查补易混易错点23 光学问题-【查漏补缺】2023年高考物理三轮冲刺过关（新高考专用）

查补易混易错点23 光学问题 【知识点一】折射定律和折射率的理解及应用 1.折射定律 (1)内容：如图所示，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。 (3)在光的折射现象中，光路是可逆的。 2.折射率 (1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量。 (2)定义式：n＝。 (3)计算公式：n＝，因为v＜c，所以任何介质的折射率都大于1。 (4)当光从真空(或空气)斜射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质斜射入真空(或空气)时，入射角小于折射角。 3.折射率的理解 (1)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关。 (2)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质。 (3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。 【知识点二】全反射现象的理解和综合分析 (1)定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光的现象。 (2)条件：①光从光密介质射入光疏介质；②入射角大于或等于临界角。 (3)临界角：折射角等于90°时的入射角。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sin C＝。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。 【知识点三】光的色散 (1)光的色散 ①现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带。(如图所示) ②成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光通过棱镜后的偏折程度最小，对紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象。 (2)各种色光的比较 颜色 红橙黄绿青蓝紫 频率ν 低→高 同一种介质中的折射率 小→大 同一种介质中的速度 大→小 波长 大→小 通过棱镜的偏折角 小→大 临界角 大→小 双缝干涉时的条纹间距 大→小 【知识点四】实验:测定玻璃的折射率 1.实验原理 如图所示，当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而画出折射光线OO′，求出折射角θ2，再根据n＝或n＝计算出玻璃的折射率。 2.实验器材 木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔。 3.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，作过O点的法线MM′。 (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，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′。 (5)眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2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O′B及出射点O′，连接O、O′得线段OO′。 (7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。 (8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取平均值。 4.数据处理 (1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。算出不同入射角时的，并取平均值。 (2)作sin θ1－sin θ2图像：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1－sin θ2的图像，由n＝可知图像应是过原点的直线，如图所示，其斜率为折射率。 (3)“单位圆”法确定sin θ1、sin θ2，计算折射率n。 以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画圆，交入射光线AO于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′，如图3所示，sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝。只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n。 【知识点四】光的干涉现象 1.光的干涉 (1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象. (2)条件：两束光的频率相同、相位差恒定. (3)双缝干涉图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为白色亮条纹，其余为彩色条纹. 2.双缝干涉 (1)条纹间距：Δx＝λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大. (2)明暗条纹的判断方法： 如图1所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1. 当Δr＝kλ(k＝0,1,2…)时，光屏上P′处出现明条纹. 当Δr＝(2k＋1)