人教版高中物理选修3-4知识点及重点题型梳理光复习与巩固提高

认真整理认真整理3-4学问点梳理常考学问点重点题型〔 〕稳固练习常考学问点光复习与稳固【学习目标】学会用光的折射、反射定律来处理有关问题．知道测定玻璃砖的折射率的操作步骤．了解相干光源，把握产生干预的条件．明确《用双缝干推测量光的波长》试验原理．理解光产生衍射的条件．知道光的偏振现象及偏振光的应用．知道光的色散、光的颜色及光谱的概念．知道激光和自然光的区分及应用【学问网络】光的折射

现象折射定律

c入射角、折射角、折射率nvsinsin1n2双缝干预

试验：测定玻璃砖的折射率条件：两列波频率相等、相差恒定、振动状况一样试验装置干预图样：单色光是明暗相间、均匀分布的条纹明暗条纹的产生条件：假设0，xk消灭明条纹；x(2k1)消灭2暗条纹〔k12，〕Lxd复色光的双缝干预产生色散光的色散复色光的薄膜干预产生色散及其应用复色光通过三棱镜折射产生色散发生明显衍射的条件：孔或障碍物尺寸可以与光的波长相比，甚至比光的波长还小光的衍射光的偏振

衍射图样：要会与干预图样区分实例应了解单缝衍射、圆孔衍射、圆板衍射的特点偏振光与自然光的区分猎取偏振光的两种方法1〕用偏振片〔2〕使反射光与折射光垂直，则它们都成为偏振光偏振现象说明光是横波〔1〕光密介质→光疏介质〕入射角≥临界角光的全反射

sinC1临界角C资料来源于网n仅供免费沟通使用特点激光应用认真整理认真整理资料来源于网络仅供免费沟通使用资料来源于网络仅供免费沟通使用【要点梳理】要点一、测定水的折射率的五种方法插针法．原理：光的折射定律．方法：如以下图，取一方木板。在板上画出相互垂直的两条线AB、MN，从它们的交点O处画直线OP〔使PO4，在直线OP上、Q两点垂直插两枚大头针．把木板放入水中，使ABMN与水面垂直．在水面上观看，调整视线P的像被Q的像挡住，再在木板S、T处各S挡住Q、PTS及Q、PST，量出图中的角i、r，则水的折射率nsini／sinr。成像法．原理：利用水面的反射成像和水的折射成像．方法：如以下图，在一盛满水的烧杯中，紧挨杯口竖直插始终尺，在直尺的对面观看水面，能同时看到直尺在水中的局部和露出水面局部的像，假设从点P看到直尺水下最低点的刻度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ABC的长，量出烧杯内径(BC2d2(BC2d2)/(AC2d2)视深法．原理：利用视深公式hh/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，如以下图．调整针的位置，直到hh，则水的折射率nh/h．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，如以下图．在水面上观看，看到一圆的发光面，D及水深h，则水的折射率n观看法．原理：光的折射定律．

D24h2D 。方法：取一圆筒，放在水平桌面上，如以下图．从点A观看，调整视线恰好看到筒底边缘点B，渐渐向筒中注入清水至满，仍从点A观看，能看到筒底的点C，记录点C位置，量出筒高h，筒的内l2h2d2h2径d及C到筒另一边缘D的距离l2h2d2h2要点二、光的折射和全反射正确、灵敏地理解应用折射率公式．sini教材中给出的折射率公式为n

sinr

〔i为真空中的入射角，r为某介质中的折射角．依据光路可逆原理，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：nsini(空)1sini(介)．sinr(介) n sinr(空)对临界角的理解：光线从介质进入真空或空气，i90时，发生全反射，此时的入射角r〔介〕叫临界角C．

sinr(介)

sinC，Carcsin1．n sini(空) n分析、计算折射问题，要把握好n的应用及有关数学学问．〔尤其特别角的函数点：第一，光的频率〔颜色〕由光源打算，与介质无关；其次，同一介质中，频率越大的光折射率越c 大．再应用nv0等学问，就能准确而快速地推断有关色光在介质中的传播速度、波长、入射光线与折射光线偏折程度等问题．全反射现象．要记住产生全反射的条件——光从光密介质射入光疏介质，且入射角大于或等于临界角．有关色散现象的几个规律．同种介质对波长nn越大．由vc知：在同一介质中，不同波长的光传播速度不同，vv越n小．速度仅由介质打算．要点三、两面平行的玻璃砖对光路的影响光从玻璃砖上外表处折射后进入玻璃中，再从下外表射出玻璃时，满足发生全反射的条件之一：即光由光密介质〔玻璃〕进入光疏介质〔空气是不行能．这是由于玻璃砖上、下两个外表是平行的，在下外表上的入射角等于上外表处的折射角，如以下图．由光路的可逆性可知在玻璃砖下外表上是不行能发生全反射现象的，但光路发生了侧移．不转变入射光的性质和方向，只使光线向偏折方向平行侧移，且入射角〔i、玻璃砖厚度〔d〕和折射率〔n〕越大，侧移越大．随入射角的增大而增大．从平行玻璃砖的正上方观看玻璃砖下面的发光体，观看到的位置比发光体更接近玻璃砖．要点四、对光的干预、衍射的理解及应用双缝干预．〔如以下图〕条件：两列光波频率一样．产生明暗条纹的条件〔两列波频率一样，振动方向一样．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|r－r|n 〔n0,1,2, 2 1某点到双缝的路程差为半波长的奇数倍时，该处为减弱点，为暗纹．即|r2

