高考總復(fù)習(xí)/新課標(biāo)物理經(jīng)典品質(zhì)/超越夢(mèng)想選修3－4第十三章

光考綱解讀1．考綱要求內(nèi)容要求說(shuō)明(1)光的折射定律Ⅱ相對(duì)折射率不作要求．光的干涉限于雙縫干涉、薄膜干涉.(2)折射率Ⅰ(3)全反射、光導(dǎo)纖維Ⅰ(4)光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象Ⅰ(5)實(shí)驗(yàn)：測(cè)定玻璃的折射率(6)實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)2.分析解讀本章體現(xiàn)了幾何光學(xué)和物理光學(xué)的基本規(guī)律和重要的研究方法，研究了光的傳播規(guī)律、光的本性及它們?cè)诳萍肌⑸钪械闹匾獞?yīng)用．復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)在理解概念和規(guī)律上多下功夫．重點(diǎn)是光的折射、色散、全反射、光的干涉及光的衍射現(xiàn)象以及利用它們分析解決實(shí)際問(wèn)題．在幾何光學(xué)中，正確作圖是基礎(chǔ)，應(yīng)結(jié)合規(guī)律和幾何關(guān)系進(jìn)行分析解決問(wèn)題．在物理光學(xué)中，應(yīng)正確理解產(chǎn)生現(xiàn)象的原因和條件，并能熟練地運(yùn)用解決實(shí)際問(wèn)題．高考預(yù)測(cè)分析考情分析本部分內(nèi)容在高考中所占比例為6%～10%左右，每年高考均考查，題型全面，既有選擇題、實(shí)驗(yàn)題，也有計(jì)算題，多為中等難度題目．考查的熱點(diǎn)為光的折射定律及全反射．高考預(yù)測(cè)預(yù)計(jì)在2017年高考中，對(duì)本章的考查試題難度不會(huì)太大，且重點(diǎn)考查光的折射定律、折射率和光速頻率的關(guān)系，光的干涉(尤其是薄膜干涉)復(fù)習(xí)中應(yīng)注意對(duì)全反射、臨界角、光的衍射等基本規(guī)律、概念的理解和掌握，以及通過(guò)做光路圖，綜合幾何關(guān)系的計(jì)算來(lái)掌握對(duì)基本規(guī)律的應(yīng)用．預(yù)計(jì)在2017

年高考中，試題靈活性會(huì)有所加強(qiáng)，會(huì)更注重對(duì)物理規(guī)律的理解和對(duì)物理現(xiàn)象、物理情境的分析，復(fù)習(xí)中有兩個(gè)方面應(yīng)引起重視：一是對(duì)實(shí)際生活常見(jiàn)光現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，二是光路圖問(wèn)題．第1講 光的折射 全反射自主復(fù)習(xí)評(píng)估主干知識(shí)分居在 兩側(cè)；入射角的正弦值與折射角的正弦值的比值sinθ2sinθ1，即 ＝n(常量)．光的折射定律光的折射：光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)中，在兩種介質(zhì)的界面處，

發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫光的折射．光的折射定律：折射光線、法線、入射光線都在

；折射光線和入射光線折射率折射率：光從空氣或真空進(jìn)入某種介質(zhì)中，入射角的

和折射角的正弦值之比，叫該介質(zhì)的折射率，即

n＝sinθ1.介質(zhì)的折射率等于光在 的速度

c

與光在該介質(zhì)中的sinθ2傳播速度

v

的比值，即

n＝

.c角的正弦值為

sinC＝

＝v.3．全反射光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，如果入射角大于或等于臨界角，折射光線消失，只產(chǎn)生反射的現(xiàn)象叫全反射．全反射光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)兩種介質(zhì)相比較，折射率

