专题08 光学-2022-2023学年高二物理下学期期中期末考点大串讲（人教版2019）

专题08 光学 1、 光的折射定律及折射率 1．对折射率的理解 (1)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小：v＝。 (2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。 (3)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。 2．应用光的折射定律解题的一般思路 (1)根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图。 (2)充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等。 (3)注意在折射现象中，光路是可逆的。 3.全反射问题的解题要点 两个技巧 四点注意 (1)解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件： ①光必须从光密介质射入光疏介质； ②入射角大于或等于临界角。 (2)利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符。 (1)明确哪种是光密介质、哪种是光疏介质。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)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。 (3)光的反射、折射和全反射现象，光路均是可逆的。 (4)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。 【例1】冰雕展上有一块边长为1m的立方体的冰块，冰块内上下底面中心连线为OO′，在O′处安装了一盏可视为点光源的灯，已知冰块的折射率为1.3。下列说法正确的是（   ）    A．从冰块正上方沿OO′方向观察，点光源的视深为1.3m B．光在冰块中发生全反射的临界角为C，可知 C．由灯直接发出的光照到冰块四个侧面时都能从侧面射出 D．由灯直接发出的光照到冰块上表面时都能从上表面射出 2、 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。 (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．各种色光的比较分析 颜色 红橙黄绿青蓝紫 频率ν 低→高 同一介质中的折射率 小→大 同一介质中的速度 大→小 同一介质中的波长 大→小 通过同一棱镜的偏折角 小→大 同一介质中的临界角 大→小 同一装置的双缝干涉条纹间距 大→小 【例2】一束白光从顶角为的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜后，在屏P上可得到彩色光带，如图所示，在入射角i逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失。下列说法正确的是（　　） A．紫光在三棱镜中的速率比红光大 B．屏上的彩色光带最上面为紫色 C．屏上最先消失的是红光，最后消失的是紫光 D．黄光从空气进入三棱镜后，频率不变，波长变小 3、 光的干涉 1．产生干涉的条件 两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。 2．杨氏双缝干涉 (1)原理如图所示。 (2)形成亮、暗条纹的条件 ①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹。 光的路程差r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)，光屏上出现亮条纹。 光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0，1，2，…)，光屏上出现暗条纹。 ②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)。 ③条纹间距公式：Δx＝λ。 3．薄膜干涉的理解和应用 (1)形成：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。 (2)亮、暗条纹的判断 ①在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现亮条纹。 ②在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹。 (3)应用：干涉法检查平面如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。 【例3】某同学用如图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝、的宽度可调，狭缝到屏的距离为。用同一种单色光垂直照射狭缝，实验中在屏上得到了如图乙所示的图样。下列说法正确的是（　　） A．当光通过狭缝时，只发生干涉现象不发生衍射现象 B．把光屏前移或后移，屏上将不能看到如图乙所示的明暗相间的条纹 C．遮住一条狭缝，使另一条狭缝的宽度减小，其他条件不变，屏上中央亮条纹的宽度将增大