高中物理选修3-4第十三章 光 总结及练习
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第十三章光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sinθ1sinθ2=n12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。
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基础过关+对点训练第十三章光13.1 光的反射和折射记一记光的反射和折射知识体系1个概念——折射率2个公式——n=sin θ1sin θ2,n=cv2个定律——反射定律和折射定律1个实验——测定玻璃的折射率辨一辨1.不是所有的反射现象都遵循反射定律.(×)2.发生漫反射时,反射角不等于入射角.(×)3.一束光从空气进入水中时,传播方向一定发生变化.(×) 4.折射率大的介质,密度不一定大.(√)5.光的反射现象中,光路是可逆的,光的折射现象中,光路不是可逆的.(×)6.光从空气射入水中时,入射角发生变化,折射角和反射角都发生变化.(√)7.光由一种介质进入另一种介质时,增大入射角,折射角一定增大,入射角与折射角成正比. (×)想一想1.光由真空以相同的入射角射向不同的介质时,折射角是不同的,为什么?提示:因为不同介质对光的折射率不同.2.光在两种介质的界面发生反射和折射现象时,反射光线、折射光线和入射光线的传播速度是否相同?提示:光在不同介质中的传播速度不同.反射光线和入射光线是在同一介质中,故它们两个的传播速度相同;折射光线和入射光线不在同一介质中,故它们两个的传播速度不同.3.当光从水射入空气发生折射时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫做水的折射率,这种说法正确吗?为什么?提示:不正确.空气可以作为真空处理,根据折射率的定义可知光从空气射入水发生折射时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫做水的折射率.4.有经验的渔民叉鱼时,不是正对着看到的鱼去叉,而是对着所看到鱼的下方叉,这是为什么?提示:从鱼上反射的光线由水中进入空气时,在水面上发生折射,折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼会逆着折射光线的方向看去,就会觉得鱼变浅了,所以叉鱼时要对着所看到的鱼的下方叉.思考感悟:练一练1.(多选)如图所示,虚线表示两种介质的界面及其法线,实线表示一条光线射向界面后发生反射和折射的光线,以下说法正确的是( )A.bO不可能是入射光线B.aO可能是入射光线C.cO可能是入射光线D.Ob可能是反射光线解析:由于入射角等于反射角,入射光线、反射光线关于法线对称,所以aO、Ob应是入射光线或反射光线,PQ是法线.又因为反射光线、折射光线都不与入射光线位于法线同侧,所以aO是入射光线,Ob是反射光线,Oc是折射光线.答案:ABD2.插入水中的筷子,水里部分从水面斜着看起来是( ) A.向上曲折B.向下曲折C.没有变化D.与水对光线的反射有关,难以确定解析:由光的折射定律知,水中的筷子所成的像比实际位置浅,则应向上曲折,A项正确.答案:A3.一束光由空气射入某介质时,入射光线与反射光线间的夹角为90°,折射光线与反射光线间的夹角为105°,则该介质的折射率及光在该介质中的传播速度为( )A.2,2cB.3,2c 2C.3,3cD.2,2c 2解析:由反射定律和题意可知,反射角和入射角均为45°,折射角为r =180°-45°-105°=30°,则折射率n =sin 45°sin 30°=2,所以光在该介质中的速度v =c n =c 2=22c ,故D 项正确. 答案:D4.在测定玻璃的折射率的实验中,某同学由于没有量角器,他在完成了光路图后,以O 点为圆心、10 cm 为半径画圆,分别交线段OA 于A 点,交线段OO ′的延长线于C 点,过A 点作法线NN ′的垂线AB 交NN ′于B 点,过C 点作法线NN ′的垂线CD 交NN ′于D 点,如图所示.用刻度尺量得OB =8.00 cm ,CD =4.00 cm ,由此可得出玻璃的折射率n =________.解析:由题图可知sin ∠AOB =AB OA ,sin ∠DOC =CD OC,OA =OC =R ,根据n=sin θ1sin θ2知,n=sin∠AOBsin∠DOC=ABCD=102-824=1.5.答案:1.5要点一折射定律1.一条光线从空气射入折射率为2的介质中,入射角为45°,在界面上入射光的一部分被反射,另一部分被折射,则反射光线和折射光线的夹角是( )A.75° B.90°C.105° D.120°解析:如图所示,根据折射定律sin θ1sin θ2=n ,则sin θ2=sin θ1n =sin 45°2=12,θ2=30°,反射光线与折射光线的夹角θ=180°-45°-30°=105°,C 项正确.