2022届高考物理一轮复习-第1课时-光的传播课件-人教大纲版2

第十四章光的传播

第1课时光的传播第一页，编辑于星期一：十三点五十六分。第一页，编辑于星期四：二十点三十一分。考纲要求三年考情热点考向考点要求2007年2008年2009年光的直线传播，本影和半影Ⅰ全国理综Ⅰ(T17·选择)北京理综(T13·选择)江苏物理(T14·计算)全国理综Ⅰ(T21·选择)全国理综Ⅱ(T15·选择)重庆理综(T19·选择)全国卷Ⅰ(T15·选择)全国卷Ⅱ(T21·选择)浙江卷(T18·选择)四川卷(T21·选择)北京卷(T21·选择)天津卷(T7·选择)1.光的直线传播、光速、光的反射、平面镜成像等，常以选择题形式考查．2．光的折射、折射率、全反射现象，临界角的计算，以选择题形式考查．3．光导纤维，棱镜和光的色散与介质中的折射率与光的波长、光速的关系的考查．4．光的折射及全反射是高考的热点，并且与光的本性相结合进行考查，多以选择题出现.光的反射、反射定律．平面镜成像作图法Ⅱ光的折射，折射定律，折射率，全反射和临界角Ⅱ光导纤维Ⅰ棱镜，光的色散Ⅰ实验：测定玻璃的折射率第二页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．条件：

介质．2．光线：表示光

的直线，是光的抽象．3．光速(1)光在真空中的传播速度

.(2)光在介质中的传播速度v＝

，其中n为介质的折射率，c为光在真空中的传播速度．同一均匀传播方向3×108m/s第三页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三页，编辑于星期四：二十点三十一分。(1)无论发生日食还是月食，太阳、月亮、地球都在一条直线上，日食时月亮在中间位置，月食时地球在中间位置．(2)地球上不同区域的人，能同时分别看到日全食、日偏食或同时分别看到日环食和日偏食，但不能同时分别看到日全食和日环食．(3)由于月球离地球很近，故不能发生“月环食”．第四页，编辑于星期一：十三点五十六分。第四页，编辑于星期四：二十点三十一分。具体说明光的直线传播有哪些应用？1．物体位置的确定：人眼是根据两只眼睛对物体的视线的夹角来确定物体位置的．2．小孔成像：由于光的直线传播形成的，像与孔的形状无关．3．影的形成：影是自光源发出并与投影物体表面相切的光线在背光面后方所围成的区域，可分为本影和半影．4．日食和月食第五页，编辑于星期一：十三点五十六分。第五页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．关于日食和月食，下列说法中正确的是()A．在月球的本影区内能看到日全食B．在月球的半影区内能看到日偏食C．在月球进入地球的半影区时，可看到月全食D．在月球全部进入地球的本影区时，可看到月全食第六页，编辑于星期一：十三点五十六分。第六页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：本题应理解光沿直线传播形成影的原理，通过作出光线传播示意图如下图甲可看到，在月球的本影区①里，太阳任何光线均不可能射入，故在①里可看到日全食．在月球的半影区②里，有部分太阳光线入射到，故②里可看到日偏食．故A和B选项是正确的．在月球的伪影区③里只有太阳边缘的光线射到，故在③里可看到日环食．第七页，编辑于星期一：十三点五十六分。第七页，编辑于星期四：二十点三十一分。由上图乙可看到，当月亮进入地球的半影区a、c时，由于仍有部分光射到整个月球，整个月球仍是亮的，只不过是比在半影区外稍暗一点，故在地球上不会看到月食．只有当月球的一部分进入地球的本影区b时，才看到月偏食，故C错．当月球全部进入地球的本影区时，看到月全食，故D选项正确．答案：ABD第八页，编辑于星期一：十三点五十六分。第八页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．光的反射(1)概念：光从一种介质射到它和另一种介质的

