1、第十六章 光學(xué)本章概覽1.光學(xué)包括兩大部分內(nèi)容：幾何光學(xué)和物理光學(xué)幾何光學(xué)是以光的直線傳播為基礎(chǔ)，研究光在介質(zhì)中的傳播規(guī)律；物理光學(xué)是研究光的本性及規(guī)律的學(xué)科2.本章重點考查光的折射定律，折射率，臨界角，光的干涉；其次考查余反射、光的衍射、光的偏振等基本規(guī)律、概念的理解和掌握，以及通過作光路圖，結(jié)合幾何關(guān)系的計算考查學(xué)生對基本規(guī)律的應(yīng)用 3.從今年的考試要求來看，這一部分的試題難度會有所下降，因此對基本概念、規(guī)律的理解要透徹，尤其是一些常識性的知識點同時，要注意該部分內(nèi)容與實際生產(chǎn)、生活的聯(lián)系 第一課時 光的折射 全反射考點剖析【教學(xué)要求】1了解光的折射定律、理解光的折射率。2了解光的全反射現(xiàn)

2、象、光的色散現(xiàn)象?！局R再現(xiàn)】一、 光的折射與折射率1定義：光由一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)，在介面上光路發(fā)生改變的現(xiàn)象，叫光的折射2折射定律：折射光線跟 光線和 在同一平面內(nèi)， 光線和 光線分別位于 的兩側(cè)， 的正弦跟的 正弦成比3折射率(1)折射率：光從 射入 發(fā)生折射時， 的正弦與 的正弦之比，叫作這種介質(zhì)的折射率(2)表達式 或 。 二、全反射與臨界角1全反射現(xiàn)象：光從 介質(zhì)人射到 介質(zhì)的分界面上時，折射光線消失，光全部反射回 介質(zhì)的現(xiàn)象2臨界角：折射角等于900時的 叫臨界角 3發(fā)生全反射的條件：光由 介質(zhì)射向 ；入射角 臨界角4應(yīng)用：光導(dǎo)纖維（如圖所示）：三、棱鏡與光的色散1棱鏡：光線照

3、射到棱鏡的一個側(cè)面上時，經(jīng)兩個側(cè)面折射后，出射光線向棱鏡的 偏折。物體經(jīng)棱鏡所成的虛像向 方向偏移。2白光通過棱鏡折射后會發(fā)生色散現(xiàn)象。單色光排列的順序 。光的色散表明：白光是 ；同一介質(zhì)對不同色光的 ，頻率越高光的折射率越大。 重點突破知識點一光的折射與折射率1折射率反映了材料折光性能的強弱，同一色光在同種介質(zhì)中折射率相同。2折射率等于光線從真空斜射入介質(zhì)，入射角正弦與折射角正弦的比值，3折射率等于光在真空中的速度與在介質(zhì)中的速度之比，n=c/v4任何材料的折射率都大于1。思考：入入射角為00，折射角也是00，折射光線沒有偏折就不是折射現(xiàn)象嗎？【應(yīng)用1】（徐州市2008高三摸底考試）如圖所示

4、，某透明液體深1m，一束與水平面成300角的光線照向該液體，進入該液體的光線與水平面的夾角為450。試求：該液體的折射率；進入液面的光線經(jīng)多長時間可以照到底面。導(dǎo)示:因為入射角 折射角 所以 光在液體中傳播的速度時:位移m 速度m/s 所以:s 知識點二全反射和臨界角1光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)：兩種介質(zhì)比較，折射率小的介質(zhì)叫 介質(zhì)，折射率大的介質(zhì)叫 介質(zhì)；“光疏”和“光密”具有相對性。2全反射現(xiàn)象：光從 介質(zhì)入射到 介質(zhì)的分界面上時，當入射角增大到一定程度時，光全部反射回 介質(zhì)，這一現(xiàn)象叫全反射現(xiàn)象。3臨界角：折射角等于 時的 叫做臨界角。用C表示，。4發(fā)生全反射的條件：（1）光從 介質(zhì)入射到 介質(zhì)

5、；（2）入射角 臨界角。【應(yīng)用2】在一個圓形輕木塞的中心插上一根大頭針，然后把它倒放在水面上，調(diào)節(jié)針插入的深度，使觀察者不論在什么位置都剛好不能看到水下的大頭針，如圖所示，量出針露出的長度為d，木塞得半徑為r，求水的折射率。導(dǎo)示:當調(diào)節(jié)針插入的深度后，使觀察者不論在什么位置都剛好 不能看到水下的大頭針時，表明此時A點發(fā)出的光線發(fā)生了全反射。如圖所示，從A 點發(fā)出的光到達B點恰好以臨界角C入射，因此sinC=1/n，在AOB中tanC=r/D，而，所以n=處理這類問題通常是先畫出臨界幾何光路圖，再用折射定律，全反射的知識求解。知識點三棱鏡對光路作用與光的色散1三棱鏡對光線的作用光密三棱鏡：當光線

