专题05 光学（期末复习课件）高二物理上学期鲁科版

期末复习·考点清单 物理必修第三册+选必一 •鲁科版 专题05 光学 01 02 03 方法模型归纳 巩固提升 知识清单 目 录 04 课堂小结 PART-01 知识清单 光的折射 一 1.光的折射及折射定律 (1)光的折射：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。如上图所示。 (2)折射定律 折射光线与入射光线、法线处在__________内，折射光线与入射光线分别位于法线的______；入射角的正弦与折射角的正弦成____比，即_________＝n12。 (3)与光的反射现象一样，在光的折射现象中，光路也是可逆的。 同一平面 两侧 正 光的折射 一 2.折射率 全反射 二 (1)定义：当光从______介质射向______介质时，同时发生折射和反射。如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越____，而且越来越____，反射光却越来越____。当入射角增大到某一角度，使折射角达到________时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫作全反射。这时的________叫作临界角。 (2)折射率与临界角的关系：sin C＝_____。 (3)发生全反射的条件 ①光从光密介质射入______介质。 ②入射角____________临界角。 光密 光疏 远 弱 强 90° 入射角 光疏 大于或等于 光的干涉 三 1.光产生干涉的条件：两束光的______相同、相位差恒定、振动方向相同。 2.相干光源：发出的光能够发生______的两个光源。 3.条纹间距公式 相邻亮纹(或暗纹)间的距离Δx与入射光波长λ之间的定量关系： 频率 干涉 光的衍射 四 1.定义：光通过很小的狭缝(或圆孔)时，明显地偏离了__________的方向，在屏上应该出现阴影的区域出现亮条纹或亮斑，应该属于亮区的地方也会出现______________的现象。 2.衍射图像：衍射时产生的__________或光环。 3.单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现______相间的条纹，中央为亮条纹，中央条纹最____最亮，其余条纹变____变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现______条纹，中央为______条纹。 4.圆孔衍射：光通过小孔时(孔很小)在屏幕上会出现______相间的圆环。 5.泊松亮斑：障碍物的衍射现象。在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个______，这就是著名的__________。 直线传播 暗条纹或暗斑 亮暗条纹 明暗 宽 彩色 白色 明暗 窄 亮斑 泊松亮斑 光的偏振 五 1.横波与纵波的特点 横波中各点的振动方向总与波的传播方向______。纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在__________上。____波有偏振现象。 2.自然光和偏振光 (1)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于______方向上沿______方向振动的光，沿着各个方向振动的光波的强度都相同。 (2)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。 垂直 同一直线 横 传播 一切 光的偏振 五 3.光的偏振 偏振现象 只有沿偏振片的“______方向”振动的光波才能通过偏振片 结论 偏振现象表明，光是一种____波 偏振光的形成 ①自然光通过________后，得到偏振光 ②自然光在介质表面反射时，______光和_____光都是偏振光 偏振现象的应用 ①把偏振片装在照相机镜头前 ②电子表的液晶显示 透射 横 偏振片 反射 折射 PART-02 方法模型归纳 光的折射 一 1.折射定律 光的折射 一 4．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。 光的折射 一 （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。 4.应用光的折射定律解题的一般思路 1．由透明介质制成的半径为R的半球形的横截面如图所示，O为球心，A为截面内的最高点，一细光束在截面内从S点沿平行AO方向射入介质，该光束经两次折射后从界面MN沿平行OS方向射出介质。已知S到AO的距离为，真空中的光速为c，忽略反射光。则透明介质的折射率和光在介质中的传播时间分别为（　　） A．， B．， C．， D．， 光的折射 一 A 光的全反射 二 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时，折射光线将全部消失，只剩下反射光线的现象。 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。 （一）全反射及条件 光的全反射 二 （二）全反射临界角 光的全反射 二 （三）光的折射和全反射问题的解题要点 2．光纤通信采用光导纤维，可简化为半径为、长为（）的圆柱形长玻璃丝。为简化可认为玻璃丝外为空气，其沿轴线的侧剖面如图所示。一束含红、绿两种颜色的复色光以入射角从轴心射入后分为、两束，两单色光在玻璃中多次全反射后从光导纤维另一端射出，已知该玻璃材料对光的折射率为，真空中的光速为。下列说法正确的是（　　） A．光为绿光，光为红光 B．该玻璃材料对光的折射率小于 C．若光恰好发生全反射，则光在该玻璃丝中的传播时间 D．若，则光以任意入射角入射均能在玻璃丝内发生全反射 光的全反射 二 C 光的干涉 三 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 光的干涉 三 光的干涉 三 3.薄膜干涉的理解和应用 光的干涉 三 3.薄膜干涉的理解和应用 (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。 3．某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉现象。狭缝、之间的距离为d，狭缝到屏的距离为L。用同一单色光垂直照射狭缝，在屏上得到了图乙所示的图样。下列说法正确的是（　　） A．图乙是光的衍射图样，相邻两条纹之间的距离不一定相等 B．若屏上P点到狭缝、的距离差为波长的整数倍，则P点处一定是暗条纹 C．若其他条件不变，只增大L，则图乙中相邻暗条纹的中心间距增大 D．若其他条件不变，只增大d，则图乙中相邻暗条纹的中心间距增大 光的干涉 三 C 4．光的干涉现象在技术中有重要应用，例如检查平面的平整程度。如图甲所示，把一标准透明板压在另一被检测透明板上，一端用两张纸片垫起，构成空气劈尖，让单色光a、b分别从上方射入，得到明暗相间的条纹如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．