时，一部分光返回原介质的现象．(2)反射定律：反射光线跟入射光线和法线在

平面内；反射光线和入射光线分别位于

的两侧；反射角

入射角． (3)分类：可分为

反射和

反射，无论哪种反射，每条反射光线都遵守

．分界面同一法线等于反射定律镜面漫第九页，编辑于星期一：十三点五十六分。第九页，编辑于星期四：二十点三十一分。2．平面镜成像 (1)平面镜是利用

来控制光路和成像的光学元件． (2)成像特点：等大、正立的

像，像、物关于

对称．光的反射镜面虚第十页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．平面镜对光束的作用

平面镜通过光的反射可以改变光束的传播方向，但不改变光束的性质，即对光线没有会聚或发散作用．2．对成像问题的理解

虚像不是实际光线相交而成的，而是反射光线反向延长线的交点，只能用眼睛观察，不能成在光屏上，在画光路图时，虚像要画成虚线，光线的反向延长线应画成虚线，且不加箭头．

第十一页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十一页，编辑于星期四：二十点三十一分。3．平面镜成像作图 (1)反射定律法：从物点作任意两光线射向平面镜，由反射定律作其反射光线，反射光线的反向延长线交点即为虚像点，如图14－1－1所示． (2)对称法：根据平面镜成像的特点，即物像关于镜面对称，作物点到镜面的垂线，在此垂线上的镜面的另一侧截取与物点到镜面距离相等的点即为虚像点．然后补画入射、反射光线．第十二页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十二页，编辑于星期四：二十点三十一分。2. 如图14－1－2所示，水平地面上一物体M将站在A处的人的视线挡住．为了能 看到M后面的地面，在上方水平放一平面镜，且反光面对着地面．A处的人为了看到M后面距M较近的地方，他应该() A．将平面镜平行下移 B．将平面镜平行上移 C．将平面镜水平向左移 D将平面镜水平向右移第十三页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十三页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：当平面镜平行上移时，A的像A′也上移，根据图可知，此时人可以看到M后面距M较近的地方．答案：B第十四页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十四页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．折射现象

光束从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变．2．折射定律(如图14－1－3所示)(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．(2)表达式：＝n，式中n是比例常数．(3)光的折射现象中，光路是可逆的．图14－1－3第十五页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十五页，编辑于星期四：二十点三十一分。3．折射率 (1)物理意义：折射率仅反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时，偏折大，反之偏折小． (2)定义式：n＝不能说n与sinθ1成正比、与sinθ2成反比．折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定． (3)计算公式：n＝，因v<c，任何介质的折射率总大于1.第十六页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十六页，编辑于星期四：二十点三十一分。4．棱镜 (1)棱镜：横截面是

的三棱镜．横截面是

的棱镜为全反射棱镜． (2)光的色散说明白光是

，是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种

组成． (3)从光的色散可以看出：同一种介质对不同色光的折射率不同，对红光 的折射率

，对紫光的折射率

．三角形等腰直角三角形复色光单色光最小最大第十七页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十七页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．各种色光的特点对比表颜色红橙黄绿蓝靛紫频率ν低―→高同一介质折射率小―→大同一介质中速度大―→小波长大―→小临界角大―→小通过棱镜的偏向角小―→大第十八页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十八页，编辑于星期四：二十点三十一分。2.光路控制 (1)玻璃砖对光路的控制 两面平行的玻璃砖，出射光线和入射光线平行，且光线发生了侧移．如图14－1－4所示． (2)三棱镜对光路的控制 对光路的作用 ①光密三棱镜：光线两次折射均向底面偏折． ②光疏三棱镜：光线两次折射均向顶角偏折．a．当光线从一直角边垂直射入时，在斜边发生全反射，从另一直角边垂直射出．b．当光线垂直于斜边射入时，在两直角边发生全反射后又垂直于斜边射出．第十九页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十九页，编辑于星期四：二十点三十一分。3．如图14－1－5所示，两束单色光平行入射到玻璃三棱镜上，经棱镜折射后，交汇在光屏上同一点，则对两束单色光来说() A．玻璃对a光的折射率较大 B．a光在玻璃中传播速度较大 C．b光频率较高 D．b光的波长较大 答案：AD第二十页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．光密介质和光疏介质

两种介质相比较，折射率

的介质叫光密介质，折射率

的介质叫光疏介质．2．全反射(1)定义：光从

射向

，当入射角增大到某一角度时，

光线消失，只剩下

光线的现象．大小光密介质光疏介质反射折射第二十一页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十一页，编辑于星期四：二十点三十一分。(3)临界角：指折射角等于90°时的

．若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，则sinC＝

.(4)应用：光导纤维应用了光的

原理．如图14－1－6所示．入射角全反射第二十二页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十二页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．光密介质和光疏介质是相对而言的．同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质．2．全反射现象的理解(1)光线射向两种介质的界面上，会同时发生光的反射和折射．

