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高中物理选修3-4 光-教师版

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1.平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第Ⅲ现象存在沿y轴负方向的匀强电场，如图所示。

一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动，Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍。

粒子从坐标原点O离开电场进入电场，最终从x轴上的P点射出磁场，P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等。

不计粒子重力，为：（1）粒子到达O点时速度的大小和方向；（2）电场强度和磁感应强度的大小之比。

答案：（1）在电场中，粒子做类平抛运动，设Q点到x轴的距离为L，到y轴的距离为2L，粒子的加速度为a，运动时间为t,有①②④（2）设电场强度为E，粒子电荷量为q，质量为m，粒子在电场中受到的电场力为F，由牛顿第二定律可得F=ma ⑧又F=qE ⑨设磁场的磁感应强度大小为B，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R，所受的洛伦兹力提供向心力，有⑩由几何关系可知⑪联立①②⑦⑧⑨⑩⑪式得图M－13解：带电粒子在复合场中做匀速圆周运动，则重力和电场力平衡，洛伦兹力提供做圆周运动的向心力．(1)重力和电场力平衡，电场力方向向上，电场方向向下，则小球带负电，有mg＝Eq比荷＝.(2)粒子由a到b运动半周，由其受力方向根据左手定则可知磁场方向为垂直纸面向外，有qvB＝mmgh＝mv2L＝2R联立可得B＝＝.(3)小球从P开始，第四次经过边界MN共需时间为t＝3＋2＝3＋.光的折射解析：因为n＝1.4，所以根据sinC＝知临界角等于45°.光线垂直AB面射入，在AC面入射角为60°>45°，发生全反射．A错误．光线经AC面全反射后射到BC面时入射角为30°<45°，在该介面上既有反射现象又有折射现象，且折射角大于入射角，B、C错误．答案：D3.如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°。

己知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。

此玻璃的折射率为A．B．1.5 C． D．2解析：如图，为光线在玻璃球内的光路图．A、C为折射点，，所以，玻璃的折射率全反射4. 半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，OO′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ紧靠在玻璃砖的右侧且与MN垂直．一光束沿半径方向与OO′成θ=30°射向O 点，光屏PQ区域出现两个光斑．当θ逐渐增大到45°时，光屏上的两个光斑恰好变成一个．试求：①圆形玻璃砖材料的折射率n；②当光束沿半径方向与OO′成θ=30°射向O点时，光屏PQ区域两个光斑的距离．学科问题：1.对概念理解不清晰2.对公式的运用以及几何关系的结合不熟练学生问题：1.计算能力不达标1.光线由媒质A射向媒质A．B．C．D．考点：光的折射定律．专题：光的折射专题．分析：根据折射定律垂直于射向界面的光线不发生偏折，由光疏介质射向光密介质折射角变小．解答：A、垂直射向玻璃时，光线不发生偏折，到达玻璃底面时，若入射角大于临界角则发生反射，没有折射光线．故A有可能，A正确；B、由空气射向玻璃，时光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，没有折射光线．故B错误；C、若光线到达玻璃的底面时入射角小于临界角则同时发生折射和反射，但应该空气中的折射角大于玻璃中的入射角，故C错误；D、由空气射向玻璃时，同时发生折射和反射，但应该玻璃中的折射角小于空气中的入射角，故D错误．故选：A．n=，求屏分析：由折射定律求出折射角，由几何知识可求得屏MN上光斑与D的距离．解答：解：由折射定律得n==解得折射角r=60°又DO=2R故屏MN上光斑P与D的距离PD=DOtan30°=2R•=答：屏MN上光斑P与D的距离为．点评：本题首先要能正确作出光路图，并能正确应用几何关系和折射定律结合进行解题．4. 光线从空气射入玻璃砖，当入射角为60时，折射光线与发射光线恰好垂直。

