高三物理第一轮复习资料:光的反射和折射
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高三物理总结光的反射与折射光的反射与折射是物理学中非常重要的概念,对于理解光的传播和光学现象具有重要的意义。
本文将对光的反射与折射进行总结和分析,以帮助高三学生加深对这一知识点的理解。
一、光的反射光的反射是指光线从一种介质射向另一种介质时,遇到介质边界表面时发生方向改变的现象。
根据反射定律,入射角等于反射角,在光的反射过程中,光线与法线之间的夹角保持不变。
在光的反射中,我们常常遇到的是平面镜的反射现象。
平面镜的反射光线具有以下特点:光线入射方向与反射方向在镜面上的切线上,入射光线、反射光线和法线三者处于同一平面中。
这些特点使得我们能够利用平面镜进行观察和实验,并应用到实际生活中的各种场景中,比如反光镜、望远镜等。
除了平面镜的反射现象,我们还需要了解光的反射在弯曲的表面上所产生的现象。
折光现象是指光线由一种介质进入另一种介质时,由于光速的改变而改变传播方向。
在光的折射中,根据斯涅尔定律,入射角的正弦和折射角的正弦之比等于两种介质的光速之比。
这一定律使得我们能够预测光在不同介质中的传播方向和路径,例如在水中看到的折射现象。
二、光的折射光的折射是光经过两种介质的边界时,由一种介质传播到另一种介质中的现象。
根据光在不同介质中传播速度的变化,光的折射会引起光线的弯曲和偏离。
折射现象在日常生活中也是非常常见的,例如我们常常可以在水池或者玻璃杯中观察到放在里面的物体看起来会扭曲或者折断,这就是因为光的折射现象造成的。
此外,还有一种非常有趣的现象叫做全反射。
当光线从光密介质射向光疏介质,入射角超过临界角时,光线将完全被反射回原介质,不再折射出来。
这一现象在光纤通信等技术中有着重要的应用。
三、光的反射与折射在实际中的应用光的反射与折射是一种非常重要的自然现象,它不仅仅发生在实验室和课堂,还广泛应用于我们的日常生活和各个领域。
光的反射与折射在光学设备中有着广泛的应用。
例如,在照相机和望远镜中,通过镜头的反射与折射使得物体能够在成像平面上形成清晰的图像。
光学专题(折射、反射、全反射、干涉、衍射、偏振等的综合应用)60分钟光学专题(折射、反射、全反射、干涉、衍射、偏振等的c cA.23,23【答案】A由于DE 为半径的一半,故a 光束的折射角sin sin a cv a b =解得:22a c v =同理,对于b 束,由几何知识可知,其入射角、折射角的大小分别为sin i c根据几何关系有:31tan 303DE AD R +=°=则有:()22313AE DE R==+31R +A .33L 【答案】C【详解】由几何关系可知,光在得:30r =°A .212x x D D B .21x x D D 【答案】C【详解】根据薄膜干涉原理,干涉条纹平行等宽,当光垂直标准工件方向射向玻璃板时,得到干涉条纹,.肥皂膜上的条纹.劈尖上的条纹.泊松亮斑.牛顿环【答案】C【详解】选项ABD都是光在薄膜的两个表面的两个反射光干涉形成的;选项形成的“泊松亮斑”。
A.图甲为同一装置产生的双缝干涉图像,b光的频率大于a光B.图乙中立体电影原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样C.图丙中“水流导光”反映了光的衍射现象D.若只旋转图丁中M或N一个偏振片,光屏P上的光斑亮度不发生变化A .距离b 需满足的条件为33b a <光线在BC 上的入射点为M ,对称,可得:Q C l¢=由几何关系得:tan l a b a =--A .“虹”对应光路图中1级光,色序表现为“内红外紫”B .“霓”的产生和“虹”类似,但日光在水滴中反射两次,则对应光路图中表现为“内红外紫”,故B 正确;CD .