6、從一側(cè)面射入，從另一側(cè)面射出時，光線兩次均向底面偏折。思考：光疏三棱鏡對光路的特點？全反射棱鏡（等腰直角棱鏡）：當光線從一直角邊垂直射入時，在斜邊發(fā)生全反射，從另一直角邊垂直射出。當光線垂直于斜邊射入時，在兩直角邊發(fā)生全反射后又垂直于斜邊射出。三棱鏡成像：當物體發(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，逆著出射光線可以看到物體的虛像。2光的色散由于各種色光的折射率不同，因此一細束復(fù)色光經(jīng)三棱鏡折射后將發(fā)生色散現(xiàn)象。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、紫結(jié)論從紅到紫的方向有：（1）同一介質(zhì)對不同色光的折射率逐漸增大（2）在

7、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）在真空中的波長逐漸減?。?）光子的能量逐漸增大【應(yīng)用3】（江蘇九校2007年第二次聯(lián)考試卷）如圖所示，截面為ABC的玻璃直角三棱鏡放置在空氣中，寬度均為d的紫、紅兩束光垂直照射三棱鏡的一個直角邊AB，在三棱鏡的另一側(cè)放置一平行于AB邊的光屏，屏的距離遠近可調(diào)，在屏上出現(xiàn)紫、紅兩條光帶，可能是（ ）A紫色光帶在上，紅色光帶在下，紫色光帶較寬B紫色光帶在下，紅色光帶在上，紫色光帶較寬C紅色光帶在上，紫色光帶在下，紅色光帶較寬D紅色光帶在下，紫色光帶在上，紅色光帶較寬導(dǎo)示: 紫光的頻率比紅光大，故三棱鏡對紫光的折射率比對紅光大，通過三棱

8、鏡后紫光偏離入射方向的角度大，當光屏離三棱鏡的距離適當時，紫光既可以在紅光的上面，也可以在紅光的下面 故選CD方法探究類型一折射率及全反射的綜合應(yīng)用【例1】一個橫截面為半圓形的光學(xué)元件，其材料的折射率為n=，一束平行光以45的入射角射向其上表面，如圖所示。求：在圖中標出入射光能從其半圓面上射出的范圍。導(dǎo)示:如圖所示，由折射定率定義：n=，可得=300，從圓心O射入的光線到達半圓周上的C點時，入射角為00，因此一定有光線射出。從C點向左右兩邊移動，射到半圓周上的光線的入射角都將逐漸增大。當入射角增大到臨界角時，光線發(fā)生全反射，不再能夠從該元件射出。由sin0=1/n，求出臨界角為0=450。設(shè)光

9、線射到C點左邊某一點A時剛好有入射角=0=450，從圖中可以看出AOD中=600，所以=750；同理設(shè)光線射到C點右邊某一點B時剛好有入射角=0=450，從圖中可以看出BOE中的=150。只有以上得到的A、B兩點間的圓弧上，才有光線射出。AB弧的度數(shù)是900。（1）對射到圓弧上的光線，一定要做出過該點的半徑，因為該半徑就是法線。有了法線，入射角、折射角就都好分析了。（2）通過這道題體會一下作圖和計算的關(guān)系做有關(guān)折射、全反射的題目，必須盡量準確地作圖，同時利用幾何關(guān)系進行計算。類型二視深問題【例2】如圖所示，一個物點位于折射率為n的媒質(zhì)中h0深處，證明當在媒質(zhì)界面正上方觀察時，物體的視深為：h=

10、 h0/n。 導(dǎo)示:根據(jù)光路可逆和折射定律：n=一般瞳孔的線度d=23毫米，因此i和r都非常小，則 sinitgi=,sinrtgr=。故有n=即h=h0/n。思考：如何證明視高？ 成功體驗1（連云港市2007屆高三年級第三次調(diào)研）如圖所示，為一塊建筑用幕墻玻璃的剖面圖，在其上建立直角坐標系xOy，設(shè)該玻璃的折射率沿y軸正方向均勻發(fā)生變化。現(xiàn)有一單色a從原點O以某一入射角由空氣射入該玻璃內(nèi)部，且單色光a在該材料內(nèi)部的傳播路徑如圖中實線所示。則玻璃的折射率沿y軸正方向發(fā)生變化的情況是 （ ）A折射率沿y軸正方向均勻減小B折射率沿y軸正方向均勻增大C折射率沿y軸正方向先均勻減小后均勻增大D折射率沿y軸正方向先均勻增大后均勻減小25（廣州市重點中學(xué)2008高三質(zhì)檢）如圖從點光源S發(fā)出的一細束白光以入射到三棱鏡的表面，經(jīng)過三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏的ab間形成一條彩色光帶.下面的說法中正確的是（ ）A. a側(cè)是紅光，b是紫光 B. 在真空中a光的波長小于b光的波長C .三棱鏡對a光的折射率大于對b光的折射率D. 三棱鏡中a光的傳播速率大于b光的傳播速率