求：光在该玻璃砖中传播速度是多少？(v=1.73×108m/s)解析：光在玻璃中的传播速度为1.光线从空气射入玻璃砖，所以，玻璃的折射率为2.已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按下面几种方式传播，可能发生全反射的是( )A．从水晶射入玻璃B．从水射入二硫化碳C．从玻璃射入水中D．从水射入水晶答案：C3. 半径为R的玻璃半圆柱体，横截面如图所示，圆心为O，两条平行单色红光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，光线1的入射点A为圆柱面的顶点，光线2的入射点为B，∠AOB＝60°，已知该玻璃对红光的折射率为n＝①求红光在玻璃中的传播速度为多大？②求两条光线经圆柱面和底面折射后的交点与O点的距离d;v=②如图所示，光线1不偏折．光线2入射角i＝60°.sin r＝＝，r＝30°，i′＝60°－r＝30°.sin r′＝nsin i′＝，r′＝60°，由正弦定理，得OC＝R，则d＝OC·tan 30°＝R.查漏补缺1.一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示．设玻璃对a、b的折射率分别为na和nb，a、b在玻璃中的传播速度分别为va和vb，则（）v=C、D由v=分析得到a光在玻璃中的传播速度小于b在玻璃中的传播速度，即有va＜vb．故C错误，D正确．故选A2.如图所示，AOB为扇形玻璃砖，一细光束照射到AO面上的C点，入射光线与AO面的夹角为30°，折射光线平行于BO边，圆弧的半径为R，C点到BO面的距离为，AD⊥BO，∠DAO=30°，光在空气中国的传播速度为c，求①玻璃砖的折射率及光线在圆弧面上出射时的折射角；②光在玻璃砖中传播的时间．【解答】解：①光路如图所示，由于折射光线CE平行于BO，因此光线在圆弧面上的入射点E到BO的距离也为，则光线在E点的入射角α满足sinα=，得：α=30°由几何关系可知，∠COE=90°，因此光线在C点的折射角为：r=30°由折射定律知，玻璃砖的折射率为：n===由于光线在E点的入射角为30°，根据折射定律可知，光线在E点的折射角为60°．CE==t==，光线在圆弧面上出射时的折射角是上的O点发生全反射，然后由CD面射出．已知OB段的长度l=6cm，真空中的光速c=3.0×108m/s．求：①透明材料的折射率n②光从M点传播到点O所用的时间t．【解答】解：①（5分）光线在AB面上发生折射,由折射定律得:在BC面上恰好发生全反射,入射角等于临界角C,那么,由几何关系可知:联立解得:②（5分）光在棱镜中的传播速度所用的时间=方法总结：（让学生总结）1.光的折射定律：入射光线和法线的夹角i叫做入射角；折射光线和法线的夹角r叫做折射角；反射光线和法注意：①.真空中的折射率n=1(空气中一般视为真空)，其他介质的折射率n>1。

②. 通过比较入射角i和折射角r的大小判断入射介质和折射介质的折射率大小，当i>r时，n入<n折，反之当i<r时，n入>n折。

③. 折射率n越大，折射越明显，折射角越小。

3.全反射现象光疏媒质:两种媒质中折射率较小的媒质叫做光疏媒质.光密媒质:两种媒质中折射率较大的媒质叫做光密媒质.发生全反射的条件:1)、光从光密媒质射向光疏媒质；2)、入射角大于或等于临界角,即i≥C；1、全反射：当光从光密媒质进入光疏媒质时,折射角大于入射角.当入射角增大到某一角度时,折射角等于900,此时,折射光完全消失，入射光全部反回原来的媒质中,这种现象叫做全反射.2、临界角:1)、定义:光从光密媒质射向光疏媒质时,折射角等于900时的入射角,叫做临界角.用字母C 表示.临界角是指光由光密媒质射向光疏媒质时,发生全反射形象时的最小入射角,是发生全反射的临界状态.当光由光密媒质射入光疏媒质时:若入射角i<C,则不发生全反射,既有反射又有折射形象.，一细光束从直角边射入，，出射角解：设细光束在边上发生折射的折射角为，在边的入射角为，折射角为，由直角三角形几何关系有：（1）2分（2）1分（3）1分联立可得：（4）1分根据折射定律可得：（5）2分）可解的：。