对同一束入射日光,产生光传播的路程为:4cos s R =A.水对a光的折射率比对b光的折射率要小B.在水中,b光的传播速度大于a光的传播速度C.A灯照亮水面的面积大于B灯照亮的面积D.将a和b光通过相同的双缝干涉装置、A.若将光屏向右移动,光屏上条纹间距减小B.若将平面镜向下移动一个微小距离,光屏上条纹间距减小A.若干涉圆环向边缘移动,则表示下面的透镜是凹透镜B.若干涉圆环向边缘移动,则表示下面的透镜是凸透镜C.若干涉圆环向中心收缩,则表示下面的透镜是凹透镜A.P点有凹陷B.P点有凸起C.换用绿光照射,条纹间距变大D.抽去一张纸片,条纹间距变大A.图甲中3D眼镜利用光的偏振原理B.图乙利用单色光检查平面的平整度是利用光的衍射C.图丙救护车发出的声波产生多普勒效应,而电磁波不会产生多普勒效应D.图丁直接把墙壁多个条纹的距离当成相邻明条纹距离,计算光的波长结果会偏大【答案】AD【答案】(1)o 30;(2)【详解】设入射角为i ,由题意知,解得:o 30a q =,o 45b q =如图所示由几何关系得:90POB Ð=、b 两束光从棱镜中射出后二者的夹角(2)a 、b 两束光在棱镜中传播的速度分别为:由几何关系可知,a 、b 两束光在棱镜中传播的距离为2cos a a R q =,2cos b l R =(1)该棱镜的折射率n ;(2)该单色光在棱镜中传播的时间t (不考虑光在【答案】(1)3n =(2)52Lt c=根据几何关系可知,入射角做AC 界面法线交于BC 于D 点,光线在AB 界面交于PDC Ð可知PDQ V 为等边三角形,所以:30a =°因为最终出射光线与AC 平行,所以:60b =°根据几何关系可得:12211sin r C r h =+全反射临界角满足:11sin C n =甲灯泡发光区域的面积:211S r p =。
高三物理与光学知识点总结物理学是一门研究物质和能量之间相互关系的科学。
而光学作为物理学的重要分支,主要研究光和光的行为特性。
在高三物理学习的过程中,我们积累了大量的物理与光学知识,下面对这些知识进行总结。
一、光的传播和折射1. 光的传播方式:光可以通过真空、空气、水和透明介质传播。
2. 光的折射现象:当光从一种介质进入另一种介质中时,会出现折射现象,并遵循斯涅尔定律。
二、光的反射和成像1. 光的反射定律:入射角等于反射角,即角度i等于角度r。
2. 镜面反射和漫反射:在光照射到物体表面时,光可以发生镜面反射或漫反射。
3. 平面镜成像:平面镜可以形成虚像,虚像与实物相似,位于镜面后方。
4. 球面镜成像:凸透镜可以形成真实倒立的实像,位于透镜的对侧;凹透镜则形成虚像,位于透镜的同侧。
三、光的波动性质1. 光的波长和频率:光既是一种电磁波,也是一种电磁粒子。
波长越短,频率越高。
2. 光的干涉现象:当两束光波相遇时,会发生干涉现象,分为构成干涉和破坏干涉。
3. 光的衍射现象:当光通过一个光阑或者通过物体的缝隙时,会发生衍射现象。
4. 光的偏振现象:光的偏振是波动方向固定的光。
四、光的颜色和色散1. 光的颜色:白光可以分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。
2. 光的色散:当白光通过一个三棱镜时,会发生色散现象,不同颜色光波的折射角不同。
五、光的能量和光电效应1. 光的能量:光是由许多粒子组成,每个光子携带一定的能量。
2. 光电效应:当光照射到某些金属表面时,可以使金属发生电子的解离现象。
六、光学仪器与光的利用1. 显微镜:利用透镜或者物镜对微小物体进行观察。
2. 望远镜:透镜或者反射镜用于观察远处物体。
3. 光纤通信:利用光的全反射和波导性质进行信息传输。
以上是高三物理与光学知识点的简要总结。
通过对这些知识点的掌握,我们可以更好地理解光的行为、应用光学知识解决实际问题,并继续深入学习和探索光学领域的更多知识。
