1、光學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu),光學(xué),幾何光學(xué),光的本性,光的直線傳播,光的反射,光的折射,折射定律,折射率,三棱鏡的色散,光的波動(dòng)性,光的粒子性,光的干涉,光的衍射,光的偏振,光電效應(yīng),康普頓效應(yīng),光的電磁波本性,光的波粒二象性,光子說,實(shí)物粒子物質(zhì)波,概率波不確定性關(guān)系,2012年高考考試說明,觀察折射現(xiàn)象，建立物理情景：,光的折射定律,光的折射定律： 反射光線在入射光線和法線所決定的平面內(nèi)； 折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)； 入射角的正弦與折射角的正弦成正比。,光路可逆,通過實(shí)驗(yàn)探究分析現(xiàn)象背后的規(guī)律：,引入折射率的概念：,光從真空中射入某種介質(zhì)中并發(fā)生折射時(shí)入射角i的正弦與折射角r的正弦的比值叫做

2、這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率,各種物質(zhì)的折射率,真空中的角,介質(zhì)中的角,任何介質(zhì)的折射率都一定大于1.,研究表明：光在不同介質(zhì)中的速度不同，某種介質(zhì)的折射率等于光在真空中傳播的速度c與光在這種介質(zhì)中傳播速度V之比,空氣的折射率近似取1,光從真空射入任何介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角，根據(jù)光路可 逆性，當(dāng)光從某種介質(zhì)射入真空中時(shí)，折射角大于入射角。,對(duì)折射率的理解,1、在光的折射現(xiàn)象中，折射角隨著入射角的變化而變化，而兩角的正弦值之比是個(gè)常數(shù),2、對(duì)于不同的介質(zhì)，此常數(shù)的值是不同的n是一個(gè)反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量,3、介質(zhì)的折射率是由介質(zhì)本身性質(zhì)決定的它取決于光在介質(zhì)中傳播的速度,白光通過三棱鏡后，在光屏上形

3、成紅橙黃綠藍(lán)靛紫的彩色光帶,光的色散,于色散的五個(gè)“排序”關(guān)系：,f紅 f橙 f黃 l黃 l綠 l紫,n紅 n橙 n黃 v黃 v綠 v紫,C紅 C橙 C黃 C綠 C紫,波 長(zhǎng),折射率,光 速,較大,較小,較小,較大,較大,較小,頻 率,較小,較大,臨界角C,較大,較小,5實(shí)驗(yàn)過程中，玻璃磚和白紙的相對(duì) 位置不能改變,平行玻璃磚,1玻璃磚應(yīng)選用厚度、寬度較大的,2大頭針要插得豎直，且間隔要大些,3入射角不宜過大或過小，一般在 1575之間,4玻璃磚的折射面要畫準(zhǔn)，不能用玻 璃磚界面代替直 尺畫界線,解析：,例：如圖一個(gè)儲(chǔ)油桶的底面直徑與高均為d.當(dāng)桶內(nèi)沒有油時(shí)，從某點(diǎn)恰能看到桶底邊緣的某點(diǎn)。當(dāng)桶

4、內(nèi)油的深度等于桶高的一半時(shí)，仍沿方向看去，恰好看到桶低上的點(diǎn)C，兩點(diǎn)距離d/4求油的折射率和光在油中傳播的速度。,光的全反射,光的折射現(xiàn)象,強(qiáng)調(diào)無論入射角多大，反射光線與折射光線同時(shí)存在，同時(shí)強(qiáng)調(diào)折射光線與反射光線亮度變化,光密介質(zhì)與光疏介質(zhì),1、對(duì)于兩種介質(zhì)來說，我們把折射率較小的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì)，折射率較大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì),2、光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對(duì)的,緩慢增大入射角： 觀察反射光線和折射光線的強(qiáng)度變化； 觀察折射角的變化。,演示實(shí)驗(yàn)：,觀察全反射現(xiàn)象,光由一種介質(zhì)射到另一介質(zhì)時(shí)，光線不發(fā)生折射，而全部返回到原介質(zhì)中繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫全反射現(xiàn)象,全反射現(xiàn)象,通過實(shí)驗(yàn)分析:全反射的條件,1