一束光沿垂直于面射出，并进入空气。

测得该射出光线与入射光线的延长线之间的夹角为答案：3.如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R，光屏PQ置于直径的右端并与直径垂直，一单色光与竖直方向成α＝30°角射入玻璃砖的圆心O，在光屏上出现了一个光斑，玻璃对该种单色光的折射率为n＝，光在真空中的传播速度为c，求（每问4分，共12分）：(1)光屏上的光斑与O点之间的距离；(2)光进入玻璃后经过多少时间到达光屏；(3)使入射光线绕O点逆时针方向旋转，为使光屏上的光斑消失，至少要转过多少角度？答案：(1)R (2)(3)15°每问4分，共计12分＝＝＝光在玻璃中的传播时间t1＝＝光从O点到达光屏的时间t2＝＝光进入玻璃后到达光屏的时间t＝t1＋t2＝R(3)当光在界面处发生全反射时光屏上的光斑消失，故sinC＝即入射角α′＝C＝45°时光斑消失，入射光线至少要转过的角度α′－α＝15°4.如图所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为R，折射率是，AB是一条直径．今有一束平行光沿AB方向。

射向圆柱体若一条入射光线经折射后恰经过B点，则这条入射光线到AB 的距离是多少？（10分）＝＝＝所以CD＝Rsinα＝R. 2分周一检查1.傍晚，太阳从西边落下，在人们观察到日落的时刻（太阳刚落在地平线上），太阳的实际位置（）A.完全在地平线下方B.完全在地平线上方C.恰好落在地平线上D.部分在地平线上方，部分在地平线下方解析本题考查的是光线在大气层中的折射.由于太阳光从真空进入地球大气层时要发生折射，使我们看到的太阳位置比实际位置要高，因此当人们观察到太阳还在地平线上时，太阳的实际位置已在地平线以下.故正确选项为A.答案A2. 一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45°。

下面四个光路图中，正确的是（）答案A(1)该波的折射角为________。

(2)该波在甲介质中的传播速度为多少？(3)该波在两种介质中的波长之比为多少？(1)30°(2)2.08×105km/s (3) 1解析：(1)由反射定律可得反射角为60°，由题图的几何关系可得折射角为r＝30°(2)由波的折射定律得v甲＝·v乙＝·v乙＝×1.2×105km/s＝2.08×105km/s(3)因波长λ＝，又因为波在两种介质中的频率相同，则＝＝＝4.一束单色光斜着射向并穿过一厚度为d的玻璃砖。

