高三總復習-光學01

1、高三光學復習高三光學復習 1.近幾年高考的特點：近幾年高考的特點：幾何光學幾何光學多和多和自然現(xiàn)象聯(lián)自然現(xiàn)象聯(lián) 系系；幾何光學和物理光學的結合幾何光學和物理光學的結合是考察是考察理解能力理解能力 和分析推理能力和分析推理能力的主要考點，復習中要把這些知的主要考點，復習中要把這些知 識間的關系進行歸納總結、練習。識間的關系進行歸納總結、練習。 2.建議：用物理現(xiàn)象（光的折射及色散現(xiàn)象建議：用物理現(xiàn)象（光的折射及色散現(xiàn)象)為為 基礎聯(lián)系光的基本性質(zhì)，將基礎聯(lián)系光的基本性質(zhì)，將光的折射光的折射與與光的本性光的本性 的現(xiàn)象聯(lián)系起來，形成完整的知識結構的現(xiàn)象聯(lián)系起來，形成完整的知識結構. 本章知識結構本

2、章知識結構 光的波動性光的波動性 光的粒子性光的粒子性 基本概念基本概念 （1）光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。光）光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。光 在真空中的傳播速度為在真空中的傳播速度為c= m/s。小孔成。小孔成 像、影子、日食、月食等都是光的直線傳播形像、影子、日食、月食等都是光的直線傳播形 成的現(xiàn)象。除月食外的上述各現(xiàn)象會通過幾何成的現(xiàn)象。除月食外的上述各現(xiàn)象會通過幾何 作圖加以解釋。作圖加以解釋。 （2）視覺產(chǎn)生與方位確認。）視覺產(chǎn)生與方位確認。物體反射或發(fā)出物體反射或發(fā)出 的光線進入人眼產(chǎn)生視覺，人腦根據(jù)進入雙眼的光線進入人眼產(chǎn)生視覺，人腦根據(jù)進入雙眼 的光線的反向延長線的交點

3、確定物體的方位。的光線的反向延長線的交點確定物體的方位。 8 1000. 3 光的直線傳播 反射定律：反射光線跟入射光線和法線在同反射定律：反射光線跟入射光線和法線在同 一平面上；反射光線與入射光線分居法線兩一平面上；反射光線與入射光線分居法線兩 側；反射角等于入射角。側；反射角等于入射角。 例：當入射光線轉過例：當入射光線轉過，其他條件不變時，其他條件不變時， 反射光線轉過反射光線轉過；當反射面轉過；當反射面轉過，其他條件，其他條件 不變時，反射光線轉過不變時，反射光線轉過2。 光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)的界面時，光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)的界面時， 一般會同時發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。一般會同時

4、發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。 光的反射與平面鏡成像規(guī)律 平面鏡成像的特點及作圖。平面鏡成像的特點及作圖。 平面鏡所成的虛像與物等大、正立，平面鏡所成的虛像與物等大、正立， 與鏡面對稱等距。要求熟練掌握對稱法和與鏡面對稱等距。要求熟練掌握對稱法和 光路法作圖。在作圖法解題時，常先利用光路法作圖。在作圖法解題時，常先利用 對稱法找到像，再利用像確定反射光線，對稱法找到像，再利用像確定反射光線， 進而完成光路法作圖。進而完成光路法作圖。 一一.光的折射定律光的折射定律 光的折射定律光的折射定律 折射光線與入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線折射光線與入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線 和入射光線分居法線兩

5、側；入射角的正弦與折射角的正弦和入射光線分居法線兩側；入射角的正弦與折射角的正弦 之比為一常數(shù)，即之比為一常數(shù)，即 =常數(shù)。常數(shù)。 介質(zhì)介質(zhì)1 介質(zhì)介質(zhì)2 界面界面 入射光線入射光線反射光線反射光線 折射光線折射光線 O ii r sin sin i r 關于關于“光線光線” 理想化模型理想化模型 折射率：折射率：當光從真空射入某種介質(zhì)時當光從真空射入某種介質(zhì)時，上，上 式中的比例常數(shù)就稱為這種介質(zhì)的折射率。式中的比例常數(shù)就稱為這種介質(zhì)的折射率。 即折射率即折射率 介質(zhì)中的介質(zhì)中的n都應大于都應大于1，這也可用來檢，這也可用來檢 驗計算結論是否正確。驗計算結論是否正確。 折射率與介質(zhì)自身的光學

