人教版选修3-4 光的偏振、色散、激光 知识点总结 题型总结 同步巩固练习

高中物理选修3-4第十三章----光-总结及练习高中物理选修3-4第十三章知识点总结及练习第十三章 光第一节光的反射和折射知识点1光的折射定律 折射率1）光的折射定律①入射角、反射角、折射角都是各自光线与法线的夹角！②表达式：2211sin sin θθn n =③在光的折射现象中，光路也是可逆的2）折射率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，用符号n 表示sin sin n θθ=大小n 是反映介质光学性质的一个物理量，n 越大，表明光线偏折越厉害。

发生折射的原因是光在不同介质中，速度不同 例题：光在某介质中的传播速度是2.122×108m/s ，当光线以30°入射角，由该介质射入空气时，折射角为多少？解：由介质的折射率与光速的关系得又根据介质折射率的定义式得r 为在空气中光线、法线间的夹角即为所求．i 为在介质中光线与法线间的夹角30°． 由(1)、(2)两式解得：所以r=45°．白光通过三棱镜时，会分解出各种色光，在屏上形成红→紫的彩色光带（注意：不同介质中，光的频率不变。

）练习：1、如图所示，平面镜AB 水平放置，入射光线PO 与AB 夹角为30°，当AB 转过20°角至A′B′位置时，下列说法正确的是 ( )A ．入射角等于50°B ．入射光线与反射光线的夹角为80°c n v =C ．反射光线与平面镜的夹角为40°D ．反射光线与AB 的夹角为60°2、一束光从空气射入某种透明液体，入射角40°，在界面上光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线与折射光线的夹角是 ( )A ．小于40°B ．在40°与50°之间C ．大于140°D ．在100°与140°与间3、太阳光沿与水平面成30°角的方向射到平面镜上，为了使反射光线沿水平方向射出，则平面镜跟水平面所成的夹角可以是 ( )A ．15°B ．30°C ．60°D ．105°知识点：2、测定玻璃的折射率（实验、探究）1．实验的改进：找到入射光线和折射光线以后，可以入射点O 为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO 、OO′（或OO′的延长线）交于C 点和D 点，过C 、D 两点分别向NN′做垂线，交NN′于C′、D′点， 则易得：n = CC′/DD′2．实验方法：插针法例题：光线从空气射向玻璃砖，当入射光线与玻璃砖表面成30°角时，折射光线与反射光线恰好垂直，则此玻璃砖的折射率为 ( ) A ．2 B ．3 C ．22 D ．33 练习：1、光线从空气射向折射率n ＝2的玻璃表面，入射角为θ1，求：当θ1＝45º时，折射角多大？2、光线从空气射向折射率n ＝2的玻璃表面，入射角为θ1，求：当θ1多大时，反射光线和折射光线刚好垂直？（1）300（2）arctan 23、为了测定水的折射率，某同学将一个高32cm ，底面直径24cm 的圆筒内注满水，如图所示，这时从P 点恰能看到筒底的A 点．把水倒掉后仍放在原处，这时再从P 点观察只能看到B 点，B 点和C 点的距离为18cm ．由以上数据计算得水的折射率为多少? 4/3第二节全反射知识点：光的全反射i 越大，γ越大，折射光线越来越弱，反射光越来越强。

高中物理选修3-4光的偏振、色散、激光题型1（光的偏振）1、自然光太阳、点灯等普通光源直接发出的光，包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光。

2、偏振光：自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，叫偏振光。

图（b）中P 为起偏器，Q为检偏器自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向互相垂直。

如图（a）。

我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。

3、光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波。

各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间，两两相互垂直。

4、光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，将E的振动称为光振动5、应用：利用偏振滤光片摄影、观看立体电影等。

1、如图，P是偏振片，P的透振方向（用带的箭头的实线表示）为竖直方向。

下列四种入射光束中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光？（ABD）A. 太阳光B. 沿竖直方向振动的光C. 沿水平方向振动的光D. 沿与竖直方向成45°角振动的光2、如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧。

偏转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是（C）A. A、B均不变B. A、B均有变化C. A不变，B有变化D. A有变化，B不变3、如图所示，人眼隔着片着片B、A去看一只电灯泡S，一束透射光看不到，那么，以下说法中哪些是正确的（C）A. 使A和B同时转过90°，能够看到透射光B. 单使B转过90°过程中，看到光先变亮再变暗C. 单使B转过90°过程中，看到光逐渐变亮D. 单使A转动时，始终看不到透射光4、如图所示，两光屏间放有两个透振方向相互平行的偏振片，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上，再通过偏振片Q，现以光的传播方向为轴使偏振片P由图示位置旋转90°，下列说法正确的是（D）A. MN间为偏振光B. PQ间为自然光C. PQ间的光线亮度逐渐变暗D. 光屏N上的亮线逐渐变暗5、光的偏振现象说明光是横波，下列现象中能反映光的偏振特性的是（ABC）A. 一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B. 一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光C. 日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振光片可以使景象更清晰D. 通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹6、两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏白炽灯的前面以致没有光通过。

