2013届高考物理一轮精品学案专题35 光电磁波新课标

2013届高考物理一轮精品学案专35 光电磁波新课标 ????????????精诚凝聚 =^_^= 成就梦想 ???????????? 2013届高三新课标物理一轮原创精品学案 专题35 光 电磁波 教学目标:1(掌握光的折射定律，应用折射定律解决光的传播问题 2(理解折射率的概念，掌握折射率和光速的关系 3(知道光的全反射、干涉、衍射、偏振等现象 本讲重点:光的折射定律及其应用 本讲难点:1(光的折射定律及其应用 2(折射率公式即应用 考点点拨:1(折射定律及其应用 2(光的色散 全反射 3(光的干涉、衍射、偏振 第一课时 一、考点扫描 (一)知识整合 3(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_______介质，折射率大的介质叫_________介质;“光疏”和“光密”具有相对性。 (2)全反射现象:光从_______介质入射到_______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_______介质，这一现象叫全反射现象。 1C,arcsin(3)临界角:折射角等于________时的_______叫做临界角。用C表示， n(4)发生全反射的条件:?光从_______介质入射到_______介质;?入射角______临界角。 (5)光导纤维:实际用的光导纤维是非常细的特质玻璃丝，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。 ? ? ? ? ? ? ? ? ?点亮心灯 ~~~///(^v^)\\\~~~ 照亮人生 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????????????精诚凝聚 =^_^= 成就梦想 ???????????? 5(光的干涉现象 (1)现象:两列相干光波在相遇的区域内叠加干涉，形成“有明有暗，明暗相间”的干涉纹。 (2)意义:光的干涉现象充分证实了光具有波动的特性。 (3)相干条件:频率相同;相差恒定。 (4)双缝干涉:由同一光源发出的光经双缝后获得的两列相干光波叠加而形成的干涉现象。若从双缝射出的是频率相同，相差为零的光波，则屏上到达双缝的路程差等于光的半波长的偶(奇)数倍处，将出现明(暗)纹。若双缝间距为d，双缝屏到光屏的距离为L，入射光波长为λ，则相邻明(暗)纹间距为 ,L ?x= d 上述关系式给出了一种“测量光波长”的方法。 (5)薄膜干涉:由透明膜的前、后表面反射的相干光波叠加而形成的干涉现象。利用薄膜干涉可以检验工件平面是否平整，还可以作为光学镜头上的增透膜。 6(光的衍射现象 (1)现象:光绕过障碍物的现象。 (2)意义:光的衍射现象进一步表明光是波。 (3)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，其条件是阻碍物(或孔)的尺寸与光波可比(接近光波长或小于光波长)。 (4)单缝衍射:光通过单缝照射到屏上时，屏上将出现“有明有暗，明暗相间”的衍射条纹，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。 (5)泊松亮斑:光照射到不透光的小圆板上时，在圆板阴影中心处出现的衍射亮斑。 7(光的偏振现象 (1)自然光与偏振光:沿着各个方向振动的强度均相同的光称自然光;只沿某一特定方向振动的光称偏振光。 (2)偏振现象:自然光经过某一偏振片(起偏器)A后即变为偏振光;若再使光经过另一偏振片(检偏器)B并逐渐转动偏振片B使A与B的偏振化方向相互垂直，则光就完全不能透过偏振片B。这样的现象叫做光的偏振现象。 (3)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。 (二)重难点阐释 1(视深问题 光的折射时，一般需作出光路图，以便于应用折射定律及光路图中提供的几何关系来解? ? ? ? ? ? ? ? ?点亮心灯 ~~~///(^v^)\\\~~~ 照亮人生 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????????????精诚凝聚 =^_^= 成就梦想 ???????????? 答。在实际应用中，常见的方法是?三角形边角关系。?近似法，即利用小角度时，θ?tanθ?sinθ的近似关系求解。 2(全反射现象 全反射现象要记住产生全反射的条件，光从光密介质射入光疏介质，且入射角大于等于临界角。 3(光的色散问题 光的色散问题常与光的折射现象相关联。关键物理量是(=) nnc/v 分析计算时，要掌握好n的应用及有关数学知识。