单色光a的波长比单色光b的波长大 B．若抽掉一张纸片，条纹间距会变小 C．若出现图丙的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 D．若出现图丙的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的 光的干涉 三 C 光的衍射和偏振 四 1．发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。 2．衍射条纹的特点 光的衍射和偏振 四 (1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较 单缝衍射 圆孔衍射 单色光 中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间的条纹，且越靠近两侧，亮条纹的亮度越弱，宽度越小 ①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增加而减小 白光 中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度逐渐变暗、宽度逐渐变窄的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光、离中央最远的是红光 中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色的同心圆环 光的衍射和偏振 四 (2)泊松亮斑(圆盘衍射) 当光照射到不透明的半径很小的圆盘上时，在圆盘的阴影中心出现亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。 光的衍射和偏振 四 (1)偏振：光波只沿某一特定的方向振动。 (2)自然光：太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫作自然光。 (3)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。光的偏振证明光是横波。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。 (4)偏振光的应用：应用于照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等。 3.光的偏振 5．抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，根据激光束越过细丝后在光屏上产生的条纹变化判断细丝的粗细变化，下列说法正确的是（    ） A．运用了光的衍射现象，屏上条纹变宽，说明细丝变细 B．运用了光的衍射现象，屏上条纹变宽，说明细丝变粗 C．运用了光的干涉现象，屏上条纹变宽，说明细丝变细 D．运用了光的干涉现象，屏上条纹变宽，说明细丝变粗 光的衍射和偏振 四 A 6．用图示实验装置演示光的偏振现象，白炽灯O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片，照到光屏上，通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列说法正确的是（　　） A．白炽灯发出的光是纵波 B．偏振片起到起偏的作用 C．光束Ⅱ中光振动方向与透振方向平行 D．将偏振片以光传播方向为轴转过，光束Ⅲ将消失 光的衍射和偏振 四 C PART-03 巩固提升 1．某种手机防窥膜由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，如图所示，屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度的控制。发光像素单元紧贴防窥膜下表面，位于相邻两屏障正中间。不考虑光的衍射，下列说法正确的是（　　） A．防窥膜实现防窥效果主要是靠光的全反射 B．其他条件不变时，透明介质的折射率越小，可视角度越小 C．可视角度与屏障高度d无关 D．从上往下看，看到的图像比发光像素单元位置低 巩固提升 01 B 2．如图所示为一块环形玻璃砖的俯视图，图中MN是过环心的一条直线，一束光线平行MN射入玻璃砖，它与MN之间的距离为x。玻璃砖的内圆半径为R，内部视为真空，外圆半径为2R，折射率为。下列说法正确的是（　　） A．当时，光线恰好在内圆表面上发生全反射 B．当时，光线进入内圆内部传播 C．当时，光线从外圆射出的方向与图中入射光线的夹角为45° D．无论多大，光线都会进入内圆内部传播 巩固提升 02 A 3．如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，，镜面与光屏垂直。下列说法正确的是（　　） A．若将光屏向右移动，光屏上条纹间距减小 B．若将平面镜向下移动一个微小距离，光屏上条纹间距减小 C．若将平面镜向右移动，光屏上条纹间距增大 D．若将平面镜向右移动，光屏上条纹间距变小 巩固提升 03 B 4．大蓝闪蝶以它熠熠生辉的蓝色翅磅而著名，下图为显微镜下其翅膀的光学结构示意图。大蓝闪蝶翅膀上的鳞片本身是无色的，但当白光照在翅膀的鳞片上时，会在其一系列薄薄的鳞片上反射，反射光彼此干涉，从而显现出蓝色的光泽。下列说法中正确的是（　　） A．闪蝶翅膀显示出蓝色的光泽属于光的偏振现象 B．闪蝶翅膀上下鳞片间的距离d近似等于蓝光在空气中的波长的二分之一的整数倍 C．闪蝶翅膀上下鳞片间的距离d近似等于蓝光在空气中的波长的四分之一的奇数倍 D．除蓝光外的其他色光，在大蓝闪蝶的翅膀上不发生干涉 巩固提升 04 B 5．094型战略核潜艇（如图甲）是目前我国服役中最先进的核动力潜艇，是中国拥有三位一体核战略的保障，也是国之利器。如果游轮上处于O点的人刚好看到潜艇在其正前方的水下缓慢通过，将人和潜艇均视为质点，如图乙所示，此时人到水面的高度h1=24m，潜艇的水下深度h2=43m。水的折射率为n=，sin53°=0.8，cos53°=0.6，则下列说法正确的是（    ） A．人看到潜艇的像在水下的深度等于43m B．潜艇与人的水平距离为64.25m C．潜艇与人的水平距离为37.5m D．不考虑船体阻挡，水面能看到潜艇范围的面积为m2 巩固提升 05 B PART-04 课堂小结 课堂小结 (1)定义：光从______射入某种介质发生折射时，入射角的______与折射角的______之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号n表示，即n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)。 (2)折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在________的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝eq \f(c,v)。 (3)物理意义：它是反映介质的__________的物理量。 真空 正弦 正弦 真空中 光学性质 $$