(2)若光从光密介质射入光疏介质，折射角就大于入射角．第二十三页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十三页，编辑于星期四：二十点三十一分。(3)当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光线了，这时的入射角为临界角C，当入射角θ1大于等于临界角C时，折射光线消失，发生全反射现象(如图14－1－7所示)．第二十四页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十四页，编辑于星期四：二十点三十一分。4. 如图14－1－8所示，只含黄光和紫光的复色光束PO，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两束光OA和OB沿如图所示方向射出．则() A．OA为黄光，OB为紫光 B．OA为紫光，OB为黄光 C．OA为黄光，OB为复色光 D．OA为紫色，OB为复色光第二十五页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十五页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：光在O点从玻璃射向空气时，由于玻璃对紫光的折射率大于对黄光的折射率，由发生全反射的临界角公式sinC＝知，紫光的临界角小于黄光的临界角．从图中看出，此时黄光恰处于临界状态，而紫光已发生全反射，但黄光也有反射的成分．选C.答案：C第二十六页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十六页，编辑于星期四：二十点三十一分。【例1】在竖直平面xOy上，人眼位于x轴上＋3的坐标点，一平面镜位于图14－1 －9所示的位置，平面镜两端的坐标为A(－1,3)和B(0,3)，那么当一发光点P从坐标原点沿x轴负方向运动的过程中，当P点在哪个区域内运动时，人眼可以从平面镜AB中观察到P点的像() A．－1至0区间B．－3至－1区间 C．－5至－3区间D．－∞至0第二十七页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十七页，编辑于星期四：二十点三十一分。对于光学中涉及用眼睛观察到的范围问题，大多数问题解决时，根据光路可逆原理将人眼当作一光源，照亮的区域即为人眼能看到的区域．解析：人眼可当作光源，通过平面镜的反射将x轴负方向的哪些区域照亮，由光路的可逆性原理，从该部分发出的光线经镜面的合适位置反射后总能进入人眼，人就看到了物体的像．光路图如图所示．答案：C第二十八页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十八页，编辑于星期四：二十点三十一分。平面镜成像的问题，在画光路图时注意：1．像和物在镜面两侧具有对称性；2．应用光路的可逆性往往是解决问题的好办法；3．作图要规范，光线要有箭头，实线、虚线要区分第二十九页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十九页，编辑于星期四：二十点三十一分。1－1平面镜通常是在一定厚度的透明玻璃后表面镀银制成，从点光源S发出的光线经过玻璃前表面和镀银面多次反射，会生成关于S的多个像点．如图14－1－10所示，PQ、MN分别是前表面和镀银面与纸面的交线，SS′是垂直于PQ和MN的直线，AA′和AB分别是SA的反射光线和折射光线，BC是AB的反射光线，CC′(图中未画出)是BC的折射光线，下列判断正确的是()第三十页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十页，编辑于星期四：二十点三十一分。A．AA′的反向延长线与SS′的交点为最亮的像点B．BC的反向延长线与SS′的交点为最亮的像点C．CC′的反向延长线与SS′的交点为最亮的像点D．CC′与AA′一定平行解析：SA在PQ面上发生折射，AB在MN面上发生反射，由反射定律可知，BC的反射角与AB的入射角相等，BC在PQ面上发生折射，由折射定律和光路可逆原理可知，BC的折射光线一定能够与AA′平行．在前表面PQ处，反射光线较弱，所以AA′与SS′的交点不是最亮的像点．答案：CD第三十一页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十一页，编辑于星期四：二十点三十一分。【例2】如图14－1－11所示，玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成．一束频率为5.3×1014Hz的单色细光束从AD面入射，在棱镜中的折射光线如图中ab所示，ab与AD面的夹角α＝60°，已知光在真空中的传播速度c＝3×108m/s，玻璃的折射率n＝1.5，求： 图14－1－11第三十二页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十二页，编辑于星期四：二十点三十一分。(1)这束入射光线的入射角多大？(2)光在棱镜中的波长是多大？(3)该束光线第一次从CD面射出时的折射角(结果可用三角函数表示)．解析：(1)设光在AD面的入射角、折射角分别为i、r＝30°，根据n＝，得sini＝nsinr＝1.5×sin30°＝0.75，i＝arcsin0.75.第三十三页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十三页，编辑于星期四：二十点三十一分。(3)光路如图所示，ab光线在AB面的入射角为45°，设玻璃的临界角为C，