选修3-4《光》基础知识归纳第十二章光第 1 课时光的折射、全反射基础知识归纳 1.光的直线传播在同一均匀介质中光沿直线传播.当光从一种介质进入另一种介质时，传播方向改变.当障碍物或孔的尺寸和波长相等或者比波长小时，将发生明显的衍射现象，光线将偏离原来的方向.2.光的反射、平面镜成像(1)光的反射定律.光从一种介质射到另一种介质的分界面时发生反射，反射光线、入射光线和法线处在同一平面内，反射光线、入射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角.(2)平面镜成像的特点：正立等大的虚像，物与像关于镜面对称 . (3)在反射现象中，光路是可逆的，常用到这一特点及边缘光线作图来确定视场的范围.3.光的折射 (1)折射定律折射光线、入射光线、法线处于同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦的比值是定值 (注意两角三线的含义).(2)折射率①折射率定义：光从真空或空气中射入介质中发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的折射率 .折射率是反映介质折射光的本领大小的一个物理量.②折射率的定义表达式： n＝ sin ?1sin ?2 (其中θ1为真空或空气中的角度).③折射率的其他各种计算表达形s式： n＝ cv ＝ ??? ＝ 1sin C (其中c、λ为光在真空或空气中的光速、波长；1 / 12v、λ′为介质中的光速、波长；C为光发生全反射时的临界角).④折射率大小的决定因素：介质、光源 (主要是频率)，注意：介质的折射率n>1.(3)折射光路是可逆的. 4.光的全反射(1)光疏介质和光密介质：两种介质比较，折射率小的介质叫光疏介质，折射率大的介质叫光密介质；“光疏”和“光密”具有相对性 .(2)全反射现象：光从光密介质入射到光疏介质的分界面上时，当入射角增大到一定程度时，光全部反射回光密介质，这一现象叫全反射现象.(3)临界角：折射角等于90° 时对应的入射角叫做临界角，用C表示，C＝arcsin1n .(4)发生全反射的条件：①光从光密介质入射到光疏介质；②入射角大于等于临界角.(5)光导纤维：实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到一百微米之间，在内芯和外套的界面上发生全反射.其中内芯是光密介质，外套是光疏介质，它对光具有传导作用 .5.光的色散(1)三棱镜：横截面为三角形的三棱柱透明体称三棱镜. 三棱镜对光线的作用：①光密三棱镜：当光线从一侧面射入，从另一侧面射出时，光线两次均向底面偏折.物体经棱镜成像向顶角偏移.②光疏三棱镜：当光线从一侧面射入，从另一侧面射出时，光线两次均向顶角偏折.③全反射棱镜(等腰直角棱镜)：当光线从一直角边垂直射入时，在斜边发生全反射，从另一直角边垂直射出.当光线垂直于斜边射入时，在两直角边都发生全反射后又垂直于斜边射出.三棱镜成像：当物体发出的光线从三棱镜的一侧面射入，从另一侧面射出时，逆着出射光2 / 12线可以看到物体的虚像 .(2)光的色散：①白光通过三棱镜后，出射光束变为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光束.含有多种颜色的光被分解成单色光的现象叫做光的色散 .各种色光按其波长的有序排列叫做光谱 .②各种色光性质比较：可见光中红光的折射率n最小，频率υ最小，在同种介质中(除真空外)传播速度v最大，波长λ最大，从同种介质射向真空时发生全反射的临界角C最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小(注意区分偏折角和折射角).第 2 课时光的干涉、衍射激光基础知识归纳 1.光的干涉现象 (1)光的干涉两列光波在空间相遇时发生叠加，在某些区域总加强，在另一区域总减弱，从而出现明暗相间的条纹的现象叫光的干涉.(2)干涉的条件相干光源：频率相同、相差恒定(步调差恒定)的两束光.相干光源采用将一束光一分为二的方法获得，或者采用人造激光.(3)杨氏双缝干涉①相干条件：如图若S1、S2光振动情况完全相同，则符合δ＝r2－r1＝x＝nλ(n＝0,1,2,3?)时，dL出现亮条纹；若S1、S2光振动情况完全相同，则符合δ＝r2－r1＝Ldx＝(2n＋1)?2 (n＝0,1,2,3?)时，出现暗条纹.(注意：振动情况完全相反的加强减弱条件)其中 d 是两狭缝之间的距离， L 是两狭缝到屏的距离，λ是光波的波长.3 / 12②相邻亮条纹(或相邻暗条纹)之间的中央间距：Δx ＝Lλd③双缝干涉图样单色光：中央为明条纹，两边为等间距对称分布明暗相间条纹；复合光：中央为明条纹，两边为等间距对称分布彩色条纹 . 白光：中央为白色明条纹. (4)薄膜干涉①薄膜干涉的成因：由薄膜的前、后表面反射的两列光波叠加而形成. ②生活实例及应用：a.液膜干涉：劈形薄膜干涉可产生平行明暗相间的条纹.b.固膜干涉：增透膜. 膜的厚度： d增反膜： d??介4 .??介2 .c.气膜干涉：检查平整程度.待检平面和标准平面之间的楔形空气薄膜，用单色光进行照射，入射光从空气膜的上、下表面反射出两列光波，形成干涉条纹，待检平面若是平的，空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上，干涉条纹是平行的；反之，干涉条纹有弯曲现象.2.光的衍射现象 (1)光的衍射光遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射.(2)明显衍射的条件从理论上讲衍射是无条件的，但需发生明显的衍射现象的条件：当孔或障碍物的尺寸比光波的波长小，或者跟光波的波长相差不多时，光才发生明显的衍射现象.(3)衍射图样4 / 12①单缝衍射：单色光：中央是最宽的亮条纹，两侧为不等间隔的明暗相间的条纹；复合光：中央是最宽的亮条纹，两侧为不等间隔的彩色条纹，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光.注意：与双缝干涉的干涉条纹不同的是：干涉条纹均匀分布，而衍射条纹的中央明纹较宽、较亮 .②圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环. (4)泊松亮斑光照射到一个半径很小的圆板后在圆板的阴影中心出现亮斑，这是光能发生衍射的有力证据之一.注意泊松亮斑与圆孔衍射条纹的区别：图甲是泊松亮斑，图乙是圆孔衍射条纹.(5)光的衍射的应用用衍射光栅测定光波波长. 3.光的偏振 (1)自然光、偏振光自然光：从光源(如太阳、亮着的灯等)直接发出的光，包含着在垂直于传播方向的一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同.偏振光：①自然光通过偏振片后，在跟光传播方向垂直的平面内，光振动在某一方向较强而在另一些方向振动较弱，这样的光叫偏振光.②自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射和折射光之间的夹角恰好是90° ，这时的反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向互相垂直 .我们通常看到的绝大多数光都是偏振光.(2)光的偏振的物理意义光的偏振现象充分表明光波是横波 .因为偏振现象是横波所特有的现象. (3)偏振光的应用全息照相、立体电影等. 4.激光 (1)激光的特点主要特点有：相干性好；平行度好；亮度很高 .5 / 12感谢您的阅读，祝您生活愉快。

人教版高中物理选修3—4第十三章知识点总结 第十三章 光一、几何光学：1、光的直线传播：2、光的反射：3、光的折射：1）介质的折射率：（1）定义：光从真空射入某种介质时，入射角正弦与折射角正弦的比值称为这种介质的折射率21sin sin θθ=n （2）与光在介质中的速度的关系：CV n = 2）光的折射定律：①折射光线与入射光线在同一平面内②折射光线与入射光线分居界面法线的两侧③入射角正弦与折射角正弦的关系为光从真空进入介质：n =21sin sin θθ 光从介质进入真空：n 1sin sin 21=θθ 3）测定玻璃的折射率：4、全反射：（1）含义：光射到两种介质的界面上全部返回原介质而无折射的现象（2）发生全反射的条件： ①光从光密介质射向光疏介质②入射角大于等于临界角（1）光密介质与光疏介质：两种介质相比，折射率大的介质称为光密介质；折射率小的介质称为光疏介质（4）临界角： ①含义：折射角为90○时对应的入射角②计算公式：nC 1sin =（从介质射向真空）（5）光从光密介质射向光疏介质时的其他情况：入射角增大折射角增大，折射光的强度变小（6）全反射的应用→光导纤维：※：光导纤维的应用：医学上的内窥镜，光纤通信5、白光经过棱镜的色散（1）产生的原因：不同色光在同一介质中的传播速度不同（2）说明的问题：白光是一种复色光（3）不同色光折射率、光速、频率、波长的比较：二、光的波动性：1、光的干涉：1）双缝干涉：（1）P 点到两光源的路程差：d Lx =∆ （2）相邻亮条纹或相邻暗条纹间隔：λd L x =∆ （3）干涉图样： ①单色光干涉：等宽的明暗相间和条纹②白光干涉：条纹是彩色的2）薄膜干涉：（1）两反射光的路程差：d 2=∆（2）白光干涉：彩色图样（3）应用： ①增透膜：厚度为4/λ②检查平面：（4）光的干涉说明的问题：光是一种波2、光的衍射：1）明显衍射的条件：光的波长与孔、缝、障碍物的尺寸相差不多2）几种衍射：（1）光通过小孔的衍射（2）光通过狭缝的衍射（3）泊松亮斑（4）衍射光栅：狭缝数多→衍射条纹宽度变小，亮度增加（5）衍射说明的问题：光是一种波3、光的偏振：1）光的偏振现象：2）偏振光：在垂直光的传播方向上只有某个特定方向振动的光3）反射现象中的偏振：4）光的偏振说明的问题：光是一种横波三、激光的特性及应用：（1）相干性好：应用于传递信息（光纤通信）（2）平行度好：精确测距（激光雷达）、读光盘（3）亮度高：切割、焊接（医学上的“光刀”、“焊接”视网膜）、引起核聚变。

