（A版）高考物理一轮复习 考点考法 第18章 光学 电磁波 相对论课件 新人教版

1、第18章 光学 电磁波 相对论 l 考点48 光的干涉， 衍射和偏振l 考点49 实验：测定玻璃的折射率l 考点50 实验：用双缝干涉测光的波长l考点47 光的折射 全反射l考点51 电磁波 相对论考点47 光的折射 全反射必备知识 全面把握核心方法 重点突破 考法1 折射率的相关知识 考法2 折射率的计算 考法3 全反射现象 考法4 光的折射和全反射的综合应用考法例析 成就能力 题型1折射和折射定律 题型2 全反射现象 题型3 棱镜与色散 题型4 光的折射和全发射的综合应用必备知识 全面把握考点47核心方法重点突破u考法1折射率的相关知识例例1重庆理综201511(1)，6分虹和霓是太阳光在

2、水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图所示M、N、P、Q点的颜色分别为()A紫、红、红、紫B红、紫、红、紫C红、紫、紫、红 D紫、红、紫、红【解析】例例1紫光的折射率较大，经折射后偏折程度较大，跟踪光的传播路径可知紫光要射在M点和Q点，N点和P点是红光，所以A正确【答案】Au考法2折射率的计算 例例2课标全国201734(2)，10分如图所示，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜有一平行于中心轴OC的光线从半球

3、面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R.已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)求该玻璃的折射率【解析】例例2例例3天津理综20152，6分中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在玄真子涛之灵中写道：“雨色映日而为虹”从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光()A在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定大于b光B以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大C分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能D以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定

4、是a光u 考法3全反射现象【解析】例例3u考法4光的折射和全反射的综合应用 例例4课标全国201334(2)，10分如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，A30，B60.一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出，若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等(1)求三棱镜的折射率；(2)在三棱镜的AC边是否有光线透出？写出分析过程(不考虑多次反射)【解析】例例4考点47 考法例析 成就能力u 题型1折射和折射定律例例1课标全国201634(2)，15分如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m从点光源A射向池边的光线AB与竖

5、直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为.(1)求池内的水深；(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)【解析】例例1 u 题型2全反射现象例例2某三棱镜的横截面为一直角三角形，如图所示，A90，B30，C60.棱镜材料的折射率为n，底面BC涂黑，入射光线沿平行于底面BC的方向射向AB面，经AB和AC面折射后出射(1)求出射光线与入射光线延长线间的夹角.(2)为使上述入射光线能从AC面射出，折射率n的最大值为多少？【解析】例例

6、2 u 题型3棱镜与色散例例3天津理综20172，5分明代学者方以智在阳燧倒影中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是()A若增大入射角i，则b光先消失B在该三棱镜中a光波长小于b光Ca光能发生偏振现象，b光不能发生D若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低若增大入射角i，则a、b光在三棱镜的另一侧面的入射角减小，不会发生全反射，选项A错误；由图可知，a光的折射率小于b光的折射率，因此a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，选项B错

7、误；偏振是横波特有的现象，a、b光都能发生偏振现象，选项C错误；由光电效应方程得EkeUchW0，a、b光分别照射同一光电管，频率越小的光遏止电压越低，故a光的遏止电压低，选项D正确【答案】D例例3 u 题型4光的折射与全反射的综合应用例例4【解析】例例4第18章考点48 光的干涉，衍射和偏振必备知识 全面把握核心方法 重点突破 考法5光的干涉 考点6 光的偏振 必备知识 全面把握u 1光的干涉两列相干光波叠加，某些区域的光被加强，某些区域的光被减弱，且加强区与减弱区互相间隔的现象叫光的干涉 (1)产生光的干涉条件：两列光频的率相同，振动情况相同，相位差恒定能发生干涉的两列波称为相干波，两个光

8、源称为相干光源，相干光源可用同一束光分成两列而获得 (2)双缝干涉图样：用白光进行干涉实验，屏中央是白色亮纹，两侧是彩色干涉条纹；用单色光进行干涉实验，屏上是等间距、明暗相间的条纹，条纹间距与色光的波长有关，波长越长，间距越大，条纹越宽计算公式为：x .双缝到屏上某点的距离之差是光的波长的整数倍时，则该点出现亮纹；双缝到屏上某点距离之差是光的半波长的奇数倍时，则该点出现暗纹 (3)薄膜干涉：一束光经薄膜的两个表面反射后形成两束反射光，这两束反射光发生干涉薄膜干涉的应用：用薄膜干涉法检查平面是否平整增透膜的厚度约为透射光在薄膜中波长的 u2光的衍射(1)光的衍射：光在传播过程中遇到障碍物时，绕过

