主题3 光及其应用-【知识手册】高中物理全册必背章节知识清单（人教版2019）

主题3光及其应用 1　光的反射和折射 一、反射定律和折射定律 1.光的反射 (1)反射现象：光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质的现象. (2)反射定律：反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角. (3)在光的反射现象中，光路是可逆的. 2.光的折射 (1)折射现象：光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会进入第2种介质的现象. (2)折射定律(如图1所示) 图1 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，即＝n12(式中n12是比例常数). (3)在光的折射现象中，光路是可逆的. 二、折射率 1.定义 光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率.即n＝. 2.折射率与光速的关系 某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝. (1)光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关，由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率n都大于1. (2)某种介质的折射率越大，光在该介质中的传播速度越小. 3.理解 由于c＞v，故任何介质的折射率n都大于(填“大于”“小于”或“等于”)1. 2　全反射 一、全反射 1.光疏介质和光密介质 (1)光疏介质：折射率较小(填“大”或“小”)的介质. (2)光密介质：折射率较大(填“大”或“小”)的介质. (3)光疏介质与光密介质是相对(填“相对”或“绝对”)的. 2.全反射现象 (1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射.若入射角增大到某一角度，折射光线完全消失，只剩下反射光线的现象. (2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角.用字母C表示，光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sin C＝. (3)全反射发生的条件 ①光从光密介质射入光疏介质. ②入射角等于或大于临界角. 二、全反射棱镜 1.形状：截面为等腰直角三角形的棱镜. 2.全反射棱镜的特点 (1)当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反射率很高. (2)反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真小. 三、光导纤维 1.原理：利用了光的全反射. 2.构造：由内芯和外套两层组成.内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射. 3.光纤通信的优点是容量大、衰减小、抗干扰性强等. 4.光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等. 5.构造及传播原理 (1)构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有几微米到一百微米，如图1所示，它是由内芯和外套两层组成的，内芯的折射率大于外套的折射率 图1 (2)传播原理：光由一端进入，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出，光导纤维可以远距离传播光信号，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像. 6.光导纤维的折射率 设光导纤维的折射率为n，当入射角为θ1时，进入光导纤维的光线传到侧面恰好发生全反射，则有：sin C＝，n＝，C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sin θ1＝. 由图2可知：当θ1增大时，θ2增大，由光导纤维射向空气的光线的入射角θ减小，当θ1＝90°时，若θ＝C，则所有进入光导纤维中的光线都能发生全反射，即解得n＝. 图2 以上是光从光导纤维射向真空时得到的折射率，由于光导纤维包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比大些. 四、解决全反射问题的思路 (1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质. (2)若光由介质进入空气(真空)时，则根据sin C＝确定临界角，看是否发生全反射. (3)根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”. (4)运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理、运算及变换并进行动态分析或定量计算. 3　光的干涉 一、杨氏干涉实验 1.1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象，人们开始认识到光具有波动性. 2.双缝干涉实验 (1)实验过程：让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加发生干涉现象. (2)实验现象：在屏上得到明暗相间等间距的条纹. (3)实验结论：光是一种波. (4)双缝干涉的装置示意图 实验装置如图所示，有光源、单缝、双缝和光屏. (5)单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，也可用激光直接照射双缝. (5)双缝的