人教版高中物理选修3-4知识点梳理重点题型（常考知识点）巩固练习光的干涉【学习目标】1．知道光的干涉现象和干涉条件，并能从光的干涉现象中说明光是一种波．2．理解杨氏干涉实验中亮暗条纹产生的原因．3．了解相干光源，掌握产生干涉的条件．4．明确《用双缝干涉测量光的波长》实验原理．5．知道实验操作步骤．6．会进行数据处理和误差分析．【要点梳理】要点一、光的干涉1．光的干涉（1）光的干涉：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即亮纹和暗纹相间的现象．如图所示，让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝1S 和2S 的挡板上，狭缝1S 和2S 相距很近．如果光是一种波，狭缝就成了两个波源，它们的振动情况总是相同的．这两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加，发生干涉现象，光在一些位置相互加强，在另一些位置相互削弱，因此在挡板后面的屏上得到明暗相间的条纹．（2）干涉条件：两列光的频率相同，振动情况相同且相差恒定．能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源可用同一束光分成两列而获得，称为分光法．2．屏上某处出现明、暗条纹的条件同机械波的干涉一样，光波的干涉也有加强区和减弱区，加强区照射到光屏上出现亮条纹，减弱区照射到光屏上就出现暗条纹．对于相差为0的两列光波如果光屏上某点到两个波源的路程差是波长的整数倍，该点是加强点；如果光屏上某点到两个波源的路程差是半波长的奇数倍，该点是减弱点．因此，出现亮条纹的条件是路程差：k δλ=，012k =，，， 出现暗条纹的条件是路程差：(21)2k λδ=+，012k =，，， 如图所示，若P ＇是亮条纹，则21r r k λ=－（012k =，，，）．由图知：22212d r L x ⎛⎫=+- ⎪⎝⎭， 22222d r L x ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭，22212r r dx -=， 由于d 很小，212r r L +≈，所以21d r r x L -=， 21()r r L L x k d dλ-==（012k =，，，），该处出现亮条纹． 当0k =时，即图中的P 点，12S S 、到达P 点的路程差为零，P 一定是振动加强点，出现亮纹，又叫中央亮纹．当1k =时，为第一亮纹，由对称性可知在P 点的下方也有和P 点上方相对称的亮纹． 同理，由21(21)2r r k λ-=+（012k =，，，）， 可得(21)2L x k d λ=+⋅（012k =，，，），该处出现暗条纹．3．双缝干涉条纹特征有关双缝干涉问题，一定要用双缝干涉的特点进行分析，一是两缝间距d 应很小；二是照射到两缝上的光波必须是相干光；三是两相邻亮纹或两相邻暗纹间的距离L x d λ∆=；四是出现亮纹的条件是路程差21r r k δλ==－，012k =，，，；出现暗纹的条件是路程差21(21)2r r k λδ=-=+⋅（012k =，，，）；五是白光的干涉条纹为彩色，但中央亮纹仍为白色；六是单色光的干涉条纹宽度相同，明暗相间，均匀分布．不同色光条纹宽度不同，波长越长的干涉条纹的宽度越大；七是白光干涉时，各色光的条纹间距离不等．4 一般情况下很难观察到光的干涉现象的原因由于不同光源发出的光频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相差，在一般情况下，很难找到那么小的缝和那些特殊的装置．故一般情况下不易观察到光的干涉现象．要点二、用双缝干涉测量光的波长解题依据1．实验目的（1）观察白光及单色光的双缝干涉图样；（2）测定单色光的波长．2．实验原理（1）光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，通过屏可以观察到明暗相间的干涉条纹．如果用白光通过双缝可以观察到彩色条纹．（2）若双缝到屏的距离用z 表示，双缝间的距离用d 表示，相邻两条亮纹间的距离用x ∆表示，则入射光的波长为d x lλ∆=．实验中d 是已知的，测出l 、x ∆即可测出光的波长λ． 3．实验器材双缝干涉仪包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺．4．实验装置如图所示，将直径约10 cm 、长约l m 的遮光筒平放在光具座上，筒的一端有双缝，另一端装上毛玻璃做光屏，其上有刻度，先取下双缝，打开光源，调节光源高度，使它发出的一束光恰沿遮光筒的轴线照亮光屏，然后放好单缝和双缝，两屏相距5 cm 10 cm ～，使缝互相平行，且位于轴线上，这时可看到彩色干涉条纹，若在单缝屏和光源之间放置一块滤光片，则可观察到单色干涉条纹．5．实验步骤（1）调节双缝干涉仪，观察光的双缝干涉现象； （2）用单色光入射得到干涉条纹，测出n 条亮纹的距离a ，得相邻条纹的距离(1)x an ∆=／－；（3）利用已知的双缝间距d ，用刻度尺测出双缝到屏的距离l ，根据公式/d x l λ=∆计算出波长；（4）换用不同颜色的滤光片，观察干涉条纹间的距离有什么变化，并求出相应的波长． 要点诠释：①某种颜色的滤光片只能让这种颜色的光通过，其他颜色的光不能通过． ②条纹间距用测量头测出．③单缝与双缝闻的距离在5 cm 10 cm ～．6．注意事项（1）调节双缝干涉仪时，要注意调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮；（2）放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上；（3）调节测量头时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条条纹间的距离；（4）不要直接测x ∆，要测几个条纹的间距计算得x ∆，这样可减小误差；（5）白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层．7．测量条纹间隔的方法两处相邻明（暗）条纹间的距离x ∆，用测量头测出．测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图甲所示．转动手轮，分划板会左、右移动．测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心（如图乙所示），记下此时手轮上的读数1a ，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻度数2a ，两次读数之差就是相邻两条明条纹间的距离．即12||x a a ∆=-．要点诠释：Δx 很小，直接测量时相对误差较大，通常测出n 条明条纹间的距离a ，再推算相邻两条明（暗）条纹间的距离．(1)x a n ∆=／－．8．洛埃镜干涉实验1834年，洛埃利用单面镜得到了杨氏干涉的结果．洛埃镜实验的基本装置如图13-3-16所示，S 为单色光源。

高中物理学习材料（鼎尚**整理制作）【知识概要】1.光的偏振现象说明也证明了光是______波。

2.偏振光：自然光通过__________后，在垂直于____________平面上，只沿__________方向振动，这种光叫偏振光。

自然光通过偏振片之后，只有振动方向与偏振片的透振方向_________时，光波才能通过。

我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。

3.激光具有的最主要特点是：（1）___________；（2）____________；（3）________________。

应用：（1）___________________；(2)_______________________。

【课堂例题】【例1】（）有关偏振和偏振光的下列说法中正确的有：A. 只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振B. 只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振C. 自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光D. 除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光【例2】（）关于光的偏振现象，以下说法中正确的是：A、光具有偏振现象，所以光是一种横波B、光具有偏振现象，所以光都是偏振光C、自然光射到两种介质的界面上时，如果反射光线与折射光线相互垂直，则反射光和折射光的偏振方向相互垂直。

D、自然光射到两种介质的界面上时，如果反射光线与折射光线相互垂直，则反射光和折射光的偏振方向相互平行。

【例3】（）夜晚汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照射得睁不开眼，严重影响行车安全。

若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光，同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透偏方向正好与灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体。

假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置。

如下措施中可行的是：A. 前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的B.前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的C. 前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°D. 前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°【例4】（ ）激光的主要特点及应用：A 、激光是人工产生的相干光，可应用于光纤通信。

一、几何光学1．光的反射及平面镜成像：光的反射遵守反射定律，平面镜成成等大正立的虚像，像和物关于镜面对称。

2．光的折射、全反射和临界角：重点应放在能应用光的折射定律和全反射的原理解答联系实际的有关问题。

3．用折射规律分析光的色散现象：着重理解两点：其一，光的频率（颜色）由光源决定，与介质无关；其二，同一介质中，频率越大的光折射率越大。

二、光的本性1．光的波动性：光的干涉、衍射现象表明光具有波动性，光的偏振现象说明光波为横波，光的电磁说则揭示了光波的本质——光是电磁波。

在电磁波谱中，波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、x 射线、γ射线，各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠，但各种电磁波产生机理不同，表现出来的性质也不同。

2．光的粒子性（1）光电效应：在光的照射下，从物体发射出电子（光电子）的现象。

其规律是：任何金属都存在极限频率，只有用高于极限频率的光照射金属，才会发生光电效应现象。

在入射光的频率大于金属极限频率的情况下，从光照射到逸出光电子，几乎是瞬时的。

光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与光强无关。

单位时间逸出的光电子数与入射光的强度成正比。

（2） 光子说：即空间传播的光是一份一份地进行的，每一份的能量等于νh （ν为光子的频率），每一份叫做一个光子。

光子说能解释光电效应现象。

爱因斯坦光电方程W h mv m -=ν221 3．光的波粒二象性：光的干涉、衍射说明光具有波动性，光电效应现象表明光具有粒子性，因此光具有波粒二象性。

题型一 光的反射、光的折射和全反射题型特点：题目主要考查光的反射定律、光的折射定律和全反射的基本应用，考查对重要物理现象和物理规律的掌握情况。

物理特级教师海钢老师解题策略：这类题目一般都有一定的难度。

解题时既要抓住基本规律光的折射定律和临界角公式，还要结合实际图形进行分析，重在形成一个正确的思维过程。

例1．如图所示，P 、Q 是两种透明材料制成的两块相同的直角梯形棱镜，叠合在一起组成一个长方体，一单色光处P 的上表面射入，折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，已知材料的折射率P Q n n >，射到P 上表面的光线与P 的上表面的夹角为θ，下列判断正确的是A ．光线一定在Q 的下表面发生全反射B ．光线一定能从Q 的下表面射出，出射光线与下表面的夹角一定等于θC ．光线一定能从Q 的下表面射出，出射光线与下表面的夹角一定大于θD ．光线一定能从Q 的下表面射出，出射光线与下表面的夹角一定小于θ解析：光由P 进入Q 时垂直界面，故传播方向不改变，在Q 中的入射角等于P 中的折射角，11sin P C n =，21sin Q C n =，P Q n n >，∴12C C <，光线在P 中的折射角小于临界角，故在Q 中不会发生全反射,又sin sin i n r=，故从Q 中射出时折射角小于射入P 的入射角，即出射光线与下表面夹角大于θ，正确选项为：C 。