答案:C2.一条光线以40°的入射角从真空射到平板透明材料上,光的一部分被反射,一部分被折射,折射光线与反射光线的夹角可能是( )A .小于40°B .在50°~100°之间C .在100°~140°之间D .大于140°解析:由sin θ1sin θ2=n>1,得折射角θ2<θ1=40°,由反射定律得θ3=θ1=40°,如图所示,故折射光线与反射光线的夹角φ=180°-θ3-θ2=140°-θ2,所以100°<φ<140°,故C项正确.答案:C3.光线以入射角θ1从空气射入折射率n=2的透明介质表面,如图所示.(1)当入射角θ1=45°时,求反射光线与折射光线间的夹角θ.(2)当入射角θ1为何值时,反射光线与折射光线间的夹角θ=90°.解析:设折射角为θ2,反射角为θ3,由光路图知θ=180°-θ2-θ3 ①由反射定律知:θ3=θ1=45° ②由折射定律知:sin θ1sin θ2=n ③ (1)当θ1=45°时,由③得θ2=30°代入①得θ=105°.(2)当θ=90°时,由①得θ2=90°-θ3=90°-θ1,代入③得tan θ1=2,则θ1=arctan 2.答案:(1)105° (2)arctan 2要点二 折射率4.若某一介质的折射率较大,那么( )A .光由空气射入该介质时折射角较大B .光由空气射入该介质时折射角较小C .光在该介质中的速度较大D .光在该介质中的速度较小解析:由n =sin θ1sin θ2可知,光由空气射入介质时的折射角是由折射率n 和入射角θ1共同决定的,故A 、B 两项错误;由n =c v可知,介质的折射率越大,光在该介质中的速度越小,故C 项错误,D项正确.答案:D5.光射到两种不同介质的分界面,分析其后的传播情形可知( )A.折射现象的出现说明光的传播需要介质B.发生折射现象时光沿曲线传播C.折射光与入射光的传播方向总是不同的D.发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同解析:光可以在真空中传播,即介质并不是必需的,故A项错误;发生折射现象时光仍沿直线传播,只是一般情况下折射光线与入射光线方向不在同一直线上,故B项错误;当光垂直射到两种不同介质的分界面时,折射光线与入射光线的传播方向是相同的,故C项错误;当光射到两种不同介质的分界面时会发生折射现象,这是因为不同介质对光的(绝对)折射率n=cv不同,即光在不同介质中的传播速度不同,故D项正确.答案:D。
第十三章光学复习与检测【本章课标转述】通过实验,理解光的折射定律。
测定材料的折射率,认识光的全反射现象。
初步了解光导纤维的工作原理和光线在生产中的应用,认识光线技术对经济社会生活的重大影响。
观察光的干涉、衍射和偏振现象。
知道产生干涉、衍射现象的条件。
用双缝干涉实验测定光的波长。
观察薄膜干涉现象。
了解激光的特性和应用。
用激光观察全息照相。
【学习目标】1、通过本复习与练习让同学们进一步提高本章知识与能力的培养2、通过本练习A组与B组的练习让不同学生均有所长。
3、本节练习的重点是折射率、折射定律、全反射、产生干涉和衍射的条件和激光的应用。
4、本节实验用双缝干涉实验测定光的波长请同学们在练习中注意把握。
第Ⅰ卷(选择题共40分)一、本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的,请把它填在括号内.1.夏日的白天,在大树下乘凉时,经常发现在树阴中间有许多圆形亮斑.关于其原因下列说法正确的是A.大树的缝隙是圆的,所以地面上有许多圆斑B.是很多树叶将太阳光反射到地面形成的圆斑C.这是经很多不规则的树叶缝隙所形成的太阳的像D.这是太阳光经树叶缝隙衍射形成的2.对于某单色光,玻璃的折射率比水大,则此单色光在玻璃中传播时A.其速度比在水中大,其波长比在水中长B.其速度比在水中大,其波长比在水中短C.其速度比在水中小,其波长比在水中短D.其速度比在水中小,其波长比在水中长3.下列关于偏振光的说法中正确的是A.自然光就是偏振光B.沿着一个特定方向传播的光叫偏振光C.沿着一个特定方向振动的光叫偏振光D.单色光就是偏振光4.为了减少光学元件的反射损失,可在光学元件表面镀上一层增透膜,利用薄膜的干涉相消来减少反射光.如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n,厚度为d,它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消,那么绿光在真空中的波长λ0为A.4dB.4ndC.4dD.4nd5.一束光线从折射率为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AD6.关于双缝干涉实验,,以下说法不正确的是A.