5、、光從光密介質(zhì)射入 光疏介質(zhì),2、入射角大于臨界角,臨界角：,光導(dǎo)纖維,原理：,應(yīng) 用,全反射棱鏡,應(yīng) 用,幾何光學(xué)鞏固提升,1光的折射定律： （1）折射光線在入射光線和法線所在的平面上， 折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)， （2）入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù),2. 折射率：（1）光從真空射入某種介質(zhì)時(shí)，入射角的正弦跟折射角的正弦之比,在光的折射現(xiàn)象中，光路也是可逆的。,一. 光的折射,（2）折射率等于光在真空中的速度c 跟光在這種介質(zhì)中的速度v之比，n= c/v,98年高考如圖所示，一儲(chǔ)油圓桶，底面直徑與桶高均為d當(dāng)桶內(nèi)無油時(shí)，從某點(diǎn)A恰能看到桶底邊緣上的某點(diǎn)B當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于

6、桶高一半時(shí)，在A點(diǎn)沿AB方向看去，看到桶底上的C點(diǎn)，C、B相距d/4。由此可得油的折射率n ；光在油中傳播的速度v= （結(jié)果可用根式表示）,解：由幾何關(guān)系得：BO= CO=,n=sini / sinr = 2,Sini = Sinr =,如右圖所示,有一個(gè)長(zhǎng)方形容器,高為30厘米,寬為40厘米,在容器的底部平放著一把長(zhǎng)40厘米的刻度尺.眼睛在OA延長(zhǎng)線上的E點(diǎn)觀察,視線沿著EA斜向下看恰能看到尺的左端零刻度.現(xiàn)保持眼睛的位置不變,向容器內(nèi)倒入某種液體且滿至容器口,這時(shí)眼睛仍沿EA方向觀察,恰能看到尺上20厘米的刻度,則此種液體的折射率為 .,1.44,1996年上海高考.,如圖，一玻璃柱體的橫

7、截面為半圓形，細(xì)的單色光束從空氣射向柱體的O點(diǎn)（半圓的圓心），產(chǎn)生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率為 ，入射角為45（相應(yīng)的折射角為24），現(xiàn)保持入射光不變，將半圓柱繞通過O點(diǎn)垂直于圖面的軸線順時(shí)針轉(zhuǎn)過15，如圖中虛線所示，則（ ） A光束1轉(zhuǎn)過15 B光束1轉(zhuǎn)過30 C光束2轉(zhuǎn)過的角度小于15 D光束2轉(zhuǎn)過的角度大于15,B C,03年江蘇高考8,4. 光線通過平行玻璃磚后的出射光線和入射光線平行且有側(cè)向位移。側(cè)向位移的大小跟平行玻璃磚的厚度及入射角、折射率有關(guān)。,i,r,d,1,2,二全反射問題,當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90時(shí)，折射光完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象.,（

8、1）光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),當(dāng)折射 角變?yōu)?0時(shí)的入射角叫臨界角； （2）光從折射率為n的介質(zhì)射向真空時(shí),臨界角的計(jì)算公式:,產(chǎn)生全反射的條件：,（1）光必須從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；,（2）入射角必須等于或大于臨界角,全反射臨界角：,1997年高考 光線在玻璃和空氣的分界面上發(fā)生全反射的條件是（ ） (A)光從玻璃射到分界面上,入射角足夠小 (B)光從玻璃射到分界面上,入射角足夠大 (C)光從空氣射到分界面上,入射角足夠小 (D)光從空氣射到分界面上,入射角足夠大,B,91年高考.一束光從空氣射向折射率n= 的某種玻璃的表面,如圖所示. i 代表入射角,則（ ） (A)當(dāng)i 45時(shí)會(huì)發(fā)生全反