6、性質(zhì)有關。折射率與介質(zhì)自身的光學性質(zhì)有關。 當光垂直入射到兩種介質(zhì)的界面上時，當光垂直入射到兩種介質(zhì)的界面上時， i=r=0，光束不發(fā)生偏折，但光速仍變化，光束不發(fā)生偏折，但光速仍變化， 是一種特殊的折射現(xiàn)象。是一種特殊的折射現(xiàn)象。 sin sin ic n rv 棱鏡的作用 光線進入棱鏡后，向哪光線進入棱鏡后，向哪 個方向偏折，為什么？個方向偏折，為什么？ 什么是偏折角？什么是偏折角？ 若把棱鏡置于比玻璃折若把棱鏡置于比玻璃折 射率更大的液體中，情射率更大的液體中，情 況又如何？況又如何？ 色散 色散分析方法色散分析方法: :光的顏色由光的頻率決定，僅與光源有關；光的顏色由光的頻率決定，僅與

7、光源有關； 同一介質(zhì)中，頻率越大，折射率越大同一介質(zhì)中，頻率越大，折射率越大. 偏折角偏折角: 折射率折射率: 頻率頻率: 光子能量光子能量: 介質(zhì)中光速介質(zhì)中光速: 臨界角臨界角: 波長波長: 增大增大 減小減小 n 復色光 n1n2 單色光單色光 n145時會發(fā)生全反射現(xiàn)象時會發(fā)生全反射現(xiàn)象 B.無論入射角無論入射角i 是多大，折射角是多大，折射角r 都不會超過都不會超過45 C.欲使折射角欲使折射角r=30，應以，應以i =45的角度入射的角度入射 D.當入射角當入射角 時，反射光線跟折射光線恰時，反射光線跟折射光線恰 好互相垂直好互相垂直 BCD i 空氣 玻璃 2n O arctg

8、2i 2n 90 sinsin tan2 sinsin(90) 2 ir ii ni ri iarctg 例例. 一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個表面上一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個表面上, 經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個表面射出經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個表面射出, 出射光出射光 線相對于入射光線側移了一段距離線相對于入射光線側移了一段距離. 在下列情況在下列情況 下下, 出射光線側移距離最大的是出射光線側移距離最大的是 A. 紅光以紅光以30的入射角入射的入射角入射 B. 紅光以紅光以45的入射角入射的入射角入射 C. 紫光以紫光以30的入射角入射的入射角入射 D. 紫光以紫光以45的入射角入

9、射的入射角入射 光的折射光的折射 平板玻璃的折射特點平板玻璃的折射特點 D d 例例.如圖如圖abc為一全反射三棱鏡為一全反射三棱鏡,它的橫截面是等腰直角它的橫截面是等腰直角 三角形三角形,一束白光垂直入射到一束白光垂直入射到ac面上面上,在在ab面上發(fā)生全面上發(fā)生全 反射反射,若光線的入射位置不變?nèi)艄饩€的入射位置不變,改變?nèi)肷涞姆较蚋淖內(nèi)肷涞姆较?不考慮不考慮 ab面的的反射光線面的的反射光線) a b c 1.若使入射光線順時針逐漸轉動若使入射光線順時針逐漸轉動,如果有如果有 光線從光線從ab射出射出,最先射出的是最先射出的是( ) 2.若使入射光線逆時針逐漸轉動若使入射光線逆時針逐漸轉動