屏上会出现彩色干涉条纹,因为白光是由波长不同的各种颜色的光组成的B.当把双缝中的一条缝用不透光的板遮住时,屏上将出现宽度不同、中间是白色条纹的彩色衍射条纹C.将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时,屏上有亮光,但一定不是干涉条纹D.将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时,屏上无亮光7.细红光束和细蓝光束垂直于AB面进入楔形棱镜,并能从AC面射出,如图所示.这两束光从棱镜的AC面射出后的情况是A.两束光一定相交C.两束光的反向延长线相交D.条件不足,无法确定8.红、黄、绿三种单色光以相同的入射角到达某介质和空气的界面时,若黄光恰好发生全反射,则A.绿光一定能发生全反射B.红光一定能发生全反射C.三种单色光相比,红光在介质中的传播速率最小D.红光在介质中的波长比它在空气中的波长长9.如图所示,将半圆形玻璃砖放在竖直面内,它左方有较大的光屏P ,线光源S 可沿玻璃砖圆弧移动,它发出的光束总是射向圆心O .若S 从图中A 向B 处移动,在P 上先看到七色光带,以后各色光陆续消失.则此七色光带从下到上的排列顺序以及最早消失的光是PAA.红光→紫光,红光B.紫光→红光C.红光→紫光,紫光D.紫光→红光,紫光10.在用插针法测定玻璃折射率的实验中,学生的实验方法和步骤完全正确,但测后发现玻璃砖的两个光学面不平行,则A.入射光线与出射光线一定不平行,测量值偏大B.入射光线与出射光线一定不平行,测量值偏小C.入射光线与出射光线一定不平行,测量值仍然正确D.入射光线与出射光线可能平行,测量值仍然正确第Ⅱ卷(非选择题 共60分)二、本题共5小题,每小题5分,共25分.把答案填在题中的横线上.11.1801年英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功地观察到了光的干涉现象.他用单色光照射屏上的一个小孔,是为了获得_______;由小孔射出来的光再射到两个小孔上,是为了获得-________________________________.12.夏天,太阳光把地面晒得发热是因为太阳光中的_______显著;经常在矿井下劳动的工人、软骨病人要经常晒晒太阳是因为太阳光中的_______能促进生理作用、保障身体健康.13.已知一束单色光在水中的传播速度是在真空中的43,则这束光在水中传播时的波长为真空中的_______.14.一单色光射入一折射率为2的玻璃圆球,当入射角为θ时,发现恰可在球外三个不同方向上看到折射出的光线,如图所示.则角θ为_______.15.在双缝干涉实验中,屏上一点 m.若P 点恰是暗纹,且和中央之间还有一条亮纹,则光的波长是_______m.三、本题共3小题,共35分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.16.(10分)在双缝干涉实验中,用氦氖激光器作光源,其发出的红光频率为4.74×1014Hz ,从双缝射出的光的振动情况完全相同,它们到达光屏上某点的路程差为2531.6 nm.那么该点将出现怎样的干涉图样?17. (12分) 如图所示,横截面是直角三角形AB C 的三棱镜对红光的折射率为n 1,对紫光的折射率为n 2.一束很细的白光由棱镜的一个侧面AB 垂直射入,从另一个侧面AC 折射出来.已知棱镜的顶角∠A =30°,AC 边平行于光屏MN ,且与光屏的距离为L .求在光屏上得到的可见光谱的宽度.MN18.(13分)两束平行的细激光束,如图所示.已知其中一条光线沿直线穿过玻璃,它的入射点是O ;另一条光线的入射点为A ,穿过玻璃后两条光线交于P 点.已知玻璃截面的圆半径为R ,OA =2R,OP=3R .求玻璃材料的折射率.。
1光的反射和折射课后篇巩固提升基础巩固1.光从某介质射入空气,入射角θ1从零开始增大到某一值的过程中,折射角θ2也随之增大,则下列说法正确的是()A.比值θ1θ2不变B.比值sin θ1sin θ2不变C.比值sin θ1sin θ2是一个大于1的常数D.比值sin θ1sin θ2是一个小于1的常数,可知sin θ1sin θ2不变,A错误,B正确;又入射角小于折射角,所以sin θ1sin θ2<1,C错误,D正确。
2.若某一介质的折射率较大,那么()A.光由空气射入该介质时折射角较大B.光由空气射入该介质时折射角较小C.光在该介质中的速度较大D.光在该介质中的速度较小n=sin θ1sin θ2可知,光由空气射入介质时的折射角是由折射率n和入射角θ1共同决定,因此选项A、B错误;由n=θθ可知,介质的折射率越大,光在该介质中的速度越小,故选项C错误,D正确。