物理选修3-4光学知识点光的直线传播.光的反射一、光源1.定义：能够自行发光的物体.2.特点：光源具有能量且能将其它形式的能量转化为光能，光在介质中传播就是能量的传播.二、光的直线传播1.光在同一种均匀透明的介质中沿直线传播，各种频率的光在真空中传播速度：C=3xi08m/s；各种频率的光在介质中的传播速度均小于在真空中的传播速度，即v<C。

说明：①直线传播的前提条件是在同一种介质，而且是均匀介质。

否则，可能发生偏折。

如从空气进入水中(不是同♦♦♦♦♦一种介质)；“海市蜃楼”现象(介质不均匀)。

②同一种频率的光在不同介质中的传播速度是不同的。

不同频率的光在同一种介质中传播速度一般也不同。

在同一种介质中，频率越低的光其传播速度越大。

根据爱因斯坦的相对论光速不可能超过Co③当障碍物或孔的尺寸和波长可以相比或者比波长小时，发生明显的衍射现象，光线可以偏离原来的传播方向。

④近年来(1999-2001年)科学家们在极低的压强(10-9Pa)和极低的温度(10-9K)下，得到一种物质的凝聚态,光在其中的速度降低到17m/s,甚至停止运动。

2.本影和半影(1)影：影是自光源发出并与投影物体表面相切的光线在背光面的后方围成的区域.(2)本影：发光面较小的光源在投影物体后形成的光线完全不能到达的区域.(3)半影：发光面较大的光源在投影物体后形成的只有部分光线照射的区域.(4)日食和月食：人位于月球的本影内能看到日全食，位于月球的半影内能看到日偏食，位于月球本影的延伸区域(即“伪本影”)能看到日环食.当地球的本影部分或全部将月球反光面遮住，便分别能看到月偏食和月全食.具体来说：若图中的P是月球，则地球上的某区域处在区域A内将看到日全食；处在区域或C内将看到日偏食；处在区域D内将看到日环食。

若图中的P是地球，则月球处在区域内将看到月全食；处在区域B或C内将看到月偏食；由于日、月、地的大小及相对位置关系决定看月球不可能运动到区域D内，所以不存在月环食的自然光现象。

高中物理选修3-4知识点光的干涉、衍射和偏振1）光的干涉现象：是波动特有的现象，由托马斯•杨首次观察到。

（1）在双缝干涉实验中，条纹宽度或条纹间距：λdL x =∆ L ：屏到挡板间的距离，d ：双缝的间距，λ：光的波长，△x ：相邻亮纹（暗纹）间的距离（2）图象特点：中央为明条纹，两边等间距对称分布明暗相间条纹。

红光（λ最大）明、暗条纹最宽，紫光明、暗条纹最窄。

白光干涉图象中央明条纹外侧为红色。

2）光的颜色、色散A 、薄膜干涉（等厚干涉）：图象特点：同一条亮（或暗）条纹上所对应薄膜厚度完全相等。

不同λ的光做实验，条纹间距不同单色光在肥皂膜上（上薄下厚）形成水平状明暗相间条纹B 、薄膜干涉中的色散⑴、各种看起来是彩色的膜，一般都是由于干涉引起的⑵、原理：膜的前后两个面反射的光形成的⑶、现象：同一厚度的膜，对应着同一亮纹（或暗纹）⑷、厚度变化越快，条纹越密白光入射形成彩色条纹。

C 、折射时的色散⑴光线经过棱镜后向棱镜的底面偏折。

折射率越大，偏折的程度越大⑵不同颜色的光在同一介质中的折射率不同。

同一种介质中，由红光到紫光，波长越来越短、折射率越来越大、波速越来越慢3）光的衍射：单缝衍射图象特点：中央最宽最亮；两侧条纹不等间隔且较暗；条纹数较少。

（白光入射为彩色条纹）。

光的衍射条纹：中间宽，两侧窄的明暗相间条纹（典例：泊松亮斑）共同点：同等条件下，波长越长，条纹越宽4）光的偏振：证明了光是横波；常见的光的偏振现象：摄影，太阳镜，动感投影片，晶体的检测，玻璃反光⑴偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片。

⑵当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变。

当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振片时要弱。

当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零。

⑶只有横波才有偏振现象。

⑷光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强度E 所引起的，因此常将E 的振动称为光振动。

高中物理选修3-4光的干涉和衍射题型1（光的干涉——双缝干涉）1、光的波动性17世纪惠更斯提出的波动说，认为光是在空间传播的某种波。

19世纪初，人们成功地观察到了光的干涉和衍射现象，从而证明了波动说的正确性。

2、产生光的干涉现象的条件只有由想干波源（即振动情况完全相同的光源）发出的光，才能产生光的干涉现象，在屏上出现稳定的亮暗相间的条纹。

3、光的干涉现象证明了光是一种波光的颜色由光的频率决定。

红光频率最小，在真空中波长最长，紫光频率最大，在真空中波长最短。

由红到紫频率逐渐增大，在真空中波长逐渐减小。

在同种介质中不同频率的可见光折射率不同，介质对频率高的折射率大。

对红光折射率最小，对紫光折射率最大，红光传播速度最大，紫光传播速度最小。

在不同介质中传播速度不同，但频率保持不变，波长变化。

波长、波速和频率的关系是。

由光在真空中、介质中光的传播速度、波长、频率间的关系、得：，而，所以同一色光在真空中波长和介质中波长的关系是。

3、双缝干涉（1）双缝干涉的原理使太阳光或某种单色光，通过一个具有单一狭缝的挡板，成为线光源，再让这一束光射到另一个具有相隔很近的两条狭缝的挡板上，而单缝到两条狭缝的距离相等，通过双缝的两束光就成了相干光源（即频率相同的两束光），当它们相遇在屏幕上时，相互叠加就形成了稳定的干涉条纹。

（2）双缝干涉的规律双缝干涉的实验装置如图所示，用、表示双缝，它们之间的距离为d，双缝到屏幕之间的距离为L，屏幕上某一点P（或Q）到双缝的距离分别为、，则通过双缝、的光到达屏幕上P（或Q）点的距离差就是：。

①若、光振动情况完全相同，则符合，（n=0、1、2、3……）时，出现亮条纹；②若符合，（n=0、1、2、3……）时，出现暗条纹。

相邻亮条纹（或相邻暗条纹）之间的中央间距为。

（3）双缝干涉的现象利用白光做实验，在屏幕上得到的是彩色的干涉条纹；如果利用单色光做实验，则在屏幕上得到阴暗相间的干涉条纹。

其原因就是：白光是由其中不同的单色光组成，每一种单色光所形成的条纹间距各不相同，红光最大，紫光最小，各种色光的干涉条纹叠加起来时，不能相互重叠，就得到了彩色的干涉条纹。

