3.折射率与光速及波长的关系n，同一介质中，频率大的光速度小，波长短。4.全反射的条件光从光密介质射入光疏介质，且入射角大于或等于临界角。例1 如图1所示，一棱镜的截面为直角三角形ABC，A30，斜边a。棱镜材料的折射率为。在此截面所在的平面内，一条光线以45的入射角从AC边的中点M射入棱镜。画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况)。图1解析设入射角为i，折射角为r，由折射定律得n由已知条件及式得r30如果入射光线在法线的右侧，光路图如图甲所示，设出射点为F，由几何关系可得AFM90，a即出射点在AB边上离A点a的位置。如果入射光线在法线的左侧，光路图如图乙所示，设折射光线与AB的交点为D。由几何关系可知，在D点的入射角60设全反射的临界角为C，则sin C由和已知条件得C45，因此，光在D点发生全反射。设此光线的出射点为E，由几何关系得DEB90a2 sin 30联立式得a即出射点在BC边上离B点a的位置。答案见解析解决全反射问题应注意问题(1)光从光密介质进入光疏介质时需考虑光是否发生全反射，所以临界角的分析至关重要。(2)解决光在介质中的传播问题时要“边计算、边作图、边考虑几何关系”，三个环节同步进行，综合分析才能得到合理的情景。针对训练1 为从军事工事内部往外观察目标，在工事壁上开一长方形孔，设工事壁厚d20 cm，宽度L20 cm，孔内嵌入折射率n的玻璃砖，如图2所示。图2(1)嵌入玻璃砖后，工事内部人员可对外观察的视野角度范围是多少？(2)要使外界180范围内景物全被观察到，则应嵌入多大折射率的玻璃砖？解析画出光路图如图所示。(1)人眼可从玻璃砖左侧移动至右侧范围内观察。内壁左侧，即A处可观察的最大范围的光线如图所示。sin nsin ，得60。因为左右对称，所以角度范围2120。(2)要使张角为180，则90。由折射定律有n2。答案(1)120(2)2二、测定介质的折射率测折射率常见的方法有成像法、插针法及全反射法，不管哪种方法其实质是相同的，由折射定律n12知，只要确定入射角1及折射角2即可测出介质的折射率。例2 学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图3所示，在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针P1、P2，并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中，而且总保持液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像，同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：图3(1)若AOF30，OP3与OC的夹角为30，则P3处所对应的折射率的值为_。(2)图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率的值大？答：_。(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率的值应为_。解析(1)根据折射定律n，题中1EOP360，2AOF30，所以n。(2)题图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角，所以P4对应的折射率的值大。(3)因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处对应的折射率的值应为1。答案(1)(2)P4(3)1针对训练2 某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图4所示。图4(1)此玻璃的折射率计算式为n_(用图中的1、2表示)；(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度_(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。解析(1)根据题意可知入射角为(901)，折射角为(902)，则玻璃的折射率为n；(2)玻璃砖越宽，光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定，测量结果越准确，故应选用宽度大的玻璃砖来测量。答案(1)或(2)大三、光的干涉、衍射的理解及应用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可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还要小。2.图样特点不同双缝干涉产生的是等间距、等宽度、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，其他地方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。对于双缝干涉，相邻亮纹或暗纹间距为x。4.两者的相同点两者成因相同，都是波特有的现象，属于波的叠加。对于双缝干涉，如图5所示。图5屏上某点到双缝的路程差为波长的整数倍时，该点为加强点，该处为亮纹；即|r2r1|k(k0，1，2，)某点到双缝的路程差为半波长的奇数倍时，该点为减弱点，该处为暗纹。即|r2r1|(k0，1，2，)例3 (多选)杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(k为自然数，为光波波长)()A.在距双缝的路程相等的点形成暗条纹B.在距双缝的路程差为k的点形成亮条纹C.在距双缝的路程差为k的点形成亮条纹D.在距双缝的路程差为的点形成暗条纹解析在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差r为波长的整数倍时，即rk，k0，1，2，3，为加强点，该处出现亮条纹；当某处距双缝距离之差r为半波长的奇数倍时，即r(2k1)，k0，1，2，3，为减弱点，该处出现暗条纹。答案BD针对训练3 (多选)用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验，比普通光源效果更好，图像更清晰。如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况。下列说法正确的是()图6A.当做单缝实验时，光强分布如图乙所示B.当做单缝实验时，光强分布如图丙所示C.当做双缝实验时，光强分布如图乙所示D.当做双缝实验时，光强分布如图丙所示解析当做单缝实验时，中间是亮条纹，两侧条纹亮度逐渐降低，且亮条纹的宽度不等，所以其光强分布如图乙所示，A项正确，B项错误；当做双缝实验时，在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹，所以其光强分布如图丙所示，C项错误，D项正确。答案AD四、光的颜色与光的色散1.不同色光的波长和频率不同，由红光到紫光，波长逐渐减小，频率逐渐变大。2.同一种介质对不同色光的折射率不同，红光的折射率最小，紫光的折射率最大。3.对于同一个双缝干涉装置，不同色光产生的条纹间距不同，红光的条纹间距最大，紫光的条纹间距最小。例4 (多选)如图7所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样。现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播方向中可能正确的是()图7解析根据双缝干涉相邻条纹间距公式x可知，a光的波长长，则在同一介质a光的折射率小，b光的折射率大。根据平行玻璃砖的光学特性可知，出射光线与入射光线平行，由于a光的折射率小，偏折程度小，所以出射时a光应在右侧，故A正确，B错误；由sin C分析可知，a光的临界角较大，当光从棱镜射入空气中时，若b不发生全反射，能射出棱镜，则a光一定也不发生全反射，故C错误；当光从棱镜射入空气中时，若a不发生全反射，能射出棱镜，b光可能发生全反射不从棱镜射出，故D正确。答案AD(1)注意红光临界角大于紫光临界角，研究边界光红光和紫光的传播方向，把发生全反射的顺序确定好，是解决这类问题的关键。(2)光的色散经常和光的折射、全反射等问题综合考查，利用折射率作为桥梁，还可与光的频率和介质中的速度联系起来，其常见的分析思路如下：针对训练4 (多选)如图8所示是半圆形玻璃砖的横截面，AB为直径，O点为圆心。在该平面内有a、b两束单色光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O点的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则a、b两束光()图8A.在同种均匀介质中传播，a光的传播速度大B.以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角大C.从同一介质以相同的入射角射向空气，若a光不能进入空气，则b光也不能进入空气D.分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大解析由于两束光的入射点到O点的距离相等，因此它们在半圆边界上的入射角相同，由于b光发生