2026届高三物理一轮复习课件 专题十四：光

授课人： 高三物理复习课件 高考专题十四： 光 O1 一、光的折射 O2 二、折射率 O3 三、折射率的测量 O4 六、光的衍射 目 录 CONTENTS 七、单缝衍射与双缝干涉的比较 四、全反射 五、光的干涉 一、光的反射 (2)反射定律： 分界面 光路是可逆的 入射光线 反射光线 入射角 反射角 法线 (1)反射现象： 光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光返回到第1种介质的现象. 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. 知识回归 分界面 真空 介质 折射角 入射角 2.发生光的折射时(倾斜入射)，折射角一定小于入射角吗？ 不一定。当光从真空斜射入介质时，入射角大于折射角，当光从介质斜射入真空时，入射角小于折射角。 一、光的反射 知识回归 [典例1].(多选)如图所示，渔民在清澈的河水中用鱼叉叉鱼，可改用激光束捕鱼，关于两种捕鱼方法下列说法正确的有 A.用鱼叉叉鱼时，应该瞄准人所看到鱼的位置 B.用鱼叉叉鱼时，应该瞄准人所看到鱼的下方 C.用激光捕鱼时，应该瞄准人所看到的鱼 D.用激光捕鱼时，应该瞄准人所看到鱼的下方 BC 典例分析 (1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，_____________与 _____________之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率. 真空角 介质角 二、折射率 (3)物理意义：反映介质的光学性质的物理量.即反映介质对光的偏折作用大小.折射率越大，光的偏折程度越明显，反之越弱. 入射角的正弦 折射角的正弦 (2)定义式： n＝_______ 知识回归 [典例2].如图，一个储油桶的底面直径与高均为d。当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B。当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，C、B两点相距 。求油的折射率和光在油中传播的速度。 答案　1.58　1.9×108 m/s 典例分析 5.因为底面直径与桶高相等，所以∠AON＝∠BON′＝45° 由ON′＝2CN′可知 典例分析 典例分析 目标一：反射定律和折射定律 光的折射 目标二：折射率 绝对折射率（n>1） 定义式：n＝ 折射率与光速的关系： n＝ 反射定律 折射定律 不同介质 同种介质 两角相等 入射角 反射角 折射角 二、折射率 知识回归 2.物理量的测量： 根据折射定律n＝ 可知，通过测量光从空气进入玻璃发生折射过程中的入射角θ1与折射角θ2，两角的正弦值之比即为该种玻璃的折射率。 入射角θ1和折射角θ2 1.实验原理 三、折射率的测量 知识回归 8.用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小。 9.改变入射角θ1，重复上面的步骤再做三、四次，量出相应的入射角和折射角。 三、折射率的测量 知识回归 过原点的直线 折射率 三、折射率的测量 知识回归 3.单位圆法 (1)以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA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′，分别交NN′于点H、H′，如图所示。 三、折射率的测量 知识回归 [典例3].如图所示，在“测玻璃的折射率”实验中： (1)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度______。(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。 大 (2)在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示，从图线可知玻璃砖的折射率是______。 1.5 典例分析 (3)该实验小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线P1O、折射光线OO′的延长线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如 图甲所示，则玻璃砖的折射率n＝____(用图中线段的字母表示)。 典例分析 (4)在用针插法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙二位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图乙中(a)、(b)所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比______；乙同学测得的折射率与真实值相比______(均选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 偏小 不变 典例分析 n空气=1.0028 光从空气到水中( 入射角θ1 折射角θ2 光从水到空气中(光路可逆) 入射角θ2 折射角θ1 空气相对于水是光疏介质 水相对于空气是光密介质 光从折射率较小的介质进入折射率较大的介质时，折射角小于入射角 光从折射率较大的介质进入折射率较小的介质时，折射角大于入射角 四、全反射 知识回归 (1)由AB面垂直入射时 (2)由AC面垂直入射时 方向变化90 ° 方向变化180 ° A B C C B A (3)由AB面水平入射时 A B C 方向发生侧移 [典例4].图为横截面是等腰直角三角形的玻璃棱镜(各种玻璃的临界角为32°～42°)，当光线以下列三种方式入射时会发生什么现象？ 典例分析 [典例5].如图所示为半圆柱形玻璃砖，当一束单色光以入射角θ1＝45°从空气中射入玻璃砖时，折射角θ2＝30°，求： (1)该玻璃砖的折射率n； (2)当光从玻璃砖射入空气时，发生全反射的临界角是多少。 典例分析 光导纤维 (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，如图所示，它是由内芯和外套两层组成的，内芯的折射率_____外套的折射率。 (2)原理：利用全反射原理 (3)应用：作为载体，传递信息 ①内窥镜：检查人体胃、肠、气管等脏器的内部。 ②光纤通信：传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强。 大于 知识回归 S1 P0S1 S2 P0S2 S1、S2在P0处步调一致，P0点振动加强。 (亮) 路程差 S1 S2 双缝 屏幕 P0 中央亮纹 亮条纹形成的原因 五、光的干涉 知识回归 暗条纹形成的原因 Q1 第一暗纹 双缝 S1 S2 屏幕 S1 S2 Q1 Q1 Q1S1 Q1S2 S1、S2在Q1处步调相反，Q1点振动减弱。(暗) 五、光的干涉 知识回归 S1 S2 P0 中央亮纹：0 P1 第一亮纹：λ λ P1 第一亮纹：λ 2λ P2 第二亮纹：2λ P2 第二亮纹：2λ Q1第一暗纹： Q1第一暗纹： Q2第二暗纹： Q2第二暗纹： Q3第三暗纹： Q3第三暗纹： 零级亮纹 五、光的干涉 知识回归 频率相同、振动步调相同的两列光波产生亮、暗条纹的条件： (1)亮条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍。即：|PS1－PS2|＝kλ＝2k· (k＝0,1,2,3，…) (2)暗条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍，即：|PS1－PS2|＝(2k－1)· (k＝1,2,3，…) 五、光的干涉 知识回归 单色光 波长：λ 挡板 屏 d：双缝间距 l：挡板到屏的距离 在线段P1S2上作P1M＝P1 S1 由几何知识得 r2－r1＝dsin θ ① x＝ltan θ≈lsin θ ② 消去 sin θ r2－r1＝d d ≪ l 条纹间距的公式推导 亮条纹：d ＝ n λ (n ＝ 0，±1，±2 …) 亮条纹中心的位置为：x ＝ nλ 相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是： ∆ x ＝ λ 五、光的干涉 知识回归 对∆ x ＝ λ 公式的理解 (1)对于同一干涉装置和同一单色光，条纹之间的距离相等. (2)对于不同颜色的光，波长不同，由∆ x ＝ λ知条纹之间的距离与光 波的波长成正比.对于同一装置，所用光源的波长越长，条纹之间的距离越大，即用红光时条纹之间的距离 ，用紫光时条纹之间的距离 . 红光干涉条纹 紫光干涉条纹 蓝光干涉条纹 最大 最小 知识回归 目标二： 干涉条纹和光的波长之间的关系 目标一：光的双缝干涉 光的干涉 目标三： 薄膜干涉 ∆ x ＝ λ 干涉原理 应用 增透膜和增反膜 检查平面的平整度 步调相同 实验现象 干涉条件 相干光源 亮暗条纹条件 路程差为半波长偶数倍 ——亮条纹 路程差为半波长奇数倍 ——暗条纹 频率相同、振动方向相同、相位差恒定 五、光的干涉 知识回归 一、实验思路 1.实验原理 在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；l是双缝到屏的距离，可 以测出，由公式Δx＝___可知，只要再测出相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx，即可由公式λ＝_____计算出入射光波长的大小。 五、光的干涉 知识回归 二、实验器材 如图所示为双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、目镜。另外，还有学生电源、导线、刻度尺等。 五、光的干涉 知识回归 直接测量相邻两亮条纹之间的距离误差较大，为了减小误差，我们一般测量n个亮条纹间的距离 四、数据分析 1.安装 ，调节至可清晰观察到干涉条纹. 2.使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹，则相 邻两亮条纹间距Δx＝_______。 测量头 五、光的干涉 知识回归 [典例6].如图甲，在进行“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪器按照要求安装在光具座上。然后接通电源使光源正常发光，在目镜中可以观察到清晰的干涉条纹。 (1)该小组同学在目镜中观察到的干涉图样为___(填“A”或“B”)。 A 典例分析 (2)用20分度的游标卡尺测量双缝间距如图乙所示，双缝间距d＝______mm。 2.05 (3)图丙为实验得到的干涉条纹，用测量头测出了第1条和第6条亮纹中心间的距离为Δx，已知双缝到光屏的距离为l，则所测单色光波长的计算式 为λ＝_____(用题中所给的字母表示)。 典例分析 1.光的衍射：用单色平行光照射狭缝，当缝很 时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了 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 ，致使影的轮廓模糊不清，出现 的条纹。 说明：衍射条纹是由于来自不同位置的光，通过缝或孔之后叠加时加强或者削弱的结果，所以说衍射中也存在干涉现象。 3.发生明显衍射现象的条件： 障碍物的尺寸可以跟光的波长相当，甚至比光的波长还小。 窄 相当宽 衍射 明暗相间 六、光的衍射 知识回归 激光束 调节狭缝宽窄 狭缝 像屏 (1)单缝衍射 ①单色光通过狭缝时，在屏上出现明暗相间的条纹，中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄，对称分布 4.三种衍射图样的特点 六、光的衍射 知识回归 ②白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹。 ③波长一定时，单缝窄的中央亮条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中间条纹宽，条纹间距大。 红光 单缝宽 0.4mm 蓝光 单缝宽 0.4mm 红光 单缝宽 0.4mm 红光 单缝宽 0.8mm 六、光的衍射 知识回归 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圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。 (2)圆孔衍射 六、光的衍射 知识回归 ③用不同单色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越长，中央圆形亮斑的直径越大。 ④白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色的同心圆环。 红色激光的圆孔衍射图样 白光的圆孔衍射图样 六、光的衍射 知识回归 总结提升 　　种类 项目 单缝衍射 双缝干涉 图样   不 同 点 产生条件 狭缝足够小(发生明显衍射) 频率相同的两列光波相遇叠加 条纹宽度 条纹宽度不等，中央条纹最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度 中央条纹最亮，越向两侧条纹越暗 各条纹亮度基本相等 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 七、单缝衍射与双缝干涉的比较 知识回归 [典例7].如图所示的四种明暗相间的条纹分别是黄光、紫光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及红光、蓝光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)。在下面的四幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是 A.黄蓝紫红 B.黄红紫蓝 C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫 A 典例分析 高考专题十四： 光 因此，油的折射率n＝＝≈1.58 sin ∠CON′＝＝ v＝＝ m/s≈1.9×108 m/s。 由n＝，可知光在油中的传播速度 =sin θ 2.图像法：求出多组对应的入射角与折射角的正弦值，作出sin θ1－sin θ2图像，由n＝可知图像应为一条______________，如图所示，其斜率为_______。 (2)由图中关系知sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝ ，只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n。 答案　(1) (2)45° Lavf58.29.100 λ Δx Title Author Lavf58.29.100 1999 $