人教版高中物理选修3-4知识点梳理重点题型（常考知识点）巩固练习光的衍射、偏振、色散、激光【学习目标】1．了解光的衍射现象及观察方法．2．理解光产生衍射的条件．3．知道几种不同衍射现象的图样．5．知道振动中的偏振现象，偏振是横波特有的性质．6．明显偏振光和自然光的区别．7．知道光的偏振现象及偏振光的应用．8．知道光的色散、光的颜色及光谱的概念．9．理解薄膜干涉的原理并能解释一些现象．10．知道激光和自然光的区别．11．了解激光的特点和应用．【要点梳理】要点一、光的衍射1．三种衍射现象和图样特征(1)单缝衍射．①单缝衍射现象．如图所示，点光源S 发出的光经过单缝后照射到光屏上，若缝较宽，则光沿着直线传播，传播到光屏上的AB 区域；若缝足够窄，则光的传播不再沿直线传播，而是传到几何阴影区，在AA BB ''、区还出现亮暗相间的条纹，即发生衍射现象．要点诠释：衍射是波特有的一种现象，只是有的明显，有的不明显而已．②图样特征．单缝衍射条纹分布是不均匀的，中央亮条纹与邻边的亮条纹相比有明显的不同：用单色光照射单缝时，光屏上出现亮、暗相间的衍射条纹，中央条纹宽度大，亮度也大，如图所示，与干涉条纹有区别．用白光照射单缝时，中间是白色亮条纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，最远离中央的是红光．(2)圆孔衍射．①圆孔衍射的现象．如图甲所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光屏上出现图乙中所示的情形，无衍射现象发生；当挡板AB上的圆孔很小时，光屏上出现图丙中所示的衍射图样，出现亮、暗相间的圆环．②图样特征．衍射图样中，中央亮圆的亮度大，外面是亮、暗相间的圆环，但外围亮环的亮度小，用不同的光照射时所得图样也有所不同，如果用单色光照射时，中央为亮圆，外面是亮度越来越暗的亮环．如果用白光照射时，中央亮圆为白色，周围是彩色圆环．(3)圆板衍射．在1818年，法国物理学家菲涅耳提出波动理论时，著名的数学家泊松根据菲涅耳的波动理论推算出圆板后面的中央应出现一个亮斑，这看起来是一个荒谬的结论，于是在同年，泊松在巴黎科学院宣称他推翻了菲涅耳的波动理论，并把这一结果当作菲涅耳的谬误提了出来但有人做了相应的实验，发现在圆板阴影的中央确实出现了一个亮斑，这充分证明了菲涅耳理论的正确性，后人把这个亮斑就叫泊松亮斑．小圆板衍射图样的中央有个亮斑——泊松亮斑，图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而减小．2．衍射光栅(1)构成：由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器．(2)特点：它产生的条纹分辨程度高，便于测量．(3)种类：⎧⎨⎩透射光栅反射光栅．3．衍射现象与干涉现象的比较4．三种衍射图样的比较如图所示是光经狭缝、小孔、小圆屏产生的衍射图样的照片．由图可见：(1)光经不同形状的障碍物产生的衍射图样的形状是不同的．(2)衍射条纹的间距不等．(3)仔细比较乙图和丙图可以发现小孔衍射图样和小圆屏衍射图样的区别：①小圆屏衍射图样的中央有个亮斑——著名的“泊松亮斑”；②小圆屏衍射图样中亮环或暗环间距随着半径的增大而减小，而圆孔衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而增大；③乙图背景是黑暗的，丙图背景是明亮的．5．光的直线传播是一种近似的规律光的直线传播是一种近似的规律，具体从以下两个方面去理解：(1)多数情况下，光照到较大的障碍物或小孔上时是按沿直线传播的规律传播的，在它们的后面留下阴影或光斑．如果障碍物、缝或小孔都小到与照射光的波长差不多(或更小)，光就表现出明显的衍射现象，在它们的后面形成泊松亮斑、明暗相间的条纹或圆环．(2)光是一种波，衍射是它基本的传播方式，但在一般情况下，由于障碍物都比较大(比起光的波长来说)，衍射现象很不明显．光的传播可近似地看做是沿直线传播．所以，光的直线传播只是近似规律．要点二、光的偏振1．自然光和偏振光(1)自然光：从普通光源直接发出的自然光是无数偏振光的无规则集合，所以直接观察时不能发现光强偏向哪一个方向．这种沿着各个方向振动的光波强度都相同的光叫自然光．自然光介绍：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。

高中物理选修3-4光的干涉和衍射知识点复习总结题型复习总结同步巩固练习高中物理选修3-4光的干涉和衍射题型1（光的干涉——双缝干涉）1、光的波动性17世纪惠更斯提出的波动说，认为光是在空间传播的某种波。

19世纪初，人们成功地观察到了光的干涉和衍射现象，从而证明了波动说的正确性。

2、产生光的干涉现象的条件只有由想干波源（即振动情况完全相同的光源）发出的光，才能产生光的干涉现象，在屏上出现稳定的亮暗相间的条纹。

3、光的干涉现象证明了光是一种波光的颜色由光的频率决定。

红光频率最小，在真空中波长最长，紫光频率最大，在真空中波长最短。

由红到紫频率逐渐增大，在真空中波长逐渐减小。

在同种介质中不同频率的可见光折射率不同，介质对频率高的折射率大。

对红光折射率最小，对紫光折射率最大，红光传播速度最大，紫光传播速度最小。

在不同介质中传播速度不同，但频率保持不变，波长变化。

波长、波速和频率的关系是。

由光在真空中、介质中光的传播速度、波长、频率间的关系、得：，而，所以同一色光在真空中波长和介质中波长的关系是。

3、双缝干涉（1）双缝干涉的原理使太阳光或某种单色光，通过一个具有单一狭缝的挡板，成为线光源，再让这一束光射到另一个具有相隔很近的两条狭缝的挡板上，而单缝到两条狭缝的距离相等，通过双缝的两束光就成了相干光源（即频率相同的两束光），当它们相遇在屏幕上时，相互叠加就形成了稳定的干涉条纹。

（2）双缝干涉的规律双缝干涉的实验装置如图所示，用、表示双缝，它们之间的距离为d，双缝到屏幕之间的距离为L，屏幕上某一点P（或Q）到双缝的距离分别为、，则通过双缝、的光到达屏幕上P（或Q）点的距离差就是：。