高考物理光的反射与折射知识点解析光的反射和折射作为物理学中的基础知识,是高考物理考试中的重要内容。
本文将对光的反射与折射的相关概念、定律和应用进行解析,帮助考生更好地理解和掌握这一知识点。
1. 光的反射光的反射是指光线在与物体表面接触时,由于介质的差异导致光线改变传播方向的现象。
根据光的反射定律,入射角、反射角和法线构成的平面是同一平面。
即入射角等于反射角,且光线与法线的夹角相等。
光的反射有以下几个重要性质:(1)光线从一个介质射向另一个介质时,入射角和反射角之间的关系始终成立。
(2)反射光线与入射光线位于同一平面上。
(3)反射光线的方向与入射光线方向相对称。
光的反射在生活中有广泛的应用,如镜子、平面反射、曲面反射等。
通过对光的反射现象的研究,人们可以制造出各种光学仪器和设备,提供便利和帮助。
2. 光的折射光的折射是指光线由一种介质射入另一种介质时,由于介质的折射率不同,光线改变传播方向的现象。
折射定律是描述光的折射的规律,它规定了入射角、折射角和两介质折射率之间的关系。
折射定律表达了光在不同介质中传播的规则:\[\frac{{\sin i}}{{\sin r}} = \frac{{n_2}}{{n_1}}\]其中,i为入射角,r为折射角,n1和n2分别为两种介质的折射率。
光的折射还具有以下几个特点:(1)入射光线平面、折射光线平面和法线三者在同一平面内。
(2)入射光线与折射光线分别位于两种介质的交界面上。
光的折射在实际生活中有许多应用,如透镜、光纤通信、棱镜等。
光的折射现象为我们提供了制造光学器件和实现光学通信的基础。
3. 光的反射和折射的应用光的反射和折射不仅在理论物理中有重要应用,也在实际生活中有许多实际应用。
(1)镜面反射:镜面反射指的是光线在光滑平面镜上的反射现象。
镜面反射在镜子、望远镜、显微镜等光学仪器中得到广泛应用。
(2)弯曲表面反射:当光线由一种介质射入具有曲率的物体表面时,光线会发生弯曲反射。
高中物理中的光的反射和折射有何特点知识点:高中物理中的光的反射和折射的特点1.光的反射光的反射是指光线从一种介质射向另一种介质时,在分界面上改变传播方向的现象。
在反射现象中,光线遵循反射定律,即入射角等于反射角。
反射定律是光学中的基本原理之一。
2.光的反射类型光的反射分为两种类型:镜面反射和漫反射。
镜面反射是指光线射向平滑表面时,反射光线呈现出明亮的反射图像。
漫反射是指光线射向粗糙表面时,反射光线向各个方向散射。
3.折射现象折射是指光线从一种介质进入另一种介质时,传播方向发生改变的现象。
当光线从一种介质进入另一种介质时,由于两种介质的折射率不同,光线会向法线方向弯曲。
4.折射定律折射定律是描述光线在折射过程中传播方向的规律。
根据折射定律,入射光线、折射光线和法线三者位于同一平面内,入射角和折射角的正弦值成正比。
5.光的折射类型光的折射分为两种类型:正常折射和全反射。
正常折射是指光线从光疏介质进入光密介质时,折射角小于入射角。
全反射是指光线从光密介质进入光疏介质时,入射角大于临界角时,光线全部反射回原介质。
6.光的折射率光的折射率是描述光线在介质中传播速度的物理量。
不同介质的折射率不同,通常情况下,光在真空中的折射率为1。
7.光的速度光在不同介质中的传播速度与介质的折射率有关。
光在真空中的速度是最快的,约为3×10^8 m/s。
在其他介质中,光的速度会减慢,且与介质的折射率成反比。
8.光的色散光的色散是指白光经过折射或反射后,分解成多种颜色的现象。
光的色散是由于不同波长的光在折射过程中,折射角不同所致。
9.光的干涉和衍射干涉是指两束或多束相干光波相互叠加时,产生明暗相间的干涉条纹的现象。
衍射是指光波遇到障碍物或通过狭缝时,发生弯曲和扩展的现象。
10.光的偏振光的偏振是指光波中的电场矢量在特定平面内振动的现象。