的介質(zhì)叫光密介質(zhì)，折射率

的介質(zhì)叫光疏介質(zhì)．臨界角(C)折射角等于

時(shí)的入射角叫臨界角．當(dāng)光線從某種介質(zhì)射向真空(或空氣)時(shí)，臨界4．產(chǎn)生全反射的條件(1)光要從

進(jìn)入

，此時(shí)折射角大于入射角．(2)入射角要

或等于臨界角．光的色散通過(guò)三棱鏡后，出射光束變?yōu)?/p>

七色光的光束，這種現(xiàn)象叫光的色散．光譜由七色光組成的

稱光譜．棱鏡(1)含義：截面是

的玻璃儀器，可以使光發(fā)生色散，白光的色散表明：各色光在同一介質(zhì)中的

不同．棱鏡、光的色散⑤全反射棱鏡的優(yōu)點(diǎn)：全反射棱鏡和平面鏡在改變光路方面，效果是相同的，相比之下，全反射棱鏡成像更

，光能損失更

．(3)三棱鏡成像：當(dāng)物體發(fā)出的光線從三棱鏡的一側(cè)面射入，從另一側(cè)面射出時(shí)，逆著出射光線可以看到物體的

．光的色散通過(guò)三棱鏡后，出射光束變?yōu)?/p>

七色光的光束，這種現(xiàn)象叫光的色散．光譜由七色光組成的

稱光譜．棱鏡(1)含義：截面是

的玻璃儀器，可以使光發(fā)生色散，白光的色散表明：各色光在同一介質(zhì)中的

不同．實(shí)驗(yàn)：測(cè)定玻璃的折射率1.實(shí)驗(yàn)步驟把白紙用圖釘釘在木板上．沿玻璃磚的一個(gè)面畫一條直線aa′作為界面(如上圖所示)，過(guò)aa′上一點(diǎn)O作垂直于aa′的直線NN′作為法線，過(guò)O

點(diǎn)畫一條入射光線AO，使入射角θ1

適當(dāng)大些．在AO

線上豎直地插兩枚大頭針P1、P2，在白紙上放上被測(cè)玻璃磚，使玻璃磚的一個(gè)面與aa′重合．沿玻璃磚的另一個(gè)側(cè)面再畫一條直線bb′.在玻璃磚的bb′一側(cè)白紙上豎直地插一枚大頭針，用眼睛觀察調(diào)整視線，同時(shí)移動(dòng)大頭針P3

的位置，使P3

恰好能同時(shí)擋住aa′一側(cè)所插的大頭針P2、P1

的像，把此位置的大頭針P3

固定，插好．同樣地，在玻璃磚的bb′一側(cè)再垂直地插一枚大頭針P4，使P4

能擋住P3本身，同時(shí)也擋住P1、P2

的像．記下P1、P2、P3、P4的位置，移去玻璃磚，撥去大頭針，過(guò)P3、P4連一條直線O′B，交bb′于O′點(diǎn)，連接OO′就是入射光線AO

在玻璃磚內(nèi)的折射光線，折射角為θ2.用量角器量出入射角θ1

和折射角θ2

的大小，記入表格內(nèi)．用上述方法分別求出入射角是15°、30°、45°、60°和75°時(shí)的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，記入表格里．sinr(10)算出不同入射角時(shí)sini的值，比較一下，看它們是否接近一個(gè)常數(shù)，求出幾次實(shí)sinr驗(yàn)中測(cè)得的sini的平均值，這就是這塊玻璃的折射率．2．注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1

和P2

之間、P2

和O

點(diǎn)之間、P3

與P4

之間、P3

與O′之間距離要稍大一些，這樣可以減小確定光路方向時(shí)出現(xiàn)的誤差．入射角θ1

應(yīng)適當(dāng)大一些，以減小測(cè)量角度的誤差，但入射角不宜太大，太大會(huì)導(dǎo)致反射光太強(qiáng)、折射光太弱，不易確定P3、P4

的位置．在操作時(shí)，手不能觸摸玻璃磚的光潔學(xué)面，更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線．

(4)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變．答案知識(shí)點(diǎn)1傳播方向知識(shí)點(diǎn)2同一個(gè)平面內(nèi)

法線

恒定正弦值

真空中cv知識(shí)點(diǎn)32．90°1．大

小1n4．(1)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)(2)大于答案知識(shí)點(diǎn)41．白光2．光帶紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫3．(1)三角形