①若、光振动情况完全相同，则符合，（n=0、1、2、3……）时，出现亮条纹；②若符合，（n=0、1、2、3……）时，出现暗条纹。

相邻亮条纹（或相邻暗条纹）之间的中央间距为。

（3）双缝干涉的现象利用白光做实验，在屏幕上得到的是彩色的干涉条纹；如果利用单色光做实验，则在屏幕上得到阴暗相间的干涉条纹。

疱丁巧解牛知识·巧学一、激光的概述激光器的发明是20世纪中的重大科技成就.激光的高亮度、单色性、相干性，使它自1958年问世以来，在短短几十年中就得到了迅速的发展.现在，激光技术已在工农业生产、医疗卫生、通信、军事、文化艺术、能源等许多方面获得了重要应用.要点提示激光是一种特殊的光，自然界中的发光体不能发出激光.二、激光的几个特点1.激光是人工产生的相干光激光的频率单一，相干性非常好，颜色特别纯.用激光做衍射、干涉实验，效果特别好，激光可以像无线电波那样进行调制，用来传递信息，光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物.2.激光束的平行度和方向性非常好利用激光的这一特点，可以根据发射与返回的时间间隔，测量超远距离.还可以利用激光平行度好的特点刻制光盘，这种光盘所记录的信息密度高.3.激光的强度大，亮度高激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，可使被照射物体在不到千分之一秒的时间内产生几千万度的高温.激光在医疗上可以充当手术刀切除肿瘤，“焊接”剥落的视网膜；还可以充当武器给对方致命一击.联想发散激光的用途很广，各国科学家正致力于这方面的研究，相信不远的将来，激光会有更大的用武之地.三、全息照相1.基本概念全息照相：能同时记录光波的振幅与位相的照相.全息记录：能使物体各点发出的光波的振幅与位相同时记录下来.全息再现：能使物体各点发出的光波的振幅与位相同时再出现.2.全息照相的原理全息照相与普通照相不同，从它的照片可以看到三维的图象，而普通的照片看到的图象是平面二维的.用于普通照相的感光胶片只能记录物体上各个点发出的光的强度（振幅），而全息照相能够把物体各点发出的光波的振幅与位相同时记录下来，并使之再现，则当这些光波被人眼接收时，眼中的图象将和直接观看物体一样是三维的.深化升华全息照相是利用了激光的相干性、激光的平行度好以及激光的大强度的特点.典题·热题知识点一激光例1关于激光，下列说法正确的是（）A.激光是用人工方法激发出的一种特殊的光B.自然界中某些天然物体也可以发出激光C.激光可以像刀子一样切除肿瘤D.由于激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象解析：激光是用人工方法激发的一种特殊的光，A项正确，B项错误.激光具有方向性好、亮度高、能量强等特点，可以像刀子一样切除肿瘤，C项正确，激光是一种电磁波，只要是电磁波就能发生衍射现象，D项错误.答案：AC方法归纳 了解激光的特性和应用.激光的特点是频率单一、相干性好，用来像无线电波那样进行调制传递信息；平行度高、方向性好，用来测量超远距离、刻制光盘；亮度高、强度大，用来充当手术刀切除肿瘤. 知识点二 激光的应用例2在演示双缝干涉的实验时，常用激光做光源，这主要是应用激光的什么特性？（ ） A.亮度高 B.平行性好 C.单色性好 D.波动性好解析：频率相同的两束光相遇才能发生干涉，激光的单色性好，频率单一，通过双缝时能够得到两束相干光.故本题的正确选项是C 项. 答案：C巧解提示 由波发生干涉的条件是频率相同相差恒定的波，以及激光的单色性好，频率单一的特点，很快得出正确选择.例3如图13-8-1所示，激光液面控制仪的原理是：固定一束激光AO 以入射角i 照射液面，反射光OB 射到水平光屏上，屏上用光电管将光讯号变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面高度.如果发现光点在屏上向右移动了s 的距离射到B′点，由此可知液面降低了___________________.图13-8-1解析：如图13-8-1所示，入射光方向不变，则i 不变，而O′B′平行于OB.设液面降了h ，据几何关系可得：h=2scoti. 答案：2s coti 方法归纳 作出几何光路图，由光的反射规律和激光的特性可求出结果，从而理解激光液面控制仪的原理.知识点三 光导纤维例4由于激光是亮度高、平行度好、单色好的相干光，所以光导纤维中用激光作为信息高速传输的载体.要使射到粗细均匀的圆形光导纤维一个端面上的激光束都能从另一个端面射出，而不会从侧壁“泄漏”出来，光导纤维所用材料的折射率至少应为多大？解析：要保证不会有光线从侧面跑出来，其含义是不管入射角多大都能在侧壁发生全反射，令入射角等于90°，再由折射定律和全反射临界角公式、几何关系就可以求出材料的折射率. 答案：设激光束在光导纤维端面的入射角为i ，折射角为α.折射光线射向侧面时的入射角为β，如图13-8-2所示.图13-8-2由折射定律：n=sin sin i由几何关系：α+β=90° si nα=cosβ由全反射临界角的公式：sinβ=n1 cosβ=211n -要保证从端面射入的任何光线都能发生全反射，应有i=90°，sini=1.故 n=αsin sin i =βsin sin i=2111n -=12-n n解得n=2光导纤维的折射率应为n≥2.误区警示 本题一般在解答中存在的问题有：一是不会对光线变化过程进行分析，当入射角i 从零逐渐增大的过程中，折射角α也增大，折射光线入射到壁的入射角β是减小的.如果当i 增大到90°时，仍有β大于等于临界角，题目要求就能满足，其临界条件是i=90°，β=arcsin n1.找不出这个条件，就无法入手解答.二是仅从全反射的条件出发，由sinβ=n1，直接得出n=βsin 1，不知道β此时是未知量. 问题·探究 交流讨论探究问题 激光到底是一种什么样的光，它为什么有这么大的用途呢? 探究过程： 刘涛：激光是从物质的原子中发射出来的，是受激材料的所有受激原子或分子从高能级跃迁到低能级，发射同一频率和同相位的大量光子，以光子的形式把能量发射出去.而普通的光源，如白炽灯，灯丝中的每个原子在什么时刻发光，朝哪个方向发光，都是不确定的，发出的频率也不一样，这样的光在叠加时，一会儿在空间的某点相互加强，一会儿又在这点相互削弱，不能形成稳定的亮区和暗区，所以不能发生干涉，而激光是一种人工产生的相干光.王小华：高度的平行性：激光是几乎不发散地前进，因此它可以发射很远而不发散，所以它能够保持它的能量.高度的单色性：由于激光通常是在极窄的频率范围之内，所以颜色几乎是完全单一的，它的单色性是比较好的单色光的104—107倍.很高的亮度：因为激光的能量高和方向集中，所以亮度很强，目前大功率激光器的单色亮度是太阳光的单色亮度的1016—1019倍.李东：高度的相干性：激光的频率或单色性相同，相位也相同，所以极易产生干涉现象. 高的光子简并度：大功率激光器发出的激光，比可见光的简并度大1017—1019倍（简并度是同一量子态内性质相同的光子数）.探究结论:由于激光具有以上特性，所以激光常用于工业的切割和打孔，医疗上的手术刀，军事上的激光枪和激光炮，通讯上的光纤通信，农业上的激光育种等等.实验论证探究问题自第一台红宝石激光器以来，各种各样的激光器相继问世，它们可以产生不同功率、不同波长的激光，激光有哪些特性呢？探究过程:实验原理：利用激光和普通光源进行对比探究激光的特性.实验器材：激光笔一支手电筒一个实验过程：1.同时让激光束和手电筒光束射到空气中，观察在传播方向、颜色、亮度等方面有什么不同.手电筒光束分散，而激光束高度平行；光传播很远一段距离后，手电筒光束发散得很开，而激光的发散很小.2.同时让激光束和手电筒光束经过三棱镜折射后的传播情况，观察在传播方向、颜色、亮度等方面有什么不同.手电筒光会发生色散，而激光不会产生色散；手电筒光经过三棱镜后很暗，而激光仍然很亮.探究结论:激光的颜色是单一的，传播方向性好，具有高度的平行性，亮度高，能量大.疱丁巧解牛知识·巧学一、简谐运动的回复力1.定义：振动物体偏离平衡位置后，所受到的使它回到平衡位置的力叫做回复力.回复力是根据力的效果命名的，它可以是一个力，也可以是多个力的合力，还可以由某个力的分力提供.例如：如图11-3-1，水平方向的弹簧振子，弹力充当回复力.如图11-3-2所示，竖直方向的弹簧振子弹力和重力的合力充当回复力.如图11-3-3，m随M一起振动，m 的回复力是静摩擦力.图11-3-1 图11-3-2 图11-3-3深化升华回复力是根据力的作用效果命名的，它可以是弹力，也可以是其他力（包括摩擦力），或几个力的合力或某个力的分力.进行受力分析时，不要凭空多画一个力——回复力. （1）回复力的大小：与偏离平衡位置的位移大小成正比.（2）回复力的方向：总是指向平衡位置.联想发散位移方向总是背离平衡位置，回复力方向总是指向平衡位置，所以回复力的方向总是与位移方向相反.（3）回复力的效果：总是使质点回到平衡位置.2.简谐运动的动力学特征回复力F=-kx,即回复力的大小跟位移大小成正比，“-”号表示回复力与位移的方向相反.深化升华（1）如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，则质点的运动就是简谐运动.（2）回复力F=-kx中的k是比例系数，并非弹簧的劲度系数，其值由振动系统决定，对水平弹簧振子，回复力仅由弹簧弹力提供，k即为劲度系数，由弹簧决定，与振幅无关，其单位是N/m.（3）回复力为零合外力不为零（如沿圆弧振动时，物体经平衡位置回复力为零，但合外力不为零）.3.