偏振光具有特定的偏振方向,可以通过偏振片来筛选和观察。
以上是关于高中物理中光的反射和折射特点的知识点介绍。
物理高三考点梳理光学中的折射与反射规律光学是研究光的传播和光与物质相互作用的学科,其中折射与反射规律是光学中的重要内容。
本文将对高三物理考点中的光学知识进行梳理和总结,探讨光的折射与反射规律。
一、光的反射规律光的反射规律是光线与界面之间的关系,也是光学中的基本原理之一。
光的反射规律可以通过“入射角等于反射角”的表达进行阐述。
当光线从一种介质的界面射向另一种介质时,入射光线、反射光线和法线(垂直于界面的线)三者在同一平面上,且入射角(光线与法线的夹角)等于反射角(反射光线与法线的夹角)。
光的反射规律可以应用于很多实际问题中,比如平面镜的成像问题。
根据光的反射规律,通过确定入射角和法线,可以准确地确定反射光线的方向。
二、光的折射规律光的折射规律描述了光线从一种介质进入另一种介质时的行为。
光的折射规律包括了入射角、折射角和两种介质的折射率之间的关系。
光的折射规律可以通过“光线从光密介质进入光疏介质,入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质折射率的比值”来描述。
这一关系可以用一个简洁的数学表达式来表示:n₁sinθ₁=n₂sinθ₂,其中n₁和n₂分别表示两种介质的折射率,θ₁和θ₂分别表示入射角和折射角。
光的折射规律在实际应用中具有广泛的意义,例如光的折射在透镜和棱镜的成像中起到重要的作用。
根据光的折射规律,通过确定入射角、折射角和两种介质的折射率,我们可以预测光在不同介质中的传播路径和行为。
三、光的全反射现象当光从光密介质射向光疏介质,并且入射角大于临界角时,会发生全反射现象。
全反射是一种光线在界面上完全发生反射的现象,没有折射光线发生。
全反射是光学中的重要现象,也是一些实际应用的基础。
例如光纤通信中利用全反射来传输光信号,通过不断折射和反射来实现光信号的传输和扩展。
全反射还可以解释一些自然现象,比如光在水面上的倒影,湖面上的“镜面世界”等。
四、光的色散现象光的色散是指光线在不同介质中传播时由于折射率的不同而导致的颜色分散现象。
光的反射和折射知识点总结一、光的反射当光照射到物体表面时,一部分光会被物体表面反射回去,这种现象叫做光的反射。
(一)反射定律1、反射光线、入射光线和法线都在同一平面内。
2、反射光线和入射光线分居法线两侧。
3、反射角等于入射角。
这里要注意,反射角是反射光线与法线的夹角,入射角是入射光线与法线的夹角。
(二)反射的类型1、镜面反射表面非常光滑的物体,如镜子、平静的水面等,当光照射到其表面时,会发生镜面反射。
镜面反射的特点是反射光线仍然是平行的,只能在特定的方向上看到反射光。
2、漫反射表面粗糙不平的物体,如纸张、墙壁等,当光照射到其表面时,会发生漫反射。
漫反射的特点是反射光线向各个方向散射,在不同的方向都能看到物体。
生活中,我们能从不同的角度看到物体,就是因为物体表面发生了漫反射。
(三)平面镜成像1、平面镜成像的特点(1)像与物的大小相等。
(2)像与物到平面镜的距离相等。
(3)像与物的连线与平面镜垂直。
(4)平面镜所成的像是虚像。
2、平面镜成像的原理平面镜成像的原理是光的反射。
我们看到的像并不是真实存在的,而是反射光线的反向延长线相交形成的。
二、光的折射光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会发生偏折,这种现象叫做光的折射。
(一)折射定律1、折射光线、入射光线和法线在同一平面内。
2、折射光线和入射光线分居法线两侧。
3、当光从空气斜射入其他介质中时,折射角小于入射角;当光从其他介质斜射入空气中时,折射角大于入射角。
