浙江省2018-2019版高中物理 第十三章 光章末整合提升學(xué)案 新人教版選修3-4.doc
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第十三章 光 章末整合提升 突破一 光的折射、全反射的綜合應(yīng)用 幾何光學(xué)是以光線為工具研究光的傳播規(guī)律，所以解決幾何光學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵是根據(jù)“光的傳播規(guī)律”畫出光路圖，然后再利用幾何學(xué)知識(shí)，尋找相應(yīng)的邊角關(guān)系。 (1)幾何光學(xué)主要包括四條原理：①光的直線傳播規(guī)律；②光的反射定律；③光的折射定律；④光路可逆原理。 (2)解題時(shí)常用的三個(gè)公式： ①折射定律公式：n12＝； ②折射率與光速的關(guān)系n＝； ③全反射的臨界角sin C＝。 (3)注意法線的畫法：法線畫成虛線；法線垂直于界面，如果界面是圓面，那應(yīng)該垂直于圓的切線，即法線沿半徑通過(guò)圓心。 【例1】 如圖1所示，空氣中有一折射率為的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為90、半徑為R的扇形OAB，一束平行光平行于橫截面，以45入射角照射到OA上，OB不透光。若只考慮首次入射到圓弧上的光，則上有光透出部分的弧長(zhǎng)為( ) 圖1 A.πR B.πR C.πR D.πR 解析 假設(shè)平行光束恰好能透出圓弧的臨界點(diǎn)分別為D、E，光路圖如圖所示，由折射率公式可求得光從OA邊射入玻璃時(shí)的折射角為30，由臨界角定義式可求得D處發(fā)生全反射的臨界角為C＝45，則圓弧DE對(duì)應(yīng)的圓心角為45，所以有光透出的弧長(zhǎng)為πR，選項(xiàng)B正確。 答案 B 突破二 測(cè)折射率的方法 測(cè)折射率常見(jiàn)的方法有成像法、插針?lè)叭瓷浞?，不管哪種方法其實(shí)質(zhì)相同，由折射定律n＝知，只要確定出入射角θ1及折射角θ2即可測(cè)出介質(zhì)的折射率。 【例2】 在“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，在玻璃磚的一側(cè)豎直插兩個(gè)大頭針A、B，在另一側(cè)再豎直插兩個(gè)大頭針C、D。在插入第四個(gè)大頭針D時(shí)，要使它________。圖2是在白紙上留下的實(shí)驗(yàn)痕跡，其中直線a、a′是描在紙上的玻璃磚的兩個(gè)邊。根據(jù)該圖可算得玻璃的折射率n＝________。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 圖2 解析 插在D點(diǎn)的大頭針必須擋住C及A、B的像，這樣才能保證沿A、B的光線折射后經(jīng)過(guò)C、D；作出光路圖如圖所示，以入射點(diǎn)O為圓心作圓，分別交入射光線與折射光線于E、F，從E、F作法線的垂線交于G、H，用刻度尺量出EG、FH的長(zhǎng)分別為5.5 mm、3.4 mm，由公式n＝＝求出折射率n＝≈1.6。 答案 擋住C及A、B的像，1.6(1.5～1.7都算對(duì)) 突破三 光的干涉 1.產(chǎn)生干涉的條件：兩列頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)情況相同的光。 2.產(chǎn)生亮暗條紋的條件：當(dāng)Δr＝kλ時(shí)出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)Δr＝(2k＋1)時(shí)出現(xiàn)暗條紋(其中k＝0，1，2……)。相鄰亮(或暗)條紋間距：Δx＝λ。 3.雙縫干涉圖樣的特點(diǎn)：?jiǎn)紊庹丈鋾r(shí)為間距相同的明暗相間的條紋，白光照射時(shí)為彩色條紋。 4.雙縫干涉法測(cè)量光的波長(zhǎng)：相鄰亮(或暗)條紋間距Δx＝λ得λ＝。 5.薄膜干涉 (1)薄膜干涉中的條紋是從薄膜前、后兩個(gè)表面反射的光在光源這一側(cè)干涉形成的。 (2)同一條紋上的點(diǎn)厚度相同，所以若用肥皂薄膜做實(shí)驗(yàn)，條紋為橫條紋。 【例3】 如圖3所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，甲圖為用綠光照射時(shí)的結(jié)果，a為中央亮條紋，a′為相鄰亮條紋；乙圖為換用另一種單色光照射的結(jié)果，a為中央亮條紋，a′為相鄰亮條紋，兩次實(shí)驗(yàn)中雙縫間距和雙縫到屏的距離相等，以下說(shuō)法正確的是( ) 圖3 A.乙圖可能是用紅光照射，表明紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng) B.乙圖可能是用紫光照射，表明紫光波長(zhǎng)較長(zhǎng) C.乙圖可能是用紫光照射，表明紫光波長(zhǎng)較短 D.乙圖可能是用紅光照射，表明紅光波長(zhǎng)較短 解析 由題圖知甲圖中條紋間距大，由Δx＝λ可知，在l和d相同的情況下，Δx大，則λ大；Δx小，則λ??；所以乙圖中所用單色光波長(zhǎng)較短，因紫光比綠光波長(zhǎng)短，故選項(xiàng)C正確。 答案 C 突破四 幾何光學(xué)和光的本性的結(jié)合 幾何光學(xué)和光的本性(例如干涉、衍射等)結(jié)合點(diǎn)是折射率n和光的頻率f，折射率n和f間雖然不存在公式關(guān)系，但它們的大小存在對(duì)應(yīng)關(guān)系：頻率f越大，折射率n越大，再由c＝λf找出與波長(zhǎng)的關(guān)系，由波長(zhǎng)關(guān)系可聯(lián)系雙縫干涉、光的衍射等現(xiàn)象的應(yīng)用。 【例4】 在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，光盤是存儲(chǔ)信息的一種重要媒介。光盤上的信息通常是通過(guò)激光束來(lái)讀取的。若激光束不是垂直投射到盤面上，則光線在通過(guò)透明介質(zhì)層時(shí)會(huì)發(fā)生偏折而改變行進(jìn)的方向，如圖4所示。下列說(shuō)法中正確的是( ) 圖4 A.圖中光束①是紅光，光束②是藍(lán)光 B.在光盤的透明介質(zhì)層中，光束①比光束②傳播速度更快 C.若光束①②先后通過(guò)同一單縫衍射裝置，光束①的中央亮紋比光束②的窄 D.若光束①②先后通過(guò)同一雙縫干涉裝置，光束①的條紋寬度比光束②的寬 解析 由題圖可知，光束①的折射率大于光束②的折射率，即n1>n2，而n紅下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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