第四章 光 单元复习课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

人教版选修1第四章复习课 光 高考物理工作室：姚桂元 复习目标 1.知识梳理与整合； 2.研究思想与方法； 3.应用与实践。 一、本章主要解决的问题 本章主要解决的问题：学习机械波之后，我们知 道光也是一种波。通过学习光的一些现象，了解 利用这些现象在生活中的应用。 二、知识梳理与整合 光 光的反射 光的折射 光的全反射 光的干涉 双缝干涉 薄膜干涉 光的衍射 光的偏振 单缝衍射 圆板衍射 圆孔衍射 激光 12 2 1 sin sin n   n C 1sin  1.光的反射与光的折射 空气 水 入射光线 反射光线 折射光线 θ1θ1 θ2 1 2 12 n nn 相对折射率： （绝对）折射率： 2 1 sin sin   n 真空角 介质角 介质对光的偏折作用大小 2.光的全发射 (1)发生全反射的条件： 入射角θ1 ≥临界角C 光从光密介质射入光疏介质 (2)临界角：刚发生全反射时的入射角 n C 1sin  i.折射率n与折射角θ2的关系： 2 1 sin sin   n θ1 ii.折射率n与光速v的关系： v cn  真空 介质 iv.折射率n与光的频率ν、波长λ的关系： ν λ iii.折射率n与临界角C的关系： n C 1sin  i.全反射棱镜： ii.光导纤维： 3.光的干涉 (1)光的干涉条件： 两列光必须频率相同、相位差恒定、振动方向相同 线光源：频 率、相位和 振动方向都 是唯一的 两个相干光源 干涉区域 (2)产生明暗条纹的条件： 频率、相位差Δφ=0和振动方向都相同的两列光产 生明暗条纹的条件如下： 1.明条纹：两列光在屏上该点相互加强，两个光 源与屏上该点的距离之差等于半波长的偶数倍 （波长的整数倍） ，，，，， 3210 2 21121  nnnSPSPr   n=0时，P1位于光屏上的 P0处，此处的明条纹叫中 央明条纹或零级明条纹， n为明条纹的级数。 2.暗条纹：两列光在该点相互削弱，两个光源与 屏上该点的距离之差等于半波长的奇数倍   ，，， 3,21 2 121121  nnSPSPr  n为暗条纹的级数，从第1级 暗条纹开始向两侧展开。 (3)干涉图样：等间距的明暗相间的条纹 双缝 S1 屏幕 相邻两条亮条纹(或暗条纹) 中心之间的距离叫作条纹间 距。  d lx  结论：两缝中心之间的距离d越小，条纹间距Δx越 大；双缝到屏的距离l越大，条纹间距Δx越大；光 的波长λ越大，条纹间距Δx越大。 白光的干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的， 而且同一级明条纹都是内紫外红。 思考：为什么白光的干涉条纹是彩色条纹？ 白光是由多种单色光组成，发生干涉时，不同颜色 光的条纹间距不同，各种单色光的条纹不能完全重 合，但每种单色光都在中央是亮条纹，在中央复合 成白色亮条纹。 (4)薄膜干涉 相干光：光照射到薄膜上，在 薄膜的前、后两个面反射的光 形成两列相干光。 光程差：Δr=2di。 明暗相间的水平条纹——等厚线          ,3,2,1 2 )12( ,3,2,1,0 2 nn nn dr i ， ，   明暗条纹与薄膜厚度di是一一对应关系 设空气膜顶角为θ，Δl为两相邻亮 条纹的间距。由相干条件得  12 22 ddr 由几何知识得 l dd    12tan  所以条纹间距为   tan2 l 结论：θ越大，条纹间距越小， 条纹越密。 薄膜干涉的应用： 思考：P、Q两处谁是凹陷，谁是凸起呢？请说明理 由。 等厚线，P处被厚度大的条纹占据，故P处是凹陷； Q处被厚度下的条纹占据，故Q处是凸起。 ∴增透膜厚度 4  d ：反射光干涉削弱Δr=2di 2   增反膜：反射光干涉加强Δr=2di  ∴增反膜厚度 2  d 牛顿环的干涉图样 中央疏、边 沿密的同心 圆环 4.光的衍射 1）用单色平行光照射狭缝，当缝很窄时，光没有 沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽 的地方。这就是光的衍射现象。 2）各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致 使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹。 3）发生明显衍射现象的条件：在障碍物或狭缝的 尺寸足够小的时候，衍射现象十分明显。 当光源发出的光照射到小孔或障 碍物时，小孔处或障碍物的边缘可看成许多点光源， 这些点光源是相干光源，发出的光相互干涉，形成 明暗相间的条纹。所以说衍射中有干涉，干涉中也 有衍射。 1.明暗相间的条纹，条纹不等间距，中央条纹亮而 宽，两侧条纹较暗较窄，对称分布。 2.波长一定时，单缝越窄的中央条纹越宽，条纹 间距越大； 单缝不变时，光波波长越