(二)折射的特点1、折射光线和入射光线、法线在同一平面内。
2、折射光线和入射光线分居法线两侧。
3、光从一种介质斜射入另一种介质时,传播速度发生变化,从而导致折射角的大小发生变化。
4、当光线垂直入射时,传播方向不变。
(三)常见的折射现象1、筷子在水中“折断”当我们把筷子插入水中时,从水面上方看,筷子好像在水中“折断”了。
这是因为光从水进入空气时发生了折射,折射光线偏离法线,人眼逆着折射光线看去,感觉筷子向上弯折了。
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光的反射和折射一、知识点梳理1.光的反射(1)光的反射现象:光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时,一部分光会返回到第1种介质,这个现象叫做光的反射,如图所示,图中AO 为入射光线,OB 为反射光线,与界面垂直的线'NN 为法线.入射光线与界面法线'NN 所构成的平面称为入射面.入射光线与法线间的夹角称为入射角(1θ),反射光线与法线间的夹角称为反射角('1θ).(2)反射定律:光从一种介质射到两种介质的分界面时发生反射,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.这就是光的反射定律.(3)在光的反射现象中,光路可逆实验表明,如果光线逆着原来反射光线的方向射到反射面上,它就要逆着原来入射光线的方向反射出去,这一规律称为光路可逆性原理.例1. 某人手持边长为6cm 的正方形平面镜测量身后一棵树的高度.测量时保持镜面与地面垂直,镜子与眼睛的距离为0.4m ,在某位置时,他在镜中恰好能够看到整棵树的像;然后他向前走了6.0m ,发现用这个镜子长度的65就能看到整棵树的像,这棵树的高度约为( )A .4.0m B .4.5m C .5.0m D .5.5m2.光的折射(1)光的折射现象如上图所示,当光线斜着入射到两种介质的分界面上时,一部分光进入第二种介质,并改变了原来的传播方向,即光线OC ,这种现象叫做光的折射现象,光线OC 称为折射光线.(2)折射定律折射光线跟入射光线和法线在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线的两侧:入射角的正弦与折射角的正弦成正比,即1221sin sin n =θθ(式中12n 为比例常数)这是荷兰数学家斯涅耳在1621年总结出来的(3)在光的折射现象中,光路也是可逆的.【注意】光从一种介质进入另一种介质时,传播方向一般情况下是变化的,但并非一定要变化,当光垂直界面入射时,光的传播方向不变化3.折射率(1)定义光从真空射入某种介质发生折射时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫做这种介质的绝对折射率,简称折射率,用符号n 表示,即21sin sin θθ=n . (2)折射率的物理意义 折射率是反映介质折射光的本领大小的一个物理量,由21sin sin θθ=n 可知,当1θ一定时,n 越大,2θ越小,此时光线的偏折角21θθθ-=∆,就越大,即n 越大,光线从真空斜射入这种介质时偏折的角度越大.(3)折射率与光速的关系某种介质的折射率n ,等于光在真空中的传播速度c 与光在这种介质中的传播速度v 之比,即vc n =,其中m/s 100.38⨯=c . (4)折射率的大小特点任何介质的折射率都大于1.①由公式vc n =看,由于光在真空中的传播速度c 大于光在任何其他介质中的传播速度v ,所以任何介质的折射率都大于1.②由公式21sin sin θθ=n 看,光从真空斜射向任何其他介质时,入射角都大于折射角,所以任何介质的折射率都大于1.