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教师详解(听课手册)第十五单元光学电磁波相对论第37讲光的折射、全反射【教材知识梳理】核心填空一、1.改变 2.(1)两侧折射角的正弦二、1.入射角的正弦折射角的正弦 2. 1三、1.入射角 2.①光密光疏②大于或等于 3.4.光导纤维四、1.单色光黄蓝 2.有序思维辨析(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×(7)×(8)×【考点互动探究】考点一例1 150°[解析] 设球半径为R,球冠底面中心为O',连接O、O',则OO'⊥AB.令∠OAO'=α,有cos α=即α=30°由题意MA⊥AB所以∠OAM=60°设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点,光路图如图所示.设光线在M点的入射角为i、折射角为r,在N点的入射角为i',反射角为i ″,玻璃折射率为n.由于△OAM为等边三角形,有i=60°由折射定律有sin i=nsin r代入题给条件n=得r=30°作底面在N点的法线NE,由于NE∥AM,有i'=30°根据反射定律,有i″=30°连接O、N,由几何关系知△MAN≌△MON,故有∠MNO=60°则∠ENO=30°于是∠ENO为反射角i″,NO为反射光线.这一反射光线经球面再次折射后不改变方向.所以,经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角β为β=180°-∠ENO=150°变式题1[解析] 如图所示,考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃上表面的A'点折射, 根据折射定律有nsin θ=sin α式中n是玻璃的折射率,θ是入射角,α是折射角.现假设A'恰好在纸片边缘,由题意,在A'点刚好发生全反射,故α=设AA'线段在玻璃上表面的投影长为L,由几何关系有sin θ=由题意,纸片的半径应为R=L+r联立可得n=变式题2 (1) (2)没有分析过程[解析] (1)光路图如图所示,图中N点为光线在AC边发生反射的入射点,设光线在P点的入射角为i、折射角为r,在M点的入射角为r'、折射角依题意也为i,有i=60°由折射定律有sin i=nsin rnsin r'=sin i联立得r=r'OO'为过M点的法线,∠C为直角,OO'∥AC.由几何关系有∠MNC=r'由反射定律可知∠PNA=∠MNC联立得∠PNA=r由几何关系得r=30°联立得n=(2)设在N点的入射角为i″,由几何关系得i″=60°此三棱镜的全反射临界角满足nsinθc=1联立得i″>θc此光线在N点发生全反射,三棱镜的AC边没有光线透出.考点二例2 ABD [解析] a光的折射角更大,则玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率,在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度,在真空中,a光的波长小于b光的波长,A、B正确,C错误;a光的折射率大于对b光的折射率,a光的临界角小,改变光束的入射方向使θ角变大,则折射光线a首先消失,D正确;a光的波长小于b光的波长,通过同一双缝干涉实验装置,a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距,E错误.变式题 C [解析] 由a、b的光路图知b光在玻璃球中偏离入射方向的程度大,故b光折射率较大,由公式n=,sin C=知A、B错误,C正确;b光在玻璃中的速度小,路程大,故b光在玻璃中传播的时间长,D错误.考点三例3 1.43[解析] 如图所示,根据光路的对称性和光路可逆性,与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行.这样,从半球面射入的折射光线,将从圆柱体底面中心C点反射.设光线在半球面的入射角为i,折射角为r.由折射定律有sin i=nsin r由正弦定理有由几何关系,入射点的法线与OC的夹角为i.由题设条件和几何关系有sin i=式中L是入射光线与OC的距离.由②③式和题给数据得sin r=联立解得n=≈1.43[点评] 正确解答本题,首先需要作出光路图,然后合理设定一些未知量,充分利用物理和数学知识,找出各物理量之间的关系,并准确解出结果.下面的变式题属于相似问题.变式题(1) c (2)[解析] (1)由v=得,光在水中传播的速度为v1= c光在玻璃中传播的速度为v2= c.