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高中物理选修3-4光全套教案（人教版）

高中物理选修3-4光全套教案（人教版）

13、1光的折射一、三维目标知识与技能1、了解介质的折射率与光速的关系2、掌握光的折射定律3、掌握介质的折射率的概念过程与方法通过观察演示实验，使学生了解到光在两种介质界面上发生的现象（反射和折射），观察反射光线、折射光线随入射角的变化而变化，培养学生的观察、概括能力，通过相关物理量变化握律的学习，培养学生分析、推理能力情感态度与价值观渗透物理研究和学习的科学态度的教育.实验的客观性与人的观察的主观性的矛盾应如何解决，人的直接观察与用仪器探测是有差别的，我们应用科学的态度看待用仪器探测的结果二、教学重点光的折射定律、折射率.折射率是反映介质光学性质的物理景，市介质来决定三、教学难点光的折射定律和折射率的应用.通过问题的分析解决加深对折射率概念的理解，学会解决问题的方法四、教学过程（一）引入我们在初中已学过光的折射规律：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内：折射光线和入射光线分居在法线的两侧：当光从空气斜射入水或玻璃中时，折射角小于入射角：当光从水或玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角.初中学的光的折射规律只是定性地描述了光的折射现象,而我们今天要定量地进行研究（二）新课教学演示：将光的激光演示仪接通电源，暂不打开开关・将烟雾发生器点燃置入光的折射演示器中，将半圆柱透明玻璃放入对应的位置.打开开关.将激光管点燃，让一束激光照在半圆柱透明玻璃的平面上，让光线垂直于平面过圆心入射(沿法线入射)，观察折射情况：a.角度，b.明暗程度与入射光线进行对比.然后改变入射角进行记录，再次观察能量改变的情况.最后进行概括、归纳、小结1、在两种介质的分界面上入射光线、反射光线、折射光线的能量分配我们可以得出结论：随入射角的增大，反射光线的能量比例逐渐增加，而折射光线的能量比例逐渐减小2,经历了近1500年才得到完善的定律(1)历史发展：公元2世纪古希腊天文学家托勒密通过实验得到：A. 折射光线跟入射光线和法线在同一平而内：B. 折射光线和入射光线分居在法线的两侧：C. 折射角正比于入射角.德国物理学家开普勒也做了研究(2)折射定律：最终在1621年，由荷兰数学家斯涅耳找到了入射角和折射角之间的关系将一蛆测量数据抄写在黑板上让学生进行计算(用计算器).光线从空气射入某种玻璃入射角i(°)折射角r(°)i/r sini/sinr10 6.7 1.50 1.492013.3 1.50 1.493019.6 1.53 1.494025.2 1.59 1.515030.7 1.63 1.506035.1L67 1.517038.6 1.81 1.508040.6 1.97 1.51通过分析表中数据可以得出结论：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比.如果用n来表示这个比例常数，就有am-—=n.sinr这就是光的折射定律，也叫斯涅耳定律演示：如果使光线逆着原来的折射光线到界面上，折射光线就逆着原来的入射光线射出,这就是说，在折射现象中光路也是可•逆的.(在反射现象中，光路是可逆的)3.折射率n光从一种介质射入另一种介质时.虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n,但是对不同的介质来说，这个常数n是不同的.这个常数n跟介质有关系，是一个反映介质的光学性质的物理量，我们把它叫做介质的折射率a nri是光线在真空中与法线之间的夹角.r是光线在介质中与法线之间的夹角.光从直空射入某种介质时的折射率，叫做该种介质的绝对折射率，也简称为某种介质的折射率.相对折射率任高中不作要求.又因为空气的绝对折射率为1.00028,在近似计算中认为空气和真空相同，故有时光从空气射入某种介质时的折射率当作绝对折射率进行计算(2)折射率的定义式为量度式.折射率无单位，任何介质的折射率不能小于14.介质的折射率与光速的关系.理论和实验的研究都还明：某种介质的折射率.等于光在苴空中的速度c跟光在这种介质中的速度之比Cn=—.v例1光在某介质中的传播速度是2.122X10s nVs,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«=-•⑴又根据介质折射率的定义式得am n = -— .sin ri 为在介质中光线与法线间的夹角30。

高中物理 第十三章 光(第2课时)全反射教师用书 新人教版选修3-4-新人教版高二选修3-4物理教案

高中物理 第十三章 光(第2课时)全反射教师用书 新人教版选修3-4-新人教版高二选修3-4物理教案

第2课时全反射研究学考·把握考情]知识内容全反射考试要求加试b 教学要求1.区分光疏介质和光密介质2．了解光的全反射现象，知道全反射现象产生的条件3．知道光导纤维和全反射棱镜，了解它们的应用4．会计算全反射临界角知识点一全反射基础梳理]1．光疏介质和光密介质(1)折射率较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称为光密介质。

(2)光疏介质与光密介质是相对的。

2．全反射当光从光密介质射向光疏介质时，同时发生折射和反射，如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越远，而且越来越弱，反射光却越来越强。

当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射。

3．临界角(1)定义：折射角为90°时的入射角叫做临界角。

(2)临界角C与折射率n的关系：sin C＝1n。

4．发生全反射的条件当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角等于或大于临界角，就会发生全反射现象。

要点精讲]1．对光疏介质和光密介质的理解(1)光疏介质和光密介质是相对而言的。

(2)光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小。

(3)光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角；反之，光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角。

(4)光疏和光密是从介质的光学特性来说的，并不指它的密度大小。

2．全反射(1)临界角：折射角为90°时的入射角称为全反射的临界角，用C 表示，sin C ＝1n。

(2)全反射的条件：①光由光密介质射向光疏介质；②入射角大于或等于临界角。

(3)全反射遵循的规律：发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用。

[例题 ] 某种介质对空气的折射率是2，一束光从该介质射向空气，入射角是60°，那么以下光路图中正确的选项是(图中Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)( )解析 由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sin C ＝1n ＝12，得C ＝45°＜θ1＝60°，故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，应选项D 正确。