(5)折射率大小的决定因素折射率的大小由介质本身及入射光的频率决定,与入射角、折射角的大小无关,因此说“折射率与入射角的正弦成正比”的说法和“折射率与折射角的正弦成反比”的说法都是错误的.例2.(多选)如图所示,一玻璃柱体的横截面为半圆形,细的单色光束从空气射向柱体的O 点(半圆的圆心),产生反射光束1和折射光束2,已知玻璃折射率为3,入射角为45°(相应的折射角为24°),现保持入射光不变,将半圆柱绕O 点在图示平面内顺时针转过15°,如图中虚线所示,则( )A .光束1转过15°B .光束1转过30°C .光束2转过的角度小于15°D .光束2转过的角度大于15°例3. 现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成,夜间行车时,它能把车灯射出的光逆向返回,所以标志牌上的字特别醒目。
光的反射和折射专题 无锡智学堂教育备课组1.考点分析:光的反射和折射是高考考查的热点问题,高考中经常涉及到的知识点有反射、折射、全反射、临界角和色散的基本概念等。
2.考查类型说明:近几年高考基本上均以选择题形式出现,但江苏2007年高考单科物理卷第14题为计算题。
历年高考试题主要考查理解和推理能力。
3. 考查趋势预测:就近几年的高考试题来看,平面镜问题和不同色光的折射率、全发射、光导纤维等问题时常成为热点问题,而且大多将光的本性和几何知识结合进行考查。
例如2007年全国理综I 第17题、2007年北京理综第13题考查了全反射,2007年四川理综第19题、2007年江苏单科物理第14题考查了光的折射,2007年广东单科物理第11题考查几何光学与物理光学的综合运用。
2008年高考在延续前几年高考命题规律的基础上,对光学作图能力提出了较高的要求,预计2009年高考仍然侧重几何光学和物理光学的综合运用考查的同时,渗透作图能力的考查。
【知识储备】内 容说 明能级要求ⅠⅡ 光的直线传播,本影和半影√光的反射,反射定律,平面镜成像作图法 √ 光的折射,折射定律,折射率;全反射和临界角√ 光导纤维 √ 棱镜,光的色散√1.光的直线传播(1)在同一种均匀介质中,光是沿直线传播的,小孔成像、影的形成都是光直线传播的例证。
如果介质分布不均匀,光在传播过程中就会发生弯折,海市蜃楼现象就是例证。
(2)光的传播过程也是能量传递的过程。
(3)光的传播速度①光在真空中的传播速度为8310/c m s =⨯ ②在其它介质中的速度ncv =,式中n 为介质的折射率,n>1,故v<c 。
(4)光年光在真空中一年时间内传播的距离称之为1光年。
注意光年是长度单位而不是时间单位。
光年=C ·t = C =3.0×108m/s ×365×24×3600s=9.46×1015m. 2.影的形成点光源发出的光,照到不透明的物体上时,物体向光的表面被照亮,在背光面的后方形成一个光照不到的黑暗区域,这就是物体的影.影区是发自光源并与被照物体的表面相切的光线围成的。
(1)分类:本影与半影.①本影:光源上所有发光点都照不到的区域.对同一个物体,其本影区的大小,与光源发光面的大小和光源到物体的距离有关:光源到物体的距离一定时,光源发光面越大,则物体的本影越小;光源发光面越小,则物体的本影越大.光源发光面一定时,光源到物体的距离越小,则物体的本影区越大;光源到物体的距离越大,则物体的本影区越小.②半影:光源上一部分发光点的能照到,而另一部分发光点照不到的区域成为半明半暗的半影.本影与半影都是光的直线传播的结果.(2)日食和月食的形成 ① 日食:如图所示.a.在月球的本影区①里,可看到日全食(完全看不到太阳);b.在月球的半影区②里,可看到日偏食(只能看到一部分太阳);c.在月球的半影区③里,可看到日环食(只能看到太阳的边缘部分). ② 月食:a.当月球处于②③里时,看不到月食,这是由于仍有部分光射到整个月球,整个月亮仍然是亮的,只不过比它在影区外稍微暗一些;b.当月球一部分处于①里时,可看到月偏食(只能看到一部分月亮);c.当月球全部处于①里时,可看到月全食(完全看不到月亮).由地理知识可知,月球不可能进入半影区3中,所以不可能出现月环食。