9、障碍物继续传播的现象叫光的衍射(2)发生明显衍射现象的条件：障碍物或小孔的尺寸与光的波长差不多，甚至比光的波长还要小 (3)常见的光的衍射现象光通过狭缝的衍射图样：白光单缝衍射形成的图样，屏中间是亮且宽的白色条纹，两侧是暗且窄的彩色条纹；单色光的单缝衍射图样，屏中间是亮且宽的条纹，两侧是明暗相间的条纹，且亮度与宽度逐渐减小光通过小孔的衍射现象：光通过小孔时(孔很小)在屏上会出现明暗相间的圆环光照到小圆板上的衍射现象：当光照到不透光的极小圆板上时，在圆板的阴影中心出现一个亮斑，称为泊松亮斑，当形成泊松亮斑时，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环 u3光的偏振(1)波的偏振

10、：横波只沿着某一特定的方向振动，称为波的偏振，只有横波才有偏振现象(2)自然光：在垂直于传播方向上沿各个方向振动的光波都存在且强度都相同的光叫自然光(3)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定方向振动的光(4)偏振光的产生：自然光通过偏振片后，产生偏振光 考点48核心方法重点突破u考法5光的干涉例例1课标全国201534(1)，5分在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距x1与绿光的干涉条纹间距x2相比，x1_x2(填“”“”或“”)若实验中红光的波长为630 nm，双缝与屏幕的距离为1.00 m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为

11、10.5 mm，则双缝之间的距离为_ mm.【解析】例例1u考法6光的偏振 例例2 山西吕梁学院附中2016期末(多选)如图所示是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的透振方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化设起偏器和检偏器透振方向相同，关于这种温度计的工作原理，下列说法不正确的是()A到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大B到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大C到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强

12、度就会越小，表示温度变化越小D到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小【解析】例例2 偏振光通过一些介质后，其振动方向相对原来的振动方向会发生一定角度的旋转，旋转的这个角度叫旋光度，旋光度与介质的浓度、长度、折射率等因素有关测量旋光度的大小，就可以知道介质相关物理量的变化光纤的温度变化越大，则偏振光通过光纤后的旋光度越大，通过检偏器后光的强度就会越小，选项B说法正确，A、C、D说法错误【答案】A、C、D第18章考点49 实验：测定玻璃的折射率必备知识 全面把握核心方法 重点突破 考法7测定玻璃的折射率 必备知识 全面把握u 1实验目的用插针法测定玻璃的

13、折射率u 2实验器材玻璃砖、白纸、大头针、量角器、圆规、三角板、图钉、铅笔等u 3实验原理如图所示，用插针法确定光路，找出与入射光线AO对应的出射光线OB，确定O点，画出折射光线OO，然后测量出1和2的角度，根据 计算出玻璃的折射率u 4实验步骤(1)用图钉把白纸固定在木板上(2)在白纸上画一条直线aa，并取aa上的一点O为入射点，过O点作法线MN.(3)画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针(4)在白纸上放上玻璃砖，使其中一个长边与直线aa对齐，并画出与另一条长边对齐的线bb.(5)通过玻璃砖观察并调整视线方向，使P1的像被P2挡住，然后在观察的一侧插上大头针P3，使P

14、3挡住P2、P1的像，再插上P4，使P4挡住P3和P2、P1的像(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线OB及出射点O，连接OO得到折射光线(7)用量角器测量入射角1和折射角2，并计算其正弦值sin 1和sin 2.(8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角所对应的 ，并取平均值u 5注意事项 (1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，同侧两针之间的距离要稍大些 (2)入射角应适当大些，以减小测量角度的误差，但也不宜太大，若入射角太大，在玻璃砖的另一侧会看不清大头针的像 (3)操作时不要用手触摸玻璃砖的光滑光学面，更不能把玻璃砖当尺子使用 (4)在实验过程中，玻璃

15、砖与白纸的相对位置不能改变考点49核心方法重点突破u考法7测定玻璃的折射率例例1北京理综201521(1)“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa和bb分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4.在插P3和P4时，应使_(填选项前的字母)AP3只挡住P1的像BP4只挡住P2的像CP3同时挡住P1、P2的像D在bb下方竖直插针P3、P4，使P1P2所在直线与P3P4所在直线平行【解析】例例1紫光的折射率较大，经折射后偏折程度较大，跟踪光的传播路径可知紫光要射在M点和Q点

16、，N点和P点是红光，所以A正确【答案】A第18章考点50 实验:用双缝干涉测光的波长必备知识 全面把握核心方法 重点突破 考法8双缝干涉测光的波长 必备知识 全面把握u 1实验目的观察干涉图样，测定光的波长u 2实验器材双缝干涉仪(包括光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头)、刻度尺(分度值为1 mm)等u 3实验原理双缝干涉中两个相邻明(暗)条纹间的距离x与光的波长、双缝间距离d及双缝到屏的距离l满足x.因此，只要测出x、d和l，即可求出光的波长.u 4实验步骤 (1)观察双缝干涉图样将光源、单缝、遮光筒、毛玻璃屏依次放在光具座上，如图所示；接好电源，打开开关，使光源正常