简谐运动的运动学特征：a=-mkx . 简谐振动是一种变加速的往复运动，“—”号表示加速度a 方向与位移x 方向相反. 4.在简谐运动中，位移、回复力、加速度和速度的变化关系. 如下表所示（参照图11-3-4）：深化升华 “端点”是运动的转折点，速度必定为零，平衡位置时速度最大. 学法一得 （1）振动中的位移ｘ都是以平衡位置为起点的，方向总是从平衡位置指向末位置；（2）加速度a 的变化与回复力的变化是一致的，位移、回复力、加速度三个物理量同步变化，与速度的变化步调相反. 二、简谐运动的能量1.概述：简谐运动的能量：做简谐运动的物体在振动中经过某一位置时所具有的势能和动能之和，称为简谐运动的能量.2.做简谐运动的物体能量的变化规律：只有动能和势能的相互转化，机械能守恒.振动过程是一个动能和势能不断转化的过程.如图11-3-5所示的水平弹簧振子，振子在AB 之间往复运动，在一个周期内的能量转化过程是：图11-3-5A→O 弹力做正功，弹性势能转化为动能； O→B 弹力做负功，动能转化为弹性势能； B→O 弹力做正功，弹性势能转化为动能； O→A 弹力做负功，动能转化为弹性势能.不考虑阻力，弹簧振子振动过程中只有弹力做功，在任意时刻的动能与势能之和不变，即机械能守恒.联想发散 对简谐运动来说，一旦供给系统一定的能量，使它开始振动，它就以一定的振幅永不停息地持续振动，简谐运动是一种理想化的振动.3.简谐运动的机械能由振幅决定.简谐运动中的能量跟振幅有关，振幅越大，振动的能量越大.在简谐运动中，振动的能量保持不变，所以振幅保持不变，只要没有能量损耗，它将永不停息地振动下去，因此简谐运动又称等幅振动.要点提示实际运动都有一定的能量损耗，所以简谐运动是一种理想化的振动.深化升华振幅是描述振动强弱的物理量，也是简谐运动的物体能量大小的标志，是描述简谐运动能量的特征物理量.4.在振动一个周期内，动能和势能间完成两次周期性变化，经过平衡位置时动能最大，势能最小；经过最大位移处时，势能最大，动能最小.振动势能可以是重力势能（例如单摆），可以是弹性势能（例如水平方向振动的弹簧振子），也可以是重力势能和弹性势能之和（例如沿竖直方向振动的弹簧振子）.深化升华和以前学习势能时一样都要选取零势能位置.我们约定振动势能以平衡位置为零势能位置.典题·热题知识点一简谐运动过程中基本物理量的变化例1弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中( )A.振子所受的回复力逐渐增大B.振子的位移逐渐增大C.振子的速度逐渐减小D.振子的加速度逐渐减小解析：振子位移是指由平衡位置指向振动物体所在位置的位移，因而向平衡位置运动时位移逐渐减小，而回复力与位移成正比，故回复力也减小，由牛顿第二定律a=F/m得，加速度也减小，物体向着平衡位置运动时，回复力与速度方向一致，故物体的速度逐渐增大，正确答案选D.答案：D方法归纳分析回复力变化时，首先要弄清回复力的来源，是由哪些因素引起的，由哪些力构成，如本题是F=-kx.例2如图11-3-6所示为某一质点的振动图象，由图象可知在t1和t2两时刻，质点的速度v1、v2，加速度a1、a2的正确关系为( )图11-3-6A.v1＜v2，方向相同B.v1＜v2，方向相反C.a1＞a2，方向相同D.a1＞a2，方向相反解析：在t1时刻质点向下向平衡位置运动，在t2时刻质点向下远离平衡位置运动，所以v1与v2的方向相同，但由于在t1时刻质点离平衡位置较远，所以v1＜v2，a1＞a2；质点的加速度方向总是指向平衡位置的，因而可知在t1时刻加速度方向向下，在t2时刻加速度方向向上.正确选项为A、D.答案：AD巧解提示处理图象问题时一定要把图象还原为质点的实际振动过程来分析，图象不是振动问题的运动轨迹.知识点二 简谐运动的能量例3 如图11-3-7所示，一弹簧振子在A 、B 间做简谐运动，平衡位置为O ，已知振子的质量为M ，若振子运动到B 处时将一质量为m 的物体放在M 的上面，且m 和M 无相对运动而一起运动，下述正确的是（ ）图11-3-7A.振幅不变B.振幅减小C.最大动能不变D.最大动能减少解析：当振子运动到B 点时，M 的动能为零，放上m ，系统的总能量为弹簧所储存的弹性势能E p ，由于简谐运动过程中系统的机械能守恒，即振幅不变，故A 选项正确，当M 和m 运动至平衡位置O 时，M 和m 的动能和即为系统的总能量，此动能最大，故最大动能不变，C 选项正确. 答案：AC方法归纳 分析简谐运动的能量问题，要弄清运动质点的受力情况和运动的情况，弄清是什么能之间的转化及转化关系等.例4 做简谐运动的弹簧振子，振子质量为m ，最大速度为v ，则下列说法正确的是（ ） A.从某时刻算起，在半个周期的时间内，回复力做的功一定为零 B.从某时刻算起，在半个周期的时间内，回复力做的功可能是零到21mv 2之间的某一个值 C.从某一时刻算起，在半个周期的时间内，速度变化量一定为零D.从某一时刻算起，在半个周期的时间内，速度变化量的大小可能是零到2v 之间的某一值 解析：振子在半个周期内刚好到达与初位置关于平衡位置对称的位置，两位置速度大小相等，故由动能定理知，回复力做的功一定为零，则A 选项正确，B 选项错误；但由于速度反向（初位置在最大位移处时速度均为零），所以在半个周期内速度变化量的大小为初速度大小的两倍，因此在半个周期内速度变化量大小应为0到2v 之间的某个值，则C 选项错，D 选项正确. 答案：AD方法归纳 简谐运动过程中回复力为变力，因此求回复力的功应选择动能定理；由于速度变化量与速度均为矢量，故计算时应特别注意方向. 知识点三 简谐运动与力学的综合例5 如图11-3-8所示，一质量为M 的无底木箱，放在水平地面上，一轻质弹簧一端悬于木箱的上边，另一端挂着用细线连接在一起的两物体A 和B ，m A =m B =m ，剪断A 、B 间的细线后，A 做简谐运动，则当A 振动到最高点时，木箱对地面的压力为____________________.图11-3-8解析：本题考查简谐运动的特点及物体受力情况的分析.剪断细线前A 的受力情况：重力：mg ，向下；细线拉力：F 拉=mg ，向下；弹簧对A 的弹力：F=2 mg ，向上.此时弹簧的伸长量为Δx=k F =kmg 2. 剪断细线后，A 做简谐运动，其平衡位置在弹簧的伸长量为Δx=kmg处，最低点即刚剪断细线时的位置，离平衡位置的距离为kmg，由简谐运动的特点知最高点离平衡位置的距离也为kmg，所以最高点的位置恰好在弹簧的原长处，此时弹簧对木箱作用力为零，所以此时木箱对地面的压力为Mg. 答案：Mg方法归纳 在一些力学综合题目的处理中，如果能充分考虑简谐运动的对称性，可收到事半功倍的效果.例6如图11-3-9所示，A 、B 叠放在光滑水平地面上，B 与自由长度为L 0的轻弹簧相连，当系统振动时，A 、B 始终无相对滑动，已知m A =3m ，m B =m ，当振子距平衡位置的位移x=2L 时系统的加速度为a ，求A 、B 间摩擦力F f 与位移x 的函数关系.图11-3-9解析：设弹簧的劲度系数为k ，以A 、B 整体为研究对象，系统在水平方向上做简谐运动，其中弹簧的弹力作为系统的回复力，所以对系统运动到距平衡位置20L 时有：k 20L=(m A m B a ，由此得k=8L m a. 当系统的位移为x 时，A 、B 间的静摩擦力为F f ，此时A 、B 具有共同加速度a′，对系统有：kx=（m A +m B ）a′ ① k=08L m a ，a′=02L ax. ② 对A 有：F f =m A a′. ③ ②代入③得,F f =6L m ax. 答案：F f =6L m ax. 方法归纳 本题综合考查了受力分析、胡克定律、牛顿定律和回复力等概念，解题关键是合理选取研究对象，在不同的研究对象中回复力不同.此题最后要求把摩擦力F f 与位移x 的关系用函数来表示，要将物理规律与数学有机结合. 问题·探究交流讨论探究问题 简谐运动图象有哪些应用？ 探究过程:张晴：可以确定振动物体在任一时刻的位移.李小鹏：确定振动的振幅.图象中最大位移的绝对值就是振幅.王冬：确定振动的周期和频率.振动图象上一个完整的正弦（或余弦）图形在时间轴上拉开的“长度”表示周期.刘霞：确定各时刻质点的振动方向.某时刻质点的振动方向的判断，可以根据下一时刻质点的位置进行判断.赵军：比较不同时刻质点加速度的大小和方向.加速度的大小可以根据位移的大小进行比较，方向始终指向平衡位置.探究结论:任一时刻的位移，振幅，周期；各时刻质点的振动方向；比较不同时刻质点加速度的大小和方向. 思维发散探究问题 怎样判断一个振动是否为简谐运动? 探究思路：分析一个振动是否为简谐运动，关键是判断它的回复力是否满足其大小与位移成正比，方向总与位移方向相反.证明思路为：确定物体静止时的位置——即平衡位置.考查振动物体在任一点受到回复力的特点是否满足：F=-kx.具体处理时可以先找力与位移大小关系，再说明方向关系，也可以先规定正方向同时考虑大小与方向关系. 还要知道F=-kx 中的k 是个比例系数，是由振动系统本身决定的，不仅仅是指弹簧的劲度系数，关于这点，在学过本章的第四节“单摆”后可以理解得更清楚一些. 证明一个振动是否是简谐运动，还可从运动学角度看其加速度a 是否满足a=-mkx，或从位移与时间的关系是否符合正弦规律来判断. 探究结论:方法一：（动力学角度）回复力是否满足其大小与位移成正比，方向总与位移方向相反.方法二：（运动学角度）1.从位移与时间的关系看是否符合正弦规律；2.看位移时间图象是否为正弦曲线.。