3.光的反射定律(1)光传播到两种介质的交界面上时,改变原来的传播方向而又返回到原介质中传播的现象即为光的反射现象。
(2)光的反射定律①反射光线和入射光线、界面的法线在同一平面内,反射光线和入射光线分别位于法线的两侧。
②反射角等于入射角(3)在反射现象中,光路是可逆的。
在有些问题中利用光路可逆,巧妙地把物点看成像点,或者把像点看成物点,对解决有些问题有很大的帮助。
4.平面镜成像(1)平面镜的光学特点:只改变光束的传播方向,不改变光束的性质. ①入射光束是平行光束,反射光束仍然是平行光束; ②入射光束是会聚光束,反射光束仍然是会聚光束; ③入射光束是发散光束,反射光束仍然是发散光束.(2)平面镜成像特点:像在平面镜的后面是正立等大的虚像,物像关于镜面对称. 即:像与物方位关系:上下不颠倒,左右要交换. (3)平面镜成像是反射定律运用的具体实例,漫反射现象也严格遵守光的发射定律。
地月太 阳1232日食的形成太 阳 地2321月月食的形成5.光的折射(1)光的折射:光由一种介质射入另一种介质时,在界面上将发生光路改变的现象叫光的折射.折射不仅可以改变光路,还可以改变光束的性质.(2)光的折射定律:折射光线在入射光线和法线所决定的平面内,折射光线和入射光线分居在法线两侧,入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数:n ri=sin sin . 在光的折射中光路是可逆的. 6.折射率(1)光由真空射人某种介质发生折射时,入射角的正弦跟折射角的正弦之比,叫做这种介质的折射率,即rin sin sin =. 说明:折射率是反映介质光学性质的物理量,它的大小由介质本身决定,同时光的频率越高,折射率越大。
而与入射角、折射角的大小无关.(2)与光速的关系介质的折射率等于光在真空中的速度与在该介质中的速度之比,即n=c/v 说明:①由n=c/v 可知,任何介质的折射率都大于1.②由r i n sin sin =和vcn =,当光由真空(或空气)射入某种介质时,入射角大于折射角;当光由介质射入真空(或空气)时,入射角小于折射角.③两种介质相比较,折射率较大的介质叫光密介质,折射率较小的介质叫光疏介质. (3)分析光的折射时,一般需作出光路图,以便应用折射规律及光路图中提供的几何关系来解答.在实际应用中,常见方法是:①三角形边角关系法;②近似法,即利用小角度时,θ≈tan θ≈sin θ的近似关系求解. 7.全反射和临界角(1)当光线从光密介质射到光疏介质的界面上时,若入射角大于临界角,则折射光线消失,只产生反射的现象叫全反射.产生全反射的条件是:①光从光密介质射向光疏介质;⑵入射角大于或等于临界角.两条件必须同时存在,才发生全反射。
(2)临界角:折射角等于900时的入射角叫临界角.显然,临界角是一种特殊的入射角.当光线从某介质射入真空(或空气)时,其临界角的正弦值为cv n C ==1sin . 注意:发生反射时,不一定发生折射,如:全反射时无折射;发生折射时,却一定存在反射。
8.棱镜、光的色散(1)棱镜①光线通过棱镜时,出射光将向底面偏折.通过棱镜可看到物体的虚像,像的位置向顶角偏移.②横截面是等腰直角形的棱镜叫全反射棱镜,光垂直于任意一侧面射入,都会在其它侧面上发生全反射.(2)光的色散:白光通过三棱镜后,出射光束变为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光的光束,这种现象叫光的色散。