(2)根据几何关系画出光路图,如图所示.光恰好在水和空气的分界面发生全反射时,有sin C=在玻璃与水的分界面上,由相对折射关系可得解得sin θ=代入数据可计算出光斑的半径r=d(tan θ+tan C)= d水面形成的光斑的面积S=πr2=考点四例4 (1)如图所示(2)1.53(1.50~1.56均可)(3)A[解析] (1)如图所示.(2)用量角器测出入射角i与折射角r,根据折射定律n=得出结果;或者利用坐标纸结合入射角和折射角画两个直角三角形,然后用刻度尺测出所对应的直角边和斜边的长度,进一步计算出正弦值,再代入折射定律公式即可.(3)由图可知,由于入射光线比较靠近玻璃砖的右边,经过上表面折射后,再经过右侧面折射出来,故应该通过A点.变式题(1)偏大(2)减小光线AO的入射角[解析] (1)折射率n=,玻璃砖的底边aa'与x轴未重合而向y>0方向侧移了一些,导致测量的x2偏大,x1不变,所以玻璃的折射率的测量值与真实值相比偏大.(2)在y<0的区域内,从任何角度都无法透过玻璃砖看到P1、P2,说明光线AO在界面aa'上发生了全反射,应该减小光线AO的入射角.例5 (1)不变(2)偏小(3)不受影响[解析] (1)玻璃砖平移以后,测量的折射角不变,入射角相同,故测得的折射率将不变.(2)乙同学的操作使入射角相同,所画出的折射角比实际折射角偏大,由n=知,测得的折射率偏小.(3)同样可根据入射光线和出射光线确定玻璃砖内折射光线,从而确定入射角和折射角,只要第二个界面不发生全反射即可,测出的折射率不受影响.变式题(1)1.73 (2)P4(3)1[解析] (1)根据折射定律n=,题中θ1=60°,θ2=∠AOF=30°,所以n=≈1.73.(2)在入射角相同的情况下,图中P4对应的折射角大于P3所对应的折射角,所以P4对应的折射率大.(3)因A、O、K在一条直线上,入射角等于折射角,所以K处对应的折射率应为1.1.图为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为L,折射率为n,AB代表端面.已知光在真空中的传播速度为c.(1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面,求光线在端面AB上的入射角应满足的条件;(2)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间.[答案] (1)sin i≤(2)[解析] (1)设光线在端面AB上C点的入射角为i,折射角为r,如图所示.由折射定律有sin i=nsin r设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为α,为了使该光线可在此光导纤维中传播,应有α≥θ式中,θ是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角,它满足nsin θ=1由几何关系得α+r=90°联立得sin i≤(2)光在玻璃丝中传播速度的大小为v=光速在玻璃丝轴线方向的分量为v z=vsin α光线从玻璃丝端面AB传播到其另一端面所需时间为T=光线在玻璃丝中传播,在刚好发生全反射时,光线从端面AB传播到其另一端面所需的时间最长,联立得T max=2.[2014·全国卷Ⅰ]一个半圆柱形玻璃砖,其横截面是半径为R的半圆,AB为半圆的直径,O为圆心,如图所示.玻璃的折射率为n=.(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面,若光线到达上表面后,都能从该表面射出,则入射光束在AB上的最大宽度为多少?(2)一细束光线在O点左侧与O相距R处垂直于AB从下方入射,求此光线从玻璃砖射出点的位置.[答案] (1) R (2)略[解析] (1)在O点左侧,设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ,则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出,如图所示,由全反射条件有sin θ=由几何关系有OE=Rsin θ由对称性可知,若光线都能从上表面射出,光束的宽度最大为l=2OE联立解得l=R(2)设光线在距O点R的C点射入后,在上表面的入射角为α,由几何关系和已知条件得α=60°>θ光线在玻璃砖内会发生三次全反射,最后由G点射出,如图所示,由反射定律和几何关系得OG=OC=R射到G点的光有一部分被反射,沿原路返回到达C点射出.3.[2015·江苏卷]人造树脂是常用的眼镜镜片材料. 如图所示,光线射在一人造树脂立方体上,经折射后,射在桌面上的P点.