高中物理 13.3 光的干涉 新人教版选修3-4

高中物理 13.3 光的干涉 新人教版选修3-4


2.在杨氏双缝干涉实验中，如果不用激光光源而用一 般的单色光源，为了完成实验可在双缝前边加一单缝 获得线光源，如图所示，在用单色光做双缝干涉实验 时，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向 上移动，则 ( )
A.不再产生干涉条纹 B.仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置不变 C.仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置向上移 D.仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置略向下移
将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上 方的干涉条纹情况，下列叙述正确的是 ( )
A.O点出现红光的亮条纹 B.红光的第一条亮条纹在P点的上方 C.O点不出现蓝光的亮条纹 D.蓝光的第一条亮条纹在P点的上方
【解析】选A、B。中央O点到S1、S2的路程差为零，所 以换不同颜色的光时，O点始终为亮条纹，选项A正确， C错误；波长越长，条纹间距越宽，所以红光的第一条 亮条纹在P点上方，蓝光的第一条亮条纹在P点下方， 选项B正确，D错误。
3.双缝屏的作用:平行光照射到单缝S上，又照射到双 缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同和振动情 况完全一致的相干光。
4.产生亮、暗条纹的条件:频率相同的两列波在同一点 引起的振动的叠加，如亮条纹处某点同时参与的两个 振动步调总是一致，即振动方向总是相同；暗条纹处 振动步调总是相反。具体产生亮、暗条纹的条件为
【解析】选D。双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹， 所有条纹宽度相同且等间距，故A、C是红光、蓝光各 自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样；单缝衍 射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗， 而波长越长，中央亮条纹越粗，故B、D是衍射图样， 紫光波长较短，则中央亮条纹较细，故B是紫光的衍射 条纹，D是黄光的衍射条纹。故选D。
2
【解析】选B、D。在双缝干涉实验中，当某处距双缝
人教版高二物理选修3-4 第13章光(全章教案)

人教版高二物理选修3-4 第13章光(全章教案)

人教版高二物理选修3-4 第十三章光第一节光的干涉教学目的：1、在学生已有几何光学知识的基础上引导学生回顾人类对光的本性的认识发展过程2、在了解机械波干涉的基础上使学生了解产生光的干涉的条件和杨氏实验的设计原理。

3、使学生掌握在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的条件，并了解其有关计算，明确可以利用双缝干涉的关系测定光波的波长。

4、通过干涉实验使学生对光的干涉现象加深认识。

重点内容：1、波的干涉条件及相干光源的获得。

2、双缝干涉中明暗条纹的产生及有关计算。

教学过程：一、引言：前面一章已学过几何光学，对光的一些性质有了初步了解。

如：1、光在均匀介质中是沿直线传播的；2、光照射到两种介质的界面处会发生反射和折射；3、光的传播速度很大，在真空中为最大c=3.0×108m/s；4、光具有能量但是对于光的本性还没有深一步的探讨，这一章要讲这个问题-----（光的本性）二、讲授新课1、引导学生阅读第一节光的微粒说和波动说阅读后小结：（1）17世纪同时出现了两种学说---牛顿的微粒说和惠更斯的波动说；（2）两种学说对光的现象的解释各有成功和不足之处；（3）19世纪从实验中观察到了光的干涉、衍射现象，证明了光具有波动性；（4）19世纪末发现了光电效应，证明了光具有粒子性。

所以光既具有波动性又具有粒子性。

本章就从这两方面来认识光的本性。

2、复习波的知识提问：什么是波的干涉现象？若使两列波产生干涉现象，它们要具备什么样的条件？A、两列波彼此相遇后，仍像相遇以前一样，各自保持原有的波形，继续向前传播；B、在两列波重叠的区域里，任何一个质点的总位移都等于两列波分别引起的位移矢量和；C、频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔，这种现象叫波的干涉；D、要得到稳定的干涉图样，两个波源必须是相干波源小结：干涉是波的特有现象；只有相干波源才能产生稳定的干涉现象；光若具有波动性则必能观察到它的干涉现象，但必须要有产生干涉现象的相干光源。