由七色光组成的光带称光谱.(3)色散的实质是由于各种色光在同一介质中传播的速率不同,或同一介质对不同色光的折射率不同.那么在同一介质中各色光的临界角C 也不一样.在同一介质中,频率越高的光,其传播速度越小,波长越短,折射率越大.(4)用折射定律分析光的色散现象光的色散问题常与折射现象相关联,关键物理量是 n(vc n =)。
分析、计算时,要掌握好n 的应用及有关数学知识,如三角函数(尤其是特殊角的函数).注意:着重理解两点:其一,光的频率(颜色)由光源决定,与介质无关;光的传播速度由介质决定;光的波长由光源和介质共同确定。
其二,同一介质中,频率越大的光折射率越大.再应用λλ0==v c n 等知识,就能准确而迅速地判断有关色光在介质中的传播速度、波长、入射线与折射线偏折程度等问题. 【典例分析】例题1(2007年全国理综I 第17题)从桌面上有一倒立的玻璃圆锥,其顶点恰好与桌面接触,圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直,过轴线的截面为等边三角形,如图所示,有一半径为r 的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上,光束的中心轴与圆锥的轴重合。
已知玻璃的折射率为1.5,则光束在桌面上形成的光斑半径为( )A .rB .1.5rC .2rD .2.5r考点分析 本题考查了光的反射、全反射以及临界角的知识。
解题思路如图所示,光线射到A 或B 时,入射角大于临界角,发生全反射,而后由几何关系得到第二次到达界面的时候垂直打出.O 点为∆ABC 的重心,设EC=x,则由几何关系得到:23x x r =+.解得光斑半径x=2r正确答案是:C失分陷阱 解答本题时,不能正确作出光路图导致很多考生出错。
而要正确作出光路图,需要对光的全反射知识有深刻的理解,部分考生在此题中不能正确判断是否发生全反射而导致出错。
例题2(2007年江苏单科物理第14题)如图所示,巡查员站立于一空的贮液池边,检查池角处出液口的安全情况。
已知池宽为L,照明灯到池底的距离为H。
若保持照明光束方向不变,向贮液池中注入某种液体,当液面高为H/2时,池底的光斑距离出液口L/4。
(1)试求当液面高为2H/3时,池底的光斑到出液口的距离x 。
(2)控制出液口缓慢地排出液体,使液面以h v 的速率匀速下降,试求池底的光斑移动的速率v x 。
考点分析 本题主要考查折射定律运用以及几何光学作图r桌面能力。
解题思路 根据题意作出光路图如右所示 (1)解法一:由几何关系知HLh l x =+ 由折射定律2222hl l n HL L +∙=+代入4,2L l H h ==得22224HL H L n ++=h HLx ∙=2 解得3L x =解法二:由几何关系知HLh l x =+ 液面高度变化,折射角不变,由4,2Ll H h ==得 H L h l 2= ,h HLx ∙=2解得3Lx =(2)液面匀速下降,光斑也匀速向左运动。
则有h x v Hv L 24=,整理得h x v HLv ∙=2失分陷阱 这是一道几何光学计算题,近几年高考中基本以选择题的形式出现,但是江苏高考却出现了计算题,本题虽然比较基础,但在解答过程中常有以下错误出现:第一就是解题不规范,缺少光路图或者用到的物理量没有交待清楚,让阅卷老师看不懂。
第二利用数学知识解答出现运算错误。
例题3(2007年四川理综第19题)两种单色光a 和b ,a 光照射某金属时有光电子逸出,b 光照射该金属时没有光电子逸出,则( ) A .在真空中,a 光的传播速度较大 B .在水中,a 光的波长较小C .在真空中,b 光光子的能量较大D .在水中,b 光的折射率较小考点分析 以光电效应为背景,判断两种光的频率关系,从而考查光的折射以及光的波动性、粒子性等知识。
解题思路 a 光照射某金属时有光电子逸出,b 光照射该金属时没有光电子逸出,说明a b υυ>。