已知光线的入射角为30°,OA=5 cm,AB=20 cm,BP=12 cm,求该人造树脂材料的折射率n.[答案] (或1.5)[解析] 设折射角为γ,由折射定律得sin 30°=nsinγ,由几何关系知sin γ=且OP=解得n=(或n≈1.5).4.[2015·海南卷]一半径为R的半圆柱形玻璃砖,横截面如图所示,已知玻璃的全反射临界角为γ(γ<).与玻璃砖的底平面成(-γ)角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上.经柱面折射后,有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖底面射出.若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光,求底面透光部分的宽度.[答案]5.[2015·山东卷]半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体,过其轴线OO'的截面如图所示.位于截面所在平面内的一细束光线,以角i0由O点入射,折射光线由上边界的A点射出.当光线在O点的入射角减小至某一值时,折射光线在上边界的B点恰好发生全反射.求A、B两点间的距离.[答案] R[解析] 当光线在O点的入射角为i0时,设折射角为r0,由折射定律得=n设A点与左端面的距离d A,由几何关系得sin r0=若折射光线恰好发生全反射,则在B点的入射角恰好为临界角C,设B点与左端面的距离为d B,由折射定律得sin C=由几何关系得sin C=设A、B两点间的距离为d,可得d=d B-d A联立解得d=R6.[2014·江苏卷]Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒,这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉.电子显微镜下鳞片结构的示意图如图所示.一束光以入射角i从a点入射,经过折射和反射后从b点出射.设鳞片的折射率为n,厚度为d,两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c,求光从a到b所需的时间t.[答案][解析] 设光在鳞片中的折射角为γ,根据折射定律有sin i=nsin γ在鳞片中传播的路程l1=传播速度v=传播时间t1=解得t1=同理,在空气中的传播时间t2=则t=t1+t2=.第38讲光的波动性电磁波相对论【教材知识梳理】核心填空一、1.亮暗 2.相等 3.白色亮彩色二、1.偏离 2.差不多还小 3.(3)泊松三、1.一切方向 2.特定 3.横四、1.电场磁场2.电磁场横3×108λ f3.频率波长可见光五、1.相同 2.相同思维辨析(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×(8)×(9)×【考点互动探究】考点一例1 (1)暗条纹(2)亮条纹(3)见解析[解析] (1)设A光在空气中波长为λ1,在介质中波长为λ2,由n=可得λ1=nλ2=1.5×4×10-7m=6×10-7 m根据路程差Δx=2.1×10-6 m所以N1==3.5由此可知,从S1和S2到P点的路程差Δx是A光波长λ1的3.5倍,所以P点为暗条纹.(2)根据临界角与折射率的关系得sin C=解得n=由此可知,B光在空气中波长λ3为λ3=nλ介=×3.15×10-7m=5.25×10-7 m所以N2==4可见,用B光做“双缝干涉”实验,P点为亮条纹.(3)光屏上仍出现明、暗相间的条纹,但中央条纹最宽最亮,两边条纹变窄变暗.变式题 A [解析] 白光包含各种颜色的光,它们的波长不同,在相同条件下做“双缝干涉”实验时,它们的干涉条纹间距不同,所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹.考点二例2 (1)E D B (2)放置单缝、双缝时,必须使缝平行单缝、双缝间的距离要适当[解析] (1)滤光片E可以从白光中选出单色红光,单缝D是获取线光源,双缝B是获得相干光源,最后成像在毛玻璃屏A上.所以排列顺序为:C、E、D、B、A.(2)在操作步骤②时应注意的事项有:放置单缝、双缝时,必须使缝平行;单缝、双缝间的距离要适当;要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上.变式题(1)A (2)变宽变窄[解析] (1)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹,A图正确.