sin45°>0.67，因此光线ab在AB面会发生全反射，光线在CD面的入射角r′＝r＝30°.根据n＝，光线在CD面的出射光线与法线的夹角i′＝i＝arcsin0.75.答案：(1)arcsin0.75(2)3.77×10－7m(3)arcsin0.75第三十四页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十四页，编辑于星期四：二十点三十一分。解决光的折射和全反射综合问题的方法1．首先要根据折射或全反射画出光路图．2．对不同的介质界面要具体问题具体分析，如平行玻璃砖，圆形玻璃砖，三棱镜等．3．作图时要找出具有代表性的光线，如符合边界条件或全反射临界条件的光线．4．要注意利用光路的可逆性、对称性，寻找三角形全等、相似等几何关系．第三十五页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十五页，编辑于星期四：二十点三十一分。(1)作出光路图，要注意找出符合边界条件或恰好发生全反射的光线．(2)注意折射和全反射在日常生活和科学技术中的应用，如光纤通信问题．第三十六页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十六页，编辑于星期四：二十点三十一分。2－1如图14－1－12所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束反射光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，则() 第三十七页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十七页，编辑于星期四：二十点三十一分。A．增大α角，且α≤90°，光束Ⅱ、Ⅲ会远离光束ⅠB．减小α角，且α>0°，光速Ⅲ可能会从上表面消失C．用同一套双缝干涉实验装置观察Ⅱ、Ⅲ的干涉条纹，光束Ⅲ的条纹更宽D．光束Ⅰ仍为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，光束Ⅱ在玻璃中传播速度比光束

Ⅲ大解析：本题考查光的反射和折射．光沿PO射到界面上时，同时发生了反射和折射，I为直接反射的光，为复色光；折射进入玻璃中的光由于折射率不同而发生色散，然后在玻璃板的下表面反射和两次进入空气的折射而成为Ⅱ、Ⅲ两束，如图所示，由图可知，增大α角，光束Ⅱ、Ⅲ会靠近光束Ⅰ，A项错；

第三十八页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十八页，编辑于星期四：二十点三十一分。由于光路可逆，因此只要光能从上表面射入，则一定能以原角度从上表面射入空气，不会发生全反射，B项错；从图中可以看到光束Ⅱ在玻璃中的折射率比光束Ⅲ大，所以光束Ⅲ的干涉条纹宽，C项对；由n＝可知，D项错．答案：C第三十九页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十九页，编辑于星期四：二十点三十一分。【例3】两束平行单色光a、b垂直射入截面为直角三角形的棱镜ABC，从另一面 AC射出时的光束为a′、b′，如图14－1－13所示，以下说法正确的是()A．b光束在棱镜中传播速度较大B．若b光能使某金属产生光电效应，则a光也一定能使该金属产生光电效应C．在完全相同的条件下做双缝干涉实验，a光对应的干涉条纹间距较宽D．在其他条件不变的情况下，当顶角A增大时，b的出射光束b′一定不会 在AC面发生全反射第四十页，编辑于星期一：十三点五十六分。第四十页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：本题考查光的色散、光电效应、光的干涉、全反射．由于b光经棱镜的折射后，偏折的程度大于a光，故b光在棱镜中的折射率大于a光的折射率，所以b光在棱镜中的传播速度小于a光的传播速度，A项错；因为b光的频率大于a光的频率，故b光若能使某金属发生光电效应，但a光不一定，B项错；由于λa>λb，故相同条件下，a光的干涉条纹比b宽，C项正确；因为两束光线在AC面上的入射角等于顶角，当顶角增大到大于临界角时，则可以在AC面上发生全反射，D项错．答案：C第四十一页，编辑于星期一：十三点五十六分。第四十一页，编辑于星期四：二十点三十一分。分析光的色散问题应注意两点：其一，光的频率(颜色)由光源决定，与介质无关；其二，同一介质中频率越大的光折射率越大．再应用

等知识，就能准确而迅速地判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．第四十二页，编辑于星期一：十三点五十六分。第四十二页，编辑于星期四：二十点三十一分。3－1如图14－1－14所示，两束单色光a、b分别照射到玻璃三棱镜AC面上，穿 过三棱镜后互相平行，则 ()

A．a光频率高 B．b光频率高 C．a光穿过棱镜时间短 D．b光穿过棱镜时间短图14－1－14第四十三页，编辑于星期一：十三点五十六分。第四十三页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：b光的入射角大于a光，而穿过三棱镜后互相平行，说明玻璃对b光的折射率大，b光的频率高，光子能量大，A项错B项对；a光在棱镜中通过的路程比b光小，而a光在棱镜中的速度又比b光大，因此a光穿过棱镜的时间短，C项对D项错．试题通过折射考查光子频率的判断和光在棱镜中穿越时间的比较，本题难度中等．答案：BC