r|(2n1)1 2

n0,1,2, ．③图样特点：单色光照耀时为间距一样的明暗相间的条纹，白光照耀时为彩色条纹．L④相邻明纹或暗纹间距x单缝衍射．

d．要小时．图样特点：中心是一条宽度大的亮纹，其他亮条纹窄而暗，且宽度不等．【典型例题】类型一、折射率的测量方法1例1〔2023 安徽月考〕如以下图，一半径R的4球体放置在水平桌面上，球体由透亮材料成。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外表上，假设光线距桌面的距2离为 R，且光线恰好在OA面发生全反射，求透亮材料的折射率222【答案】见解析2【解析】由于光线距水平面的距离为2

R，则光线的入射角θ1

45θC，由光路图得θ1

θC2又由于sinC1nsinθ1

nsinθ222222sin4nsi42n211nn21

n( cosC sinC)2 2 25解得n5举一反三:2】【变式】一潜水员自水下目测站立于船头的观看者距水面高为h1

,而观看者目测潜水员距水面深h,则( )2A、潜水员实际深度大于h2B、潜水员实际深度小于h2C、潜水员实际深度大于h2D、潜水员实际深度小于h2

,观看者实际高度大于h,1,观看者实际高度小于h,1,观看者实际高度小于h,1,观看者实际高度大于h1。【答案】CHh

nH ，H

h1Hh

H′ n ，1 n 2故正确选项为C.类型二、光学学问的技术应用例2．利用激光遇到物体发生反射的特点，可以测定物体的有关参量，如图甲所示，B为固定的激光发生器和接收器于一体的装置，C为一辆在水平地面上做匀速直线运动的小车，现使B对准匀速行驶的小车CB每隔固定时间T0

放射一激光脉冲如图乙所示中幅度大的波形，B接收的由小车C返回的激光脉冲为图乙所示中幅度较小的波形，放射、接收激光脉冲的时间间隔如图乙中所示，T、T、T均为，则依据所给信息推断小车的运动方向 〔填“向左”或“向右，速0度大小 〔光速为c．【答案】向右

cTT2T0【解析】假设小车不动，放射激光脉冲后到接收返回脉冲的时间应恒定，而从图形看，从放射到接收的时间间隔渐渐增大，故可知小车C速度方向与激光放射的方向全都，即小车向右运动．要求小车的速度，关键是要求出小车通过的某段位移和所用时间，可用运动学中处理追及问题的方法求解。作出运动示意图，如以下图．小车在第一次收到脉冲至其次次收到脉冲时，运动的距离等于其次次与第一次激光单程到达小车时的路程之差．sODOAcTTcT1cT，2 2 2如以下图，可知在s这段位移削、车运动的时间0tT0

TT

T， 2 2 0 2故小车的速度大小为v s cTt

T2T ．0类型三、利用光学学问解释自然现象例3．在世纪降落之际，我国天文工作者通过计算机确定了我国世纪第一道曙光的到达地——浙江温岭的石塘镇〔天文学上规定：太阳边缘上发出的光线与地球相切于A点的时刻，就是A点日出时刻，如以下图．但由于地球大气层的存在，光线会发生折射，因此，地球上真实看到日出的时与天文学上规定的日出时刻有所不同．地球平均半径为 6371km，且日地之间的距离约为

kmA20km．假设认为大气层是均匀的，且折射率为1.00028，则由于大气层的存在，石塘镇看到真实日出的时刻比天文学上规定的第一道曙光的时刻约〔 〕到达．A．提前5s B．提前50s C．推迟5s D．推迟50s【思路点拨】依据题意作出示意图，运用光的折射定律求解。【答案】B【解析】依据题意作出示意图如以下图，小圆表示地球，大圆表示大气外层，ADF、BG为太阳的第一道曙光，由图可知A点只有等到地球转到B点时才能看到第一道曙光，然而，由于大气层的AOAD中，OA 6371sin所以