(2)根据Δx=λ知,双缝间的距离d减小时,干涉条纹间距变宽;当双缝到屏的距离l减小时,干涉条纹间距变窄.例3 > 0.300[解析] 双缝干涉条纹间距Δx=λ,红光波长较长,所以红光的双缝干涉条纹间距较大,即Δx1>Δx2.根据题中数据可得条纹间距Δx==2.1 mm=2.1×10-3 m,根据Δx=m=3.00×10-4 m=0.300 mm.变式题(1)AD (2)0.700 (3)大于[解析] (1)为了获得清晰的干涉条纹,A正确.由干涉现象可知干涉条纹与双缝平行,B错误.干涉条纹的间距Δx=λ与单缝宽度无关,C错误,D正确.(2)手轮的读数为0.5 mm +20.0×0.01 mm=0.700 mm .(3)条纹与分划板不平行时,实际值Δx实=Δx测cos θ,θ为条纹与分划板间的夹角,故Δx实<Δx测.考点三1.BD [解析] 该装置利用B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉的原理,若最亮,说明干涉加强,路程差Δx=nλ(n=0,1,2,…),由于t1和t2两温度为连续变化,且出现两次最亮,所以两次路程差为一个波长,t1到t2过程中,A的高度应增加半个波长.2.ACD [解析] 光学镜头前的增透膜是为了减少光的反射损失,增加透射光的强度,选项A正确;根据光的干涉理论,增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的,选项B错误,选项C正确;增透膜通常是针对人眼最敏感的绿光设计的,使从镜头反射的绿光干涉相消,而对太阳光中红光和紫光并没有显著削弱,所以看上去呈淡紫色,选项D正确.涂有增透膜的镜头,只能抵消某种色光的反射光线,选项E错误.3.AC [解析] 楔形空气层的上、下两个表面反射的两列光波发生干涉,空气层厚度相同的地方,两列波的路程差相同,故如果被测表面是平的,干涉条纹就是一组平行的直线,当劈角α增大为β时,相邻的条纹由A、C处左移至A'、C'处,设CD-AB=Δs,则C'D'-A'B'=Δs,故AC=,A'C'=,因为β>α,所以AC>A'C',故劈角变大时,条纹变密,A正确,B错误;同理,当上玻璃板平行上移时,条纹向着劈尖移动,但间距不变,C正确,D错误.4.AC [解析] 干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的,A正确,B错误.由于凸透镜的下表面是圆弧面,所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的,形成不等间距的干涉条纹,C正确,D错误.考点四1.BD [解析] 自然光沿各个方向发散是均匀分布的,通过偏振片后,透射光是只沿着某一特定方向振动的光.从电灯直接发出的光为自然光,A错误;它通过A偏振片后,即变为偏振光,B正确;设通过A的光沿竖直方向振动,P点无光亮,则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光,将B转过180°后,P处仍无光亮,C 错误;若将B转过90°,则该偏振片将变为能通过沿竖直方向振动的光的偏振片,则偏振光能通过B,即在P 处有光亮,D正确.2.D [解析] 当孔足够大时,由于光的直线传播,所以屏上首先出现的是三角形光斑,之后随着孔的继续缩小,出现小孔成像,成的是太阳的像,故为小圆形光斑,随着孔的进一步缩小,当尺寸与光波波长相当时,出现明暗相间的衍射条纹,最后随孔的闭合而全部消失,所以只有D正确.3.C [解析] 根据干涉和衍射的条件,两块玻璃板间的空气层形成薄膜干涉,日光灯发出的光通过狭缝会发生衍射现象.4.衍射小于[解析] A中出现明暗相间的条纹,B中出现圆形亮斑.只有孔的尺寸比光波波长小或跟光波波长相差不多时,才能发生明显的衍射现象.图A是光的衍射图样,所以图A对应的圆孔的孔径比图B所对应的圆孔的孔径小.图B的形成可以用光的直线传播解释.考点五1.BCD [解析] 在均匀变化的电场周围产生恒定的磁场,在均匀变化的磁场周围产生恒定的电场,选项A错误;发射电磁波时必须采用高能量且要有尽可能大的空间传播电磁波,选项B正确;干涉和衍射是波的特性,机械波、电磁波都是波,这些特性都具有,选项C正确;机械波是机械振动在介质中传播形成的,所以机械波的传播需要介质,而电磁波是交替变化的电场和磁场由近及远的传播形成的,所以电磁波传播不需要介质,选项D正确;电磁波既可以在真空中传播,也可以在介质中传播,选项E错误.2.AC [解析] 无线电波的波长长,易发生明显的衍射现象,A正确.紫外线的频率比可见光高,B错误.X射线和γ射线的波长比较短,穿透能力比较强,C正确.任何物体都能辐射红外线,D错误.