3.如图所示,光在真空和介质的界面MN上发生偏折,那么下列说法正确的是()A.光是从真空射向介质B.介质的折射率约为1.73C.光在介质中的传播速度约为1.73×108m/s D.反射光线与折射光线成60°,所以光是从介质射向真空的,选项A 错误;据折射率公式n=sin60°sin30°,所以n ≈1.73,选项B 正确;再由折射率n=θθ,代入数据得v ≈1.73×108 m/s,选项C正确;反射光线与折射光线成90°角,选项D 错误。
4.光线由空气射向某介质,当入射角为i 时,折射光线与反射光线正好垂直,那么这种介质的折射率和光在该介质中的速度分别为( )A.n=sin i ,v=c ·sin iB.n=tan i ,v=c ·tan iC.n=tan i ,v=θtan θ D.n=cos i ,v=θcos θ,所以折射角r=90°-i ,则n=sin θsin θ=sin θsin(90°-θ)=tani ,A 、D 项错误;又n=θθ,故v=θθ=θtan θ,B 项错误,C 项正确。
高三物理选修3-4第十三章光章节知识点过关单元测试一、选择题(本题共15小题,每小题4分,共60分。
在每小题给出的四个选项中,1-5题只有一个选项符合题目要求,6-15题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)1.水中的空气泡看上去比较亮,对这一现象解释正确的是()A.空气泡对光有会聚作用,因而较亮B.空气泡对光有发散作用,因而较亮C.从空气泡到达水中的界面处的光一部分发生全反射D.从水中到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射2.如图所示,在水面下同一深度并排紧挨着放置分别能发出红光、黄光、蓝光和紫光的四个灯泡,一人站在这四盏灯正上方离水面有一定距离处观察,他感觉离水面最近的那盏灯发出的光是()A.红光B.黄光C.蓝光D.紫光3.如图所示,水平面上有一点光源S静止不动,与水平面成30o夹角的平面镜以速率v向右平动,则像S′将如何移动()A.以速率v沿SS′连线方向远离SB.以速率v沿SS′连线方向靠近SC.以速率v沿SS′连线方向远离SD.A速率v沿SS′连线方向靠近S4.由某种透光物质制成的等腰直角棱镜ABO,两腰长都是16 cm.为了测定这种物质的折射率,将棱镜放在直角坐标系中,并使两腰与Ox、Oy轴重合,如图所示.从OB边的C点注视A棱,发现A棱的视位置在OA边上的D点.在C、D两点插大头针,看出C点坐标为(0,12),D点坐标为(9,0).由此可计算出该物质的折射率为()A.n=4/3 B.n=5/4 C.n=3/2 D.n=7/65.大气中空气层的密度是随着高度的增加而减小的,从大气外射来一束阳光,如图所示的四个图中,能粗略表示这束阳光射到地面的路径的是()6.一块半圆柱形玻璃砖放在空气中,如图所示。
一束白光从空气中沿着图示方向射向玻璃砖,经玻璃砖折射后在光屏P上形成由红到紫的彩色光带,当α逐渐减小时,彩色光带变化情况是()A.光屏上形成的彩色光带从左到右的色光排列为红到紫B.光屏上形成的彩色光带从左到右的色光排列为紫到红C.当α逐渐减小时,红光最先消失D.当α逐渐减小时,紫光最先消失7.对于下列光现象的说法中正确的是()A.雨后天空出现彩虹,这是光的色散现象B.通过玻璃三棱镜看到的像比物体实际位置要低C.光导纤维传输光信号很少衰减是利用了光的全反射D.手术台上的无影灯消除影子是由于光的衍射的缘故8.单色光从真空射到折射率为n的介质界面上,形成反射光束和折射光束,则反射光和折射光()A.频率相同B.光速相同C.波长相同D.能量相同9.一束光线由水中斜射入空气中,当入射角从00逐渐增大的过程中,下列说法正确的是()A.折射角将一直增大B.折射角先逐渐增大,后发生全反射C.折射光线的亮度逐渐变暗,最后全部消失D.反射光线的亮度一直变强10.一束白光通过三棱镜折射时发生了色散现象,如图所示。
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 .2B .3C .22D .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。
1)全反射:光疏介质和光密介质:折射率小的介质叫光疏介质,折射率大的介质叫光密介质。
注意:光疏和光密介质是相对的。
全反射是光从光密介质射向光疏介质时,折射光线消失(γ=900),只剩下反射光线的现象。
2)发生全反射的条件:①光必须从光密介质射向光疏介质②入射角必须大于(或等于)临界角3)临界角1sin c n = 4)应用 ①全反射棱镜 形状:等腰直角三角形原理:如图条件:玻璃折射率大于1.4优点:比平面镜反射时失真小②光导纤维:折射率大的内芯、折射率小的外套 P71光导纤维P72做一做 时间计算中注意光的路程不是两地距离及光在介质中的速度不是光速③海市蜃楼:沙漠:倒立虚像;海洋:正立虚像例题:如图,长方体ABCD 是折射率为1.5的玻璃砖,将其放在空气中,一束光以入射角θ射到AB 面的P 点上,AD=2AP ,求:(1)要使此光束进入长方体后能直接折射到AD 面上,θ的最小值是多少;(2)要使此光束直接折射到AD 面上的光能在AD 面上发生全反射,θ的取值范围是多少。