OD

637120

0.9969，85.49．依据折射定律有nsin，sin则sinnsin，得85.70．又由图示可知，FD‖GB，BCO，BOC90－，则AOD－BOC0.21，因此，提前时间为t2436000.21s50.4s50s．360【总结升华】这是一道光学学问应用力气题，要求用光的折射定律解释地球上真正看到日出的时刻与天文学上规定的日出时刻有所不同的物理现象．类型四、两面平行的玻璃砖对不同色光的影响例4〔2023 巴中月考〕如以下图两块一样的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气,两者的AC面相互平行放置,由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入,通过两棱镜后,变为从a、b两点射出的单色光,对于这两束单色光( )红光在玻璃中传播速度比蓝光大a点射出的为红光,b点射出的为蓝光a、b两点射出的单色光不平行a、b两点射出的单色光仍平行,BC【答案】见解析【解析】选A、B、D。由玻璃对蓝光的折射率较大,可知A选项正确。由偏折程度可知B选项正确。对于C、D两选项,我们应首先明白,除了题设给出的两个三棱镜外,两者之间又形成一个物理模型——平行玻璃砖(不转变光的方向,只使光线发生侧移)。中间平行局部只是使光发生了侧移。略去侧移因素,整体来看,仍是一块平行玻璃板,AB∥BA,所以出射光线仍平行。作出光路图如以下图,可知光线PcP点的折射角与光线eaa点的入射角相等,据光路可逆,aP点的入射光线平行,由此,D选项正确。举一反三:【光复习与稳固例4】【变式】如图示，有一玻璃直角三棱镜ABC，其临界角小于45，一束平行于BC边的白光射到AB面，在光束射在三棱镜时〔设光线在三棱镜内射到BC边上〔 〕从玻璃直角三棱镜BC面，射出的是白色光束AC面，射出的是白色光束从玻璃直角三棱镜AC面，射出的是彩色的不平行光束从玻璃直角三棱镜AC面，射出的是平行于入射线的彩色光束【答案】D【解析】画出光路图如图示，光在BCAC面成彩色平行光射出.类型五、全反射现象中的极值问题分析例5．如以下图，粗细均匀的长直光导纤维被固定于水平面内，要使从光导纤维左侧端面射入的任何光线只能从光导纤维的右侧端面射出，光导纤维的折射率应满足什么条件？纤维内的传播光路．利用折射、反射学问求解。【答案】见解析作出光线在光导纤维内的传播光路．如以下图．据几何关系得：2390， ①明显2最大时，3取最小值3min，由1sinn1sin2知，当190时，2取最大值，即等于临界角C．将2C，33min代入①式可得C

90， ②3min欲使射到侧面的光线都发生全反射，须满足 C， ③3min据临界角定义可得：n 1 ， ④sinC由②③④可得：2n ．2【总结升华〕抓住关键字眼——“只能从右侧端面射出是正确解答此题的关键〔2〕只要射到侧面的光线在入射角 最小时，也能发生全反射，那么从光导3纤维左侧端面甜入的任何光线在上下侧面上都能发生全反射．类型六、光的干预、衍射和偏振例6．在双缝干预试验中，以白光为光源，在屏幕上观看到了彩色干预条纹，假设在双缝中的一缝前放一红色滤光片〔只能透过红光，另一缝前放一绿色滤光片〔只能透过绿光，红光与绿光频率、波长均不相等，这时〔．A．只有红色和绿色的双缝干预条纹，其他颜色的双缝干预条纹消逝B．红色和绿色的双缝干预条纹消逝，其他颜色的干预条纹照旧存在C．任何颜色的双缝干预条纹都不存在，但屏上仍有光亮D．屏上无任何光亮【答案】C【解析】两列光波发生干预的条件之一是频率相等，利用双缝将一束光分成能够发生叠加的两束不能发生干预，因此屏上不会消灭干预条纹，但仍有红光和绿光的衍射图样．【总结升华】明确两列光波发生干预的条件，知道不同色光的频率不同，是对此类问题作出正确推断的关键．该学问必需记住．举一反三:【光复习与稳固例10】【变式1】如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观看到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干预条纹，称为牛顿环，以下说法正确的选项是〔〕干预现象是由于凸透镜下外表反射光和玻璃上外表反射光叠加形成的干预现象是由于凸透镜上外表反射光和玻璃上外表反射光叠加形成的干预条纹不等间距是由于空气膜厚度不是均匀变化的D．干预条纹不等间距是由于空气膜厚度是均匀变化的【答案】AC【解析】牛顿环是玻璃板上外表的反射光与凸透镜下外表的反射光叠加形成的干预现象；由于玻璃板与凸透镜之间的空气膜厚度不均匀，所以形成的干预条纹间距不均匀，故BC正确，AD错误.5】【变式2】以下光学现象的说法中正确的选项是〔 〕A．用光导纤维束传送图像信息，这是光的衍射的应用B．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干预的结果C．在照相机