17、发光；调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏；安装双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距510 cm；观察白光的干涉条纹；在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹 (2)测定单色光的波长安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹为止；使分划板中心刻度线与某条亮条纹的中央对齐，记下手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板中心刻度线移动；记下移动的条纹数n和移动后手轮的读数a2，a1与a2之差即n条亮纹的间距；用刻度尺测量双缝到屏的距离l(双缝间距d是已知的)；重复测量、计算，求出波长的平均值；换用不同滤光片，重复实验测量其他单色光的波长u5注意事项 (1)安装器材时，注意调节光源、滤光片、

18、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝的缝平行且竖直 (2)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近考点50核心方法 重点突破u考法8双缝干涉测光的波长 例例福建福州2016联考在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉仪按要求安装在光具座上(如图所示)从仪器注明的规格可知：双缝屏的缝间距d，像屏与双缝屏间的距离为L.然后，接通电源使光源正常工作(1)已知测量头是50分度的游标卡尺某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图甲所示，图甲中的数字是该同学给各亮纹的编号，此时图乙中游标卡尺的读数x11.16 mm；接着转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙所示

19、，此时图丁中游标卡尺的读数x2_mm. 例例(2)利用上述测量结果，该同学经计算得出这种色光的波长660 nm.已知L700 mm，则该同学选用的双缝屏的缝间距d_mm.(计算结果保留两位有效数字)【解析】例例第18章考点51 电磁波 相对论必备知识 全面把握核心方法 重点突破 考法9电磁波 电磁波谱 考法10 对相对论的考查必备知识 全面把握u1麦克斯韦电磁场理论理论内容变化的磁场产生电场变化的电场产生磁场理解恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场u2电磁波、

20、电磁波谱概念电磁场由近及远传播，形成电磁波特点电磁波是横波电磁波的传播不需要介质，在真空中，电磁波的传播速度跟光速相同，即c3.0108 m/s电磁波具有波的共性，和机械波一样，能产生反射、折射、干涉、衍射等现象，也是传播能量的一种形式电磁波的传播速度vf，不同频率的电磁波在同一种介质中传播，波速不同电磁场贮存电磁能电磁波的发射过程就是辐射能量的过程电磁波可以脱离“波源”而独立存在电磁波谱按电磁波的波长或频率大小的顺序将其排列成谱，叫电磁波谱从无线电波到射线都是本质相同的电磁波，其行为服从共同的规律，但因波长(或频率)不同又表现出不同的特点.研究对象电磁波机械波不同点本质电磁现象力学现象产生由

21、周期性变化的电场、磁场产生由质点(波源)的振动产生本质是物质，是电磁现象的传播不是物质，是机械振动在介质中的传播传播原理电、磁场交替感应质点间相互作用传播介质不需要介质(在真空中仍可传播)必须有介质(在真空中不能传播)波的种类横波既有横波也有纵波速度特点由介质和频率决定，在真空中等于光速仅由介质决定相同点能量都能携带并传播能量速度公式vf规律均可发生反射、折射、干涉、衍射等现象电磁波和机械波的比较u 3电磁振荡 (1)振荡电流和振荡电路振荡电流：大小和方向都周期性变化的电流叫振荡电流振荡电路：能够产生振荡电流的电路叫振荡电路最简单的振荡电路为LC振荡电路 (2)电磁振荡在振荡电路产生振荡电流的

22、过程中，电容器极板上的电压、电路中的电流以及跟电荷相联系的电场、跟电流相联系的磁场都在发生周期性的变化，这种现象叫电磁振荡(3)振荡的周期和频率周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间频率f：1 s内完成的周期性变化的次数公式： .传播形式横波形式三种方式天波：利用电离层的反射，主要为中波、中短波与短波地波：利用波在地面上传播时的衍射，为长波空间波：又称为直线波，利用波的直线传播，仅用于微波，需建中转站u 4电磁波的发射和接收 (1)发射发射电路特点：由LC振荡电路产生足够高的振荡频率，振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间在电磁波发射技术中，使电磁波随信号而改变的过程叫调制调制可分为调

23、幅和调频两种使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变化，这种调制叫调幅；使高频电磁波的频率随信号的强弱而变化，这种调制叫调频(2)传播接收调谐使接收电路产生电谐振的过程叫调谐当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫电谐振，相当于机械振动中的共振解调从接收到的高频电流中还原出所携带的信号的过程叫解调解调是调制的逆过程调幅波的解调也叫检波接收过程天线接收到的所有电磁波，经调谐选择出所需要的电磁波，再经解调取出所携带的信号，经放大后还原成声音或图像 (3)接收u 5狭义相对论 (1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 (2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 (3)爱因斯坦质能方程Emc2，式中m是物体的质量，c是真空中的光速，E是它具有的能量u 6广义相对论 (1)广义相对性原理在任何参考系中，物理规律都是相同的