9、射現(xiàn)象 (B)無論入射角i 是多大,折射角r 都不會(huì)超過45 (C)欲使折射角r=30,應(yīng)以i =45的角度入射 (D)當(dāng)入射角 時(shí)，反射光線跟折射光線恰好互相垂直,B C D,偏折角度跟棱鏡材料的折射率有關(guān)，折射率越大，偏折角度越大.偏折角度還跟入射角的大小有關(guān)系.,三.通過棱鏡的光線,（2）白光通過三棱鏡后產(chǎn)生色散現(xiàn)象，,（3）全反射棱鏡是橫截面成等腰直角三角形的三棱鏡。,（1）光線通過三棱鏡兩次向底面偏折，通過三棱鏡所成的像向頂角偏移，,四. 光的色散 一束白光經(jīng)過棱鏡后會(huì)發(fā)生色散，在光屏上形成一條彩色的光帶，這條彩色的光帶叫做光譜.光譜中紅光在最上端，紫光在最下端，中間是橙、黃、綠、藍(lán)

10、、靛等色光.這表明各種色光通過棱鏡后的偏折角度不同.紅光的偏折角度最小，紫光的偏折角度最大. 不同色光通過棱鏡后的偏折角度不同，表明棱鏡材料對(duì)不同色光的折射率不同.紅光的偏折角度小，表明棱鏡材料對(duì)紅光的折射率?。蛔瞎獾钠劢嵌却?，表明棱鏡材料對(duì)紫光的折射率大.,白光通過三棱鏡，要發(fā)生色散，紅光偏折角最小，紫光偏折角最大 偏折角從小到大的順序是：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫,結(jié)論 從紅到紫的方向有： （1）同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率逐漸增大 （2）在同一介質(zhì)中不同色光的傳播速度逐漸減小 （3）光的頻率逐漸增大 （4）在真空中的波長(zhǎng)逐漸減小 （5）光子的能量逐漸增大,如圖示：紅光和紫光沿同一方向射向玻璃

11、半球的球心，經(jīng)折射后從球面射出，若紅光在玻璃中傳播時(shí)間為t紅，紫光在玻璃中傳播時(shí)間為t紫，則a 是 光， t紅 t紫（填、或 =）,解：白光通過三棱鏡，發(fā)生色散，紅光偏折角最小，紫光偏折角最大所以a是紅光。 t=r/v=rn/c 紅光的折射率小，t小。,紅,1999年高考 一束單色光，在真空中波長(zhǎng)為6.0010-7 m，射入折射率為1.50的玻璃中它在此玻璃中的波長(zhǎng)是 m，頻率是 Hz （真空中光速是3.00108ms）,4.0010-7,5.001014,解: 光從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時(shí),頻率保持不變, 波速和波長(zhǎng)發(fā)生改變.,f=c/= 5.001014 Hz, =v/f=c/nf= /

12、n=4.0010-7 m,例5. 如圖所示，OO是半圓柱形對(duì)稱面與紙面的交線在圖內(nèi)有兩束與OO平行且距OO距離相等的單色光A和B，從玻璃磚射出后相交于OO的下方的P點(diǎn)由此可以得出的結(jié)論是 AA光在玻璃磚中的速度比B光在玻璃磚中的速度小 B玻璃磚對(duì)A光的折射率比對(duì)B光的折射率小 C在空氣中，A光的波長(zhǎng)比B光的波長(zhǎng)短 DB光光子的能量比A光光子的能量小,A C D,如圖，a和b 都是厚度均勻的平玻璃板，它們之間的夾角為，一細(xì)光束以入射角從P點(diǎn)射入， ，已知此光束由紅光和藍(lán)光組成，則當(dāng)光束透過b板后， （ ） A傳播方向相對(duì)于入射光方向向左偏轉(zhuǎn)角 B傳播方向相對(duì)于入射光方向向右偏轉(zhuǎn)角 C紅光在藍(lán)光的左邊 D紅光在藍(lán)光的右邊,03年江蘇高考10,分析見下頁,下一頁,解析：,光線通過平行玻璃磚后的出射光線和入射光線平行且有側(cè)向位移，所以從a板射出的光線，傳播方向與a板入射的光線平行，,通過b板射出的光線與b板入射的光線平行，所以答案A、B都錯(cuò)。,同時(shí)，由于玻璃對(duì)紅光的折射率小于藍(lán)光的折射率，所以，通過a板后，紅光的折射角大，紅光的側(cè)向位移大，應(yīng)選D答案。,上一頁,