高中物理选修34知识点总结及讲义高中物理选修34知识点总结及讲义一、知识点总结1、光的折射和反射：理解光的折射和反射的基本原理，包括入射角、折射角、反射角等概念。

掌握斯涅尔定律的应用，了解透明介质和不透明介质的折射率。

2、光的波动性和粒子性：掌握光的波动性和粒子性的基本概念，了解光的双重性质。

理解波长和频率的关系，掌握光速不变原理。

3、光学仪器：了解各种光学仪器的原理和使用方法，如凸透镜、凹透镜、显微镜、望远镜等。

4、光的干涉和衍射：掌握光的干涉和衍射的基本原理，了解干涉和衍射的产生条件。

理解波动叠加的概念，掌握干涉和衍射的实验应用。

5、光的偏振：理解光的偏振现象和偏振原理，掌握偏振片的原理和使用方法。

了解偏振的应用，如3D电影技术。

二、讲义1、光的折射和反射（1）光的折射：当光从一种介质射向另一种介质时，光的传播方向会发生改变，这种现象称为光的折射。

折射角是由折射定律定义的，入射角和折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。

（2）光的反射：当光遇到介质表面时，一部分光会被反射回去，这种现象称为光的反射。

反射角是由反射定律定义的，入射角和反射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。

（3）应用案例分析：潜水镜、光纤通信等。

2、光的波动性和粒子性（1）光的波动性：光是一种波，具有波动性。

波长和频率是描述光波的两个基本物理量。

光速是光波传播的速度，光速不变原理是指在真空中光速是一个恒定值，与观察者的运动状态无关。

（2）光的粒子性：光不仅具有波动性，还具有粒子性。

光子是光的基本粒子，其能量与频率成正比，与波长成反比。

光在传播过程中表现为波动性，但在与物质相互作用时表现为粒子性。

（3）应用案例分析：光电效应、激光等。

3、光学仪器（1）凸透镜：凸透镜是一种常见的光学仪器，具有汇聚光线的作用。

平行于主轴的光线经过凸透镜后会汇聚于一点，这个点称为焦点。

焦距是凸透镜的一个基本参数，它表示光线从凸透镜到焦点的距离。

（2）凹透镜：凹透镜也是一种常见的光学仪器，具有发散光线的作用。

光13.1第一课时光的反射和折射一、反射定律和折射定律折射定律：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，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sinθ1＝n12sinθ2注意：光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化，但并非一定要变化，当光垂直界面入射时光的传播方向就不变。

在光的折射现象中，光路可逆。

二、折射率(1)物理意义:反映介质的光学性质的物理量。

(2)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，简称折射率，即n＝sinθ1sinθ2(3)决定因素：介质的折射率是反应介质的光学性质的物理量，它的大小由介质本身（与介质的密度无关）及光的性质共同决定。

(4)对折射率的理解①关于正弦值:当光由真空中射入某种介质中，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但正弦值之比是一个常数。

②关于常数n:入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数，但不同介质具有不同的常数，说明常数反映着该介质的光学特性。

③光传播速度:介质的折射率n跟光在其中的传播速度v有关，即n＝cv，由于光在真空中的传播速率c大于光在任何介质中的传播速率v，所以任何介质的折射率n都大于1.“相对折射率”和“绝对折射率”光从介质1射入介质2时，入射角θ1与折射角θ2的正弦之比叫做介质2对介质1的相对折射率，通常用n12表示。

若介质1是真空，则介质2相对真空的折射率叫做该介质的绝对折射率，通常用n表示。

设介质1绝对折射率为n1，介质2的绝对折射率为n2，则n12 ＝sinθ1sinθ2＝v1v2＝v1cv2c＝1n11n2＝n2n1,所以n1v1＝n2v2或n1sinθ1＝n2sinθ2三、几种反射现象与反射定律1.平面镜成像平面镜成像特点是像与物对称于镜面。

等大、正立、分居镜面两侧。

成像原理是光的反射定律，成像规律是对称性。

2.镜面反射：以平面镜为例，每条入射光线都遵循光的反射定律，由于它们的法线互相平行，故不改变光束的性质。

高中物理选修3-4知识点光的干涉、衍射和偏振1）光的干涉现象：是波动特有的现象，由托马斯•杨首次观察到。

（1）在双缝干涉实验中，条纹宽度或条纹间距：λdL x =∆ L ：屏到挡板间的距离，d ：双缝的间距，λ：光的波长，△x ：相邻亮纹（暗纹）间的距离（2）图象特点：中央为明条纹，两边等间距对称分布明暗相间条纹。

红光（λ最大）明、暗条纹最宽，紫光明、暗条纹最窄。

白光干涉图象中央明条纹外侧为红色。

2）光的颜色、色散A 、薄膜干涉（等厚干涉）：图象特点：同一条亮（或暗）条纹上所对应薄膜厚度完全相等。

不同λ的光做实验，条纹间距不同单色光在肥皂膜上（上薄下厚）形成水平状明暗相间条纹B 、薄膜干涉中的色散⑴、各种看起来是彩色的膜，一般都是由于干涉引起的⑵、原理：膜的前后两个面反射的光形成的⑶、现象：同一厚度的膜，对应着同一亮纹（或暗纹）⑷、厚度变化越快，条纹越密白光入射形成彩色条纹。

C 、折射时的色散⑴光线经过棱镜后向棱镜的底面偏折。

折射率越大，偏折的程度越大⑵不同颜色的光在同一介质中的折射率不同。

同一种介质中，由红光到紫光，波长越来越短、折射率越来越大、波速越来越慢3）光的衍射：单缝衍射图象特点：中央最宽最亮；两侧条纹不等间隔且较暗；条纹数较少。

（白光入射为彩色条纹）。

光的衍射条纹：中间宽，两侧窄的明暗相间条纹（典例：泊松亮斑）共同点：同等条件下，波长越长，条纹越宽4）光的偏振：证明了光是横波；常见的光的偏振现象：摄影，太阳镜，动感投影片，晶体的检测，玻璃反光⑴偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片。

⑵当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变。

当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振片时要弱。

当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零。

⑶只有横波才有偏振现象。

⑷光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强度E 所引起的，因此常将E 的振动称为光振动。

人教版高中物理选修3-4知识点梳理重点题型（常考知识点）巩固练习光 复习与巩固【学习目标】1．学会用光的折射、反射定律来处理有关问题．2．知道测定玻璃砖的折射率的操作步骤．3．了解相干光源，掌握产生干涉的条件．4．明确《用双缝干涉测量光的波长》实验原理．5．理解光产生衍射的条件．6．知道光的偏振现象及偏振光的应用．7．知道光的色散、光的颜色及光谱的概念．8．知道激光和自然光的区别及应用【知识网络】折射定律 c n v = 12sin sin n θθ= 实验：测定玻璃砖的折射率 光的折射 干涉图样：单色光是明暗相间、均匀分布的条纹 明暗条纹的产生条件：若0ϕ∆=，x k λ∆=出现明条纹；(21)2x k λ∆=+出现 暗条纹（012k =±±，，，） 条纹间距：L x d λ∆= 双缝干涉 复色光的双缝干涉产生色散 复色光的薄膜干涉产生色散及其应用 复色光通过三棱镜折射产生色散 光的色散 发生明显衍射的条件：孔或障碍物尺寸可以与光的波长相比，甚至比光的波长还小 衍射图样：要会与干涉图样区别 实例应了解单缝衍射、圆孔衍射、圆板衍射的特点 光的衍射 偏振光与自然光的区别 获取偏振光的两种方法：（1）用偏振片 （2）使反射光与折射光垂直，则它们都成为偏振光 偏振现象说明光是横波光的偏振 （1）光密介质→光疏介质 （2）入射角≥临界角光的全反射【要点梳理】要点一、测定水的折射率的五种方法1．插针法．原理：光的折射定律．方法：如图所示，取一方木板。

在板上画出互相垂直的两条线AB MN 、，从它们的交点O 处画直线OP （使45PON ∠︒＜），在直线OP 上P Q 、两点垂直插两枚大头针．把木板放入水中，使AB 与水面相平，MN 与水面垂直．在水面上观察，调整视线P 的像被Q 的像挡住，再在木板S T 、处各插一枚大头针，使S 挡住Q P 、的像，T 挡住S 及Q P 、的像．从水中取出木板，画出直线ST ，量出图中的角i r 、，则水的折射率sin sin n i r =／。