不同频率的电磁波在真空中传播速度相同,E错误.3.ABC [解析] 电磁波在真空中传播速度不变,与频率无关,选项A正确;电磁波由周期性变化的电场和变化的磁场互相激发得到,选项B正确;电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直,选项C正确;光是一种电磁波,光可在光导纤维中传播,选项D错误;电磁波具有能量,电磁振荡停止后,已形成的电磁波仍会在介质或真空中继续传播,选项E错误.4.ABC [解析] 根据狭义相对论的速度变换公式可知,光速是物体的极限速度,选项A正确;由质量相对性、长度相对性和时间间隔的相对性可知,选项B、C均正确;光速为极限速度,任何速度都不能超过真空中的光速,选项D错误.5.B [解析] 根据狭义相对论,在静止的观察者看来,沿自身长度方向运动的杆缩短.而光速相对于任何惯性系来说总是不变,故选项B正确.1.[2014·江苏卷]某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到如图甲所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图乙所示.他改变的实验条件可能是( )A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源[解析] B 根据Δx=λ知,要使条纹间距变大,可减小双缝之间的距离,增大光的波长(即降低光的频率)或增大双缝到屏的距离,故只有B正确.2.[2014·四川卷]电磁波已广泛运用于很多领域.下列关于电磁波的说法符合实际的是( )A.电磁波不能产生衍射现象B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同[解析] C 衍射现象是波的特有现象,A错误;常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机,B错误;遥远天体和地球的距离发生变化时,遥远天体发出的电磁波由于相对距离发生变化而出现多普勒效应,所以能测出遥远天体相对地球的运动速度,C正确;光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值是相同的,即光速不变原理,D错误.3.[2014·上海卷]下列电磁波中,波长最长的是( )A.无线电波B.红外线C.紫外线D.γ射线[解析] A 根据电磁波谱,波长由长到短的排列顺序是无线电波、红外线、紫外线、γ射线,选项A正确.4.[2013·浙江卷]关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是( )A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同[解析] B 电磁波和声波均能传递信息,A错误;手机信号的传送由电磁波完成,通话过程中有声波,B正确;太阳光的可见光是光波,属电磁波,而“B超”中的超声波是机械波,传播速度不同,C错误;红外线波长比X 射线波长长,D错误.5.用双缝干涉测光的波长的实验装置如图甲所示,已知单缝与双缝的距离L1=60 mm,双缝与光屏的距离L2=700 mm,单缝宽d1=0.10 mm,双缝间距d2=0.25 mm.甲(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮条纹的中心时,手轮上的示数如图乙所示,则对准第1条时示数x1= mm,对准第4条时示数x2= mm,相邻两条亮条纹间的距离Δx= mm. (2)计算波长的公式λ= ;求得的波长是(保留三位有效数字)nm.[答案] (1)2.190 7.869 1.893 (2)Δx 676[解析] (1)对准第1条时示数x1=(2+0.01×19.0) mm=2.190 mm,对准第4条时示数x2=(7.5+0.01×36.9) mm=7.869 mm ,相邻两条亮条纹间的距离Δx==1.893 mm .(2)由干涉条纹间距Δx=λ可得,波长λ=Δx=6.76 ×10-7 m.。
专题十六光学电磁波及相对论【考纲解读】分析解读光学部分涉及几何光学和物理光学的基本规律和重要的研究方法,研究了光的传播、光的性质以及光在科技生活中的应用。
几何光学中,正确作图是基础,结合规律和几何关系进行分析并解决问题。
物理光学中,应正确理解产生现象的原因和条件,并能解决实际问题。
电磁波与相对论部分应以课本为主,重点内容是:电磁波的应用;相对论时空观;狭义相对论的两个基本假设;质能关系。
【命题探究】(2)只有频率相同的两列波相遇时才可能发生干涉。