(1)arcsin 1053 (2)arcsin 1053≤θ≤ arcsin 25练习:1、光导纤维的内部结构由内芯和外套组成,它们的材料不同,光在内芯中传播,则( )A .内芯的折射率比外套大,光在内芯与外套的界面上发生全反射B .内芯的折射率比外套小,光在内芯与外套的界面上发生全反射C .内芯的折射率比外套小,光在内芯与外套的界面上发生折射D .内芯和外套的折射率相同,外套的材料韧性较强,起保护作用2、自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理,在夜间骑车时,从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯时,会有较强的光被反射回去,从而引起汽车司机的注意,若尾灯的纵截面图如图所示,则汽车灯光应从 ( )A .左侧射入在尾灯右侧发生全反射B .左侧射入在尾灯左侧发生全反射C .右侧射入在尾灯右侧发生全反射D .右侧射入在尾灯左侧发生全反射3、一潜水员在水深为h 的地方向水面观察时,发现整个天空及远处地面的景物均呈现在水面处的一圆形区域内。
已知水的折射率为n ,则圆形区域的半径为 ( )A .nhB .n hC .12-n hD .12-n h第三节光的干涉知识点:光的干涉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。
⑸除了从光源(如太阳、电灯等)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。
自然光射到两种介质的界面上,如果光入射的方向合适,使反射光与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的,并且偏振方向互相垂直。
⑹偏振现象的应用:拍摄、液晶显示、汽车车灯(偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45°)、立体电影(左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同,右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同)例题:在双缝干涉实验中保持狭缝间的距离和狭缝到屏的距离都不变,用不同的色光照射时,则下列叙述正确的是 ( )A .红光的干涉条纹间距最大B .紫光的干涉条纹间距最大C .红光和紫光干涉条纹间距一样大D .用白光照射会出现白色干涉条纹练习:1、薄膜干涉条纹产生的原因是 ( )A .薄膜内的反射光线和折射光线相互叠加B .同一束光线经薄膜前后两表面反射后相互叠加C .入射光线和从薄膜反射回来的光线叠加D .明条纹是波峰和波峰叠加而成,暗条纹是波谷与波谷叠加而成2、下面有关光的干涉现象的描述中,正确的是 ( )A .在光的双缝干涉实验中,将入射光由绿光改为紫光,则条纹间隔变宽B .白光经肥皂膜前后表面反射后,反射光发生干涉形成彩色条纹C .在光的双缝干涉实验中,若缝S 1射入的是绿光,S 2射入的是紫光,则条纹是彩色的D .光的干涉现象说明光具有波动性3、在双缝干涉中,用白光入射双缝时,在光屏上可观察到彩色条纹,若把双缝分别用红色滤光片(只能通过红光)和蓝色滤光片(只能通过蓝光)挡住,则在光屏上可以观察到( )A .红色和蓝色两套干涉条纹的叠加B .紫色干涉条纹(红色和蓝色叠加为紫色)C .屏上两种色光叠加,但不会出现干涉条纹D .屏上的上半部分为红色光,下半部分为蓝色光,不发生光的叠加、第四节实验:用双缝干涉测量光的波长知识点:杨氏干涉光的干涉现象: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: λd L 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。
例题:(1)在“用双缝干涉测光的波长”实验中,装置如图1所示,光具座上放置的光学元件依次为①光源、②____________、③____________、④____________、⑤遮光筒、⑥____________。
对于某种单色光,为增加相邻亮纹间距,可采取_______________________或_________________________的方法。
(2)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图2所示。
然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时图3中手轮上的示数____________mm ,求得相邻亮纹的间距Δx 为____________mm 。