折射率

(2)垂直

兩直角邊

清晰

少(3)虛像提

示溫馨請(qǐng)做：自主測(cè)評(píng)（點(diǎn)擊進(jìn)入）word板塊總結(jié)提煉確定光線的方法先確定光線在界面上的入射點(diǎn)，然后再找光線通過(guò)的另外一個(gè)點(diǎn)，通過(guò)兩點(diǎn)確定光線．根據(jù)折射定律計(jì)算折射角，確定折射光線．當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，應(yīng)注意是否發(fā)生全反射．考點(diǎn)突破折射定律及折射率的應(yīng)用由幾何關(guān)系得，∠PNO＝∠PQO＝r，于是β＋r＝60°②α＋r＝β③由①②③式得r＝15°.(2)根據(jù)折射率公式有：sinr

sin15°n＝sini＝sin30°＝6＋

22解析：作出如圖13－1－9

所示的幾何光路圖，其中N

點(diǎn)為從O

點(diǎn)入射的光線進(jìn)入玻sinr璃柱體后與弧AB

的交點(diǎn)，故圓弧NB

段沒(méi)有光線射出，由折射定律sini＝n，可知sin45°sin∠BON1＝

2，即∠BON＝30°.若在圓弧AB

上的M

點(diǎn)，折射光線發(fā)生了全反射，由sinC＝n可得C＝45°，由幾何關(guān)系可知∠AOM＝90°－45°－30°＝15°，所以圓弧AB

上有光透出的長(zhǎng)度360°為

s＝

45°×2πR＝1

R4π，正確選項(xiàng)為B.答案：B光的折射、全反射的綜合應(yīng)用2．全反射的有關(guān)現(xiàn)象及應(yīng)用海水浪花呈白色、玻璃(水)中氣泡看起來(lái)特別亮、沙漠蜃景、夏天的柏油路面看起來(lái)“水淋淋”的、海市蜃樓、鉆石的奪目光彩、水下燈照不到整個(gè)水面、全反射棱鏡等．光導(dǎo)纖維：①結(jié)構(gòu)：簡(jiǎn)稱光纖，是一種透明的玻璃纖維絲，直徑在幾微米到一百微米之間，由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率，即內(nèi)芯是光密介質(zhì)，外套是光疏介質(zhì)．②原理：光在光纖的內(nèi)芯中傳播，每次射到內(nèi)、外層的界面上時(shí)，都要求入射角大于臨界角，從而發(fā)生全反射．θ＝60°④設(shè)全反射的臨界角為θc，則1sinθc＝n⑤由⑤和已知條件得θc＝45°⑥因此，光在D

點(diǎn)發(fā)生全反射．設(shè)此光線的出射點(diǎn)為E，由幾何關(guān)系得∠DEB＝90°BD＝a－2AF⑦BE＝DBsin30°⑧8聯(lián)立③⑦⑧式得BE＝1a⑨即出射點(diǎn)在BC

邊上離B

點(diǎn)18a

的位置棱鏡和光的色散3．全反射棱鏡(1)定義：橫截面為等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡．

(2)全反射棱鏡對(duì)光路的控制如圖13－1－1

所示：(3)全反射棱鏡的優(yōu)點(diǎn)：全反射棱鏡和平面鏡在改變光路方面，效果是相同的，相比之下，全反射棱鏡成象更清晰，光能損失更少．4．光的色散(1)光的色散：把復(fù)色光分解為單色光的現(xiàn)象叫做光的色散．各種色光的比較顏色紅橙黃綠青藍(lán)紫頻率低→高同一介質(zhì)中的折射率小→大同一介質(zhì)中速度大→小波長(zhǎng)大→小臨界角大→小通過(guò)棱鏡的偏折角小→大C．單色光1

通過(guò)玻璃板所需的時(shí)間小于單色光2

通過(guò)玻璃板所需的時(shí)間D．單色光1

從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光2

從玻璃到空氣的全反射臨界角sinr

v1

2

1

2

1

2

1

2【解析】

由

n＝sini可知

n

>n

，由

n＝c可知

v

<v

，可知

λ

<λ

，f

>f

，故

A

對(duì)，B11

2

1

2C

錯(cuò)；由sinC＝n及n

>n

可知C

<C

，D

對(duì)．【答案】

AD易錯(cuò)疑難例析【要點(diǎn)提示】

實(shí)驗(yàn)記憶口決白紙上面畫邊緣，然后才放玻璃磚；兩針決定入射光，再插一針擋兩像；兩針兩像成一線，去磚畫圖是重點(diǎn)；入射線，折射線，作出法線角出現(xiàn)；入射角，折射角，不大不小是最好；拿磚要觸毛玻面，插針豎直做實(shí)驗(yàn)．【解析】

①本題意在考查學(xué)生對(duì)入射角、折射角、折射率的理解和應(yīng)用．光線由1

2sinr空氣射入玻璃的入射角i＝90°－θ

，折射角