在相遇区域内,某时刻波峰与波峰相遇处,波谷与波谷相遇处是振动加强点,而波峰与波谷相遇处才是振动减弱点,故A、B两点位于亮条纹上,C点处于暗条纹上。
(3)相邻亮条纹的中心间距Δx=错误！未找到引用源。
λ第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距L=10Δx代入数据得L=1.178×10-2m【五年高考】考点一光的折射与全反射1.[2017江苏单科,12B(3)]人的眼球可简化为如图所示的模型。
折射率相同、半径不同的两个球体共轴。
平行光束宽度为D,对称地沿轴线方向射入半径为R的小球,会聚在轴线上的P点。
取球体的折射率为错误！未找到引用源。
,且D=错误！未找到引用源。
R。
求光线的会聚角α。
(示意图未按比例画出)答案30°2.[2015江苏单科,12B(3)]人造树脂是常用的眼镜镜片材料。
如图所示,光线射在一人造树脂立方体上,经折射后,射在桌面上的P点。
已知光线的入射角为30°,OA=5cm,AB=20cm,BP=12 cm,求该人造树脂材料的折射率n。
答案错误！未找到引用源。
(或1.5)3.[2014江苏单科,12B(3)]Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒,这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。
电子显微镜下鳞片结构的示意图如图所示。
一束光以入射角i从a点入射,经过折射和反射后从b点出射。
设鳞片的折射率为n,厚度为d,两片之间空气层厚度为h。
教师详解(作业手册)课时作业(三十七)1.BCD [解析] 当入射角i=0°时,光能从空气进入玻璃,故发生了折射现象,A错误;当入射角是90°时,根据折射定律n=,解得r=45°,所以无论入射角i是多大,折射角r都不会超过45°,B正确;欲使折射角r=30°,根据折射定律n=,解得i=45°,故C正确;当i=arctan,有tan i=,设入射角为i,折射角为r,根据折射定律n==tan i,解得sin r=cos i,所以反射光线跟折射光线恰好互相垂直,故D正确;光从空气射入玻璃不会发生全反射,E错误.2.ABE [解析] 由题图可知,光线在D点的入射角为i=30°,折射角为r=60°,由折射率的定义得n=,故n=,A正确;光线在玻璃中的传播速度为v=c,由题图知BD=R,所以光线从B到D需用时t=,B 正确;若增大∠ABD,则光线射向DM段时入射角增大,射向M点时入射角为45°,而临界角满足sinC==sin 45°,即光线可以在DM段发生全反射现象,C错误;要使出射光线平行于AB,则入射角必为30°,D错误;入射角为0°时,折射角为0°,光沿直线传播,传播速度增大,E正确.3.BDE [解析] 由棱镜材料的折射率n=可知,全反射临界角为45°,平行细光束在ab面上入射角为60°,大于临界角,发生全反射,反射光在ac面上入射角为30°,小于临界角,既有反射又有折射,光线在bc面上垂直射出,光路图如图所示,故B、D、E正确.4.C [解析] 由测定玻璃的折射率的实验过程可知,P3应挡住P1和P2的像,P4应挡住P2、P1的像和P3,以此来确定经过P1和P2的光线透过玻璃砖后的折射光线.5.挡住A、B的像及C 1.8(1.6~1.9均可)[解析] “测定玻璃的折射率”实验是利用大头针得到入射光线,在另一侧插入大头针挡住前面的A、B的像来确定C,同样插入大头针D同时挡住A、B的像及C,C和D确定了出射光线,利用入射点和出射点的连线来确定折射光线,作出法线FG,连接OO',以O点为圆心画圆(圆未画出),分别交AB、OO'于E、Q两点,分别过E、Q向GF作垂线EG、FQ并用毫米刻度尺测其长度,如图所示,根据n=,可得n==1.8.6.(1)(2)大[解析] (1)据题意可知入射角为(90°-θ1),折射角为(90°-θ2),则玻璃的折射率为n=.(2)玻璃砖越宽,光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定,测量结果越准确,故应选用宽度大的玻璃砖来测量.7.(1)不能(2)n<[解析] (1)光路图如图所示,由于临界角C=42°,无论从侧面BC入射的入射角θ1多大,均有折射角θ2<42°,则在侧面AB的入射角θ'1=90°-θ2>48°,即入射角θ'1>C,发生全反射,故不能从侧面AB射出.(2)因θ2总小于临界角,要在AB面能射出,θ'1也应小于临界角.即θ2<C且θ'1=(90°-θ2)<C,计算得出C>45°.这就要求玻璃折射率n满足,故解出n<.8.(1)R (2)45°[解析] (1)由折射定律得解得β1=45°,β2=60°故彩色光带的宽度为Δx=Rtan 45°-Rtan 30°=R.