10、,如果有如果有 光線從光線從ab射出射出,最先射出的是最先射出的是( ) ? ? 紅光紅光 紅光的折射角最大紅光的折射角最大, ,射到射到ab面的入射角最面的入射角最 小小; ;且其臨界角最大且其臨界角最大, ,所以紅光先出所以紅光先出. . 所有光線在垂直入射時發(fā)生全反射，順時針轉過一定所有光線在垂直入射時發(fā)生全反射，順時針轉過一定 角度，在角度，在ab面入射角增大，都發(fā)生全反射。面入射角增大，都發(fā)生全反射。 例例.如圖所示，只含黃光和紫光的復色光束如圖所示，只含黃光和紫光的復色光束PO，沿，沿 半徑方向射入空氣中的玻璃半圓柱后，被分成兩半徑方向射入空氣中的玻璃半圓柱后，被分成兩 光束光束O

11、A和和OB沿如圖所示方向射出則沿如圖所示方向射出則 A. OA為黃光，為黃光，OB為紫光為紫光 B. OA為紫光，為紫光，OB為黃光為黃光 C. OA為黃光，為黃光，OB為復色光為復色光 D. Oa為紫光，為紫光，OB為復色光為復色光 全反射全反射 光射到界面上，一定發(fā)生反射不一定折射光射到界面上，一定發(fā)生反射不一定折射 C 例例.由于光的折射，站在岸上的人看到水中由于光的折射，站在岸上的人看到水中 的魚的位置會比魚的實際位置（的魚的位置會比魚的實際位置（ ）潛）潛 水員在水中觀察岸上的景物的位置會比景水員在水中觀察岸上的景物的位置會比景 物的實際位置（物的實際位置（ ） 假設地球表面不存在大

12、氣層，那么人們觀假設地球表面不存在大氣層，那么人們觀 察到的日出時刻與實際存在大氣層的情況察到的日出時刻與實際存在大氣層的情況 相比將相比將 （ ）人們觀察到的日落時刻）人們觀察到的日落時刻 與實際存在大氣層的情況相比將與實際存在大氣層的情況相比將 （ ） 高高 延后延后 提前提前 高高 A從從ab面射出面射出 B從從ac面射出面射出 C從從bc面射出，且與面射出，且與bc面斜交面斜交 D從從bc面射出，且與面射出，且與bc面垂直面垂直 。一平行細光束。一平行細光束 從從O點沿垂直于點沿垂直于bc面的方向射入棱鏡。已面的方向射入棱鏡。已 知棱鏡材料的折射率知棱鏡材料的折射率n=，若不考慮原，若

13、不考慮原 入射光在入射光在bc面上的反射光，則有光線面上的反射光，則有光線 （ ） 例例.圖示為一直角棱鏡的橫截面，圖示為一直角棱鏡的橫截面， 60,90abcbac 2 B D 折射折射 全反射全反射 光路圖光路圖 例：在深例：在深1m的水池中插一根豎直的木桿，木的水池中插一根豎直的木桿，木 桿露出水面部分長度為桿露出水面部分長度為0.3m。當陽光以與水平。當陽光以與水平 方向成方向成37角斜射時，測得木桿在水池底部的角斜射時，測得木桿在水池底部的 影長為影長為1.15m。取。取sin37=0.6，cos37=0.8。 由此得出水的折射率是由此得出水的折射率是_，光在水中的，光在水中的 速度是速度是 。 37 i r s1 h1 h2 s2 1.33 2.25 108m/s 例：如圖示，用某種透光物質(zhì)制成的三棱鏡例：如圖示，用某種透光物質(zhì)制成的三棱鏡ABC，B= C =30，在平行于，在平行于BC的直線的直線MN上插兩枚大頭針上插兩枚大頭針P1 、 P2，在，在AC邊的右側透過棱鏡觀察大頭針邊的右側透過棱鏡觀察大頭針P1 、P2像，調(diào)整像，調(diào)整 視線方向，直到視線方向，直到P1的像被的像被P2的像擋住，再在的像擋住，再在AC邊的右側邊的右側 先后插上兩枚大頭針先后插上兩枚大頭針P3 、P4，使，使P3 擋住擋住P1 、P2的像，的像，P4 擋住擋住P1 、P2的像和的像和P