(2)当所有光线均发生全反射时,光屏上的光带消失,反射光束将在PN上形成一个光点,则折射率为n1的单色光在玻璃砖的表面上恰好发生全反射时θ角最小,有sin C=则入射角θmin=C=45°.9.(1) (2)[解析] (1)作出光路图,光线在AC边的入射角为60°,折射角为30°,根据折射定律得玻璃砖的折射率n=.(2)因为发生全反射的临界角C满足所以光线在F点发生全反射,在E、H点不发生全反射.作出光束经BC面反射后的光路图如图所示因光在介质中的传播速度v=故时间t=.10.三束30°[解析] 光射入玻璃球的光路图如图所示,θ1=45°,由折射定律得n=,解得θ2=30°光在球面上同时发生折射和反射,且在玻璃球内3次反射后光路重复,所以从玻璃球射出的光线有三束,如图所示.第一次出射光线最强,设它与入射光线夹角为α.由折射定律得解得θ'1=45°由几何关系得α=(θ1-θ2)+(θ'1-θ'2)=30°.课时作业(三十八)1.ABD [解析] 物体的温度越高,它辐射的红外线越强,波长越短,红外线热像仪利用物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同检测发热病人,选项A正确;因为紫外线波长短,用紫外线拍摄指纹照片,分辨率高,选项B正确;红外遥感技术利用灵敏的红外线探测仪接收的物体发射的红外线探知物体的特征,选项C错误;紫外线具有荧光效应,可使钞票上的荧光物质发光,选项D正确;阴极射线实际是高速电子流,E错误.2.ABE [解析] 发生全反射的条件是光必须从光密介质射入光疏介质,即从折射率大的介质射入折射率小的介质,且入射角大于临界角,当内芯的折射率比外套的折射率大时,光在界面上才能发生全反射,选项A、B 正确;只要是光波,就能够在光导纤维中传播,不管是可见光还是不可见光,都可以用来传输信息,选项C错误;光波的频率比无线电波的频率高,波长比无线电波的波长短,选项D错误;光纤通信的优点有容量大、衰减小、抗干扰性强等,选项E正确.3.ACE [解析] 用光导纤维束传输图像和信息,利用了光的全反射原理,A正确;紫外线的频率比红外线的大,故波长比红外线的小,所以二者相比,红外线更容易发生明显的衍射现象,B错误;根据干涉条纹间距公式Δx=λ知,波长越长,条纹间距越大,因为红光的波长大于绿光的波长,所以经过同一装置所得的干涉条纹,红光比绿光的条纹宽度大,C正确;光的折射、干涉都能引起光的色散,D错误;偏振是横波特有的,光的偏振现象说明光是横波,E正确.4.ABC [解析] 按照相对论的结论m=,这表明高速运动的物体其质量的测量值会非常大,并随着速度趋于光速而无限增大,一个真实的物体,其质量是确定值、有限大的,所以按照相对论来讲,一个真实的、静止质量不为零的物体,相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速c,A正确;质能关系式能按照相对论及基本力学规律推出,B正确;根据质能方程E=mc2的意义知,C正确;按照狭义相对论的基本假设,物理规律在一切惯性参考系中都是相同的,D错误.5.ACE [解析] 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的折射现象,选项A错误;在照相机镜头前装上一个偏振滤光片,利用了光的偏振原理,当偏振片的方向与偏振光的方向平行时,允许偏振光通过,当它们相互垂直时,偏振光不能通过,在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物,可以减弱反射光,使照片清楚,选项B正确;无线电波的发射能力与频率有关,频率越高发射能力越强,选项C错误;单摆的周期公式T=2π,当其放在某高山之巅时,因重力加速度变小,故其振动周期一定变大,选项D正确;根据单摆的周期公式T=2π,在地面附近,如果L→∞,则重力加速度变化,故选项E错误.6.ADE [解析] 波在传播过程中波速和波长会变化,始终不变的量是频率,A正确;光从空气进入水中后,波长减小,更不容易发生明显的衍射现象,B错误;根据多普勒效应可知,当波源与观察者相互靠近时,观察者接收到的波信号的频率升高,C错误;公式v=fλ适用于任何波,D正确;电磁波是横波,横波具有偏振现象,E 正确.7.BDE [解析] 雨后天空出现的彩虹是光的折射现象,故A错误;白光通过分光镜在光屏上形成的彩色光带是由于不同色光折射率不同而产生的色散现象,故B正确;照相机镜头所涂增透膜的厚度是绿光在薄膜中的波长的,从薄膜前、后表面反射的绿光发生干涉相互抵消,即大部分通过增透膜和镜头,红色和紫色光反射后则不发生干涉,所以人眼看到镜头呈淡紫色,故C错误;夜间观看到天边星座的位置比实际位置高,这是光的折射现象,故D正确;波长越长,越容易发生明显的衍射现象,利用红外线进行遥感是因为红外线的波长大,容易发生明显的衍射现象,故E正确.8.ACD [解析] 麦克斯韦预言了电磁波的存在,而赫兹用实验加以证实,故A错误;用单色平行光照射单缝,缝宽不变,光的波长越长,则衍射现象越显著,故B正确;太阳光中的可见光是电磁波的一种,电磁波的速度等于光速,医院“B超”中的超声波属于机械波,传播速度不同,故C错误;磨制各种镜面或其他精密的光学平面时,可以利用光的干涉,依据光程差是半个波长的奇数倍时,振动减弱,而光程差是半个波长的偶数倍时,振动加强,从而检查平面的平整程度,故D错误;根据多普勒效应可知,来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发出的光波波长大,由c=λf知接收到的波的频率变小,说明该星系正在远离我们而去,故E正确.9.ABD [解析] 由条纹间距公式Δx=λ,d指双缝间距离,l指双缝到屏的距离,可知只增大λ,Δx变大;只增大d,Δx变小;只减小l,Δx变小;Δx与单、双缝间距无关.故A、B、D正确.10.衍射小于[解析] A中出现明暗相间的条纹,B中出现圆形亮斑.只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟光波波长相差不多时,才能发生明显的衍射现象.图A是光的衍射图样,图B的形成可以用光的直线传播解释.所以图A 对应的圆孔的孔径比图B所对应的圆孔的孔径小.11.8.95 590.0[解析] 由游标卡尺的读数规则可得x2=8 mm+19×0.05 mm=8.95 mm.由Δx=λ,Δx=,x1=2×0.05 mm=0.10 mm,解得λ=590.0 nm.12.暗条纹变宽[解析] 因为,即P点距双缝S1、S2的路程差为半波长的奇数倍,所以出现暗条纹.根据条纹间距公式Δx=λ知,当单色光的波长变长时,条纹间距变宽.13.1×10-7 m[解析] 设绿光在真空中的波长为λ0,在增透膜中的波长为λ,由折射率与光速的关系、光速与波长及频率的关系得n=即λ=那么增透膜的厚度d=m=1×10-7 m14.(1)1 mm (2)0.75 mm[解析] (1)Δx=m=1×10-3 m=1 mm.(2)λ'=Å=4500ÅΔx'= m=0.75 mm.。
电磁波相对论简介三．教学难点：四．教学过程：（一）电磁振荡和电磁波1．振荡电路：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做________，能够产生振荡电流的电路叫________，LC回路是一种简单的_________。
2．电磁波变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播开去，就形成了电磁波。
有效地发射电磁波的条件是：（1）频率足够高（单位时间内辐射出的能量P∝f4）；（2）形成开放电路（把电场和磁场分散到尽可能大的空间里去）。
电磁波的传播：（1）不需要任何介质（2）在真空中任何电磁波传播速度都是c=3.00×108m/s ，跟光速相同。
（3）频率不同的电磁波波长不同。
三者关系式：fc =λ。
（4）电磁波是横波。
E 与B 的方向彼此垂直，而且都跟波的传播方向垂直，因此电磁波是横波。
（二）无线电波的发射和接收1．无线电波： 技术中使用的电磁波。
2．无线电波的发射：如图所示。
① 有效地发射电磁波的条件是：a .频率 （单位时间内辐射出的能量P ∝f 4）；b.形成 电路（把电场和磁场分散到尽可能大的空间里去）。
②调制：使电磁波随各种信号而改变。
调制有“调幅”和“调频”3．无线电波的接收①电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做__________。
②调谐：使接收电路产生 的过程。
调谐电路如图所示。
通过改变电容器电容来改变调谐电路的 。
③检波：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号。
（四）电磁波与信息化社会广播、电视、雷达、无线通信等都是电磁波的具体应用。
电视：电视信号的发送：在电视发射端，用摄像管将光信号转换为电信号，对高频振荡进行调制，然后通过天线把带有信号的电磁波发射出去。
（包括伴音）。
电视信号的接收：接收端通过调谐、检波将电信号送到显像管，由显象管将电信号还原成图像，接收端同时将伴音信号还原成声音。
摄像机每秒要传送25张画面，电视接收机也以相同的速率在荧光屏上显现这些画面，由于更换迅速和视觉暂留，人感觉到的便是活动影像。