着重应用以下几点 :(1)光的频率(颜色)由光源决定，与介质无关;(2)同一介质中，频率越大的光折射率越大;(3)n=c/v。正确应用以上几点就能准确地判断有关色光在介质中的传播速度、波长、折射光线的偏折程度等问题。 时，两束光叠加干涉减弱，据此不难推算出 L(1)明纹坐标 x=?kλ，(k=0，1，2，„) d ,L(2)暗纹坐标 x=?(2k,1)? (k=1，2，„) d2 L(3)条纹间距 ?x=λ. d 上述条纹间距表达式提供了一种测量光波长的方法。 二、高考要点精析 (一)折射定律及其应用 ?考点点拨 ? ? ? ? ? ? ? ? ?点亮心灯 ~~~///(^v^)\\\~~~ 照亮人生 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????????????精诚凝聚 =^_^= 成就梦想 ???????????? ,sinc1介质的折射率，与光速的关系: n,n,vsin,2 解题的关键:根据题意画出光路图，挖掘几何关系，由数学知识求解。 点评:本题考查光的反射和折射。题中有一个难点，就是通过做光路图挖掘几何关系，从而求解透明体的厚度以及光在透明体里运动的时间。做光路图也是解此类题的关键所在。 【例2】一条光线从空气射入某介质中，已知入射角为45?，折射角为30?，求光在此介质中的速度。 sinisin45:,,2解析:n= sinrsin30: 8cc3，108又n=，所以v ==,2.12，10m/s vn2 ? ? ? ? ? ? ? ? ?点亮心灯 ~~~///(^v^)\\\~~~ 照亮人生 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????????????精诚凝聚 =^_^= 成就梦想 ???????????? (二)光的色散 全反射 ?考点点拨 (1)色散的实质是由于各种色光在同一介质中传播的速率不同，或同一介质对不同色光的折射率不同而引起的。光的频率越大，折射率越大。红光折射率最小，紫光折射率最大。 (2)全反射的条件是，光从光密介质进入光疏介质，且入射角达到临界角。 【例4】某棱镜顶角θ=41.30?，一束白光以较大的入射角从棱镜的一个侧面射入，通过棱镜后从另一个侧面射出，在光屏上形成由红到紫的彩色光带如右图所示，当入射角i逐渐减小到零的过程中，彩色光带变化情况是( ) 色光 紫 蓝 绿 黄 橙 红 折射率 1.532 1.528 1.519 1.517 1.514 1.513 临界角 40.75? 40.88? 41.17? 41.23? 41.34? 41.37? A(紫光最先消失，最后只剩下橙光、红光 B(紫光最先消失，最后只剩下黄光、橙光和红光 C(红光最先消失，最后只剩下紫光、靛光和蓝光 D(红光最先消失，最后只剩下紫光、靛光和蓝光和绿光 解析:屏上的彩色光带最上端为红色，最下端为紫色，当入射角i减小时，光线在棱镜右侧面的入射角变大，因紫光临界角最小，所以紫光最先达到临界而发生全 反射，故紫色最先在屏上消失，当入射角减小到i′=0时，仅剩下红光 和橙光未达到临界角而射出，到达光屏，故选A。 【例5】 在一个圆形轻木塞的中心插上一根大头针，然后把它倒放在水 面上，调节针插入的深度，使观察者不论在什么位置都刚好不能看到水 下的大头针，如图所示，量出针露出的长度为d，木塞得半径为r，求水的折射率。 ? ? ? ? ? ? ? ? ?点亮心灯 ~~~///(^v^)\\\~~~ 照亮人生 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????????????精诚凝聚 =^_^= 成就梦想 ???????????? 第二课时 (三)光的干涉、衍射、偏振 ?考点点拨 光的干涉、衍射和偏振现象说明光是电磁波。光的干涉有双缝干涉和薄膜干涉两种，现象是观察到明暗相间的条纹，条纹间距离与波长成正比，红光波长最长，条纹间距离最大。双缝 Lx,,干涉实验中，条纹间的距离x与双缝间的距离d、双缝到屏的距离L间的定量关系是:，d利用此关系式可以测定光的波长。光的偏振现象说明光是横波。 【例6】能产生干涉现象的两束光是( ) A(频率相同、振幅相同的两束光 B(频率相同、相位差恒定的两束光 C(两只完全相同的灯光发出的光 D(同一光源的两个发光部分发出的光 ? ? ? ? ? ? ? ? ?点亮心灯 ~~~///(^v^)\\\~~~ 照亮人生 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????????????精诚凝聚 =^_^= 成就梦想 ???????????? 【例8】用红光做光的双缝干涉实验，光屏上出现明、暗相间直间距均匀的红色的干涉条纹，今用不透光的障碍物堵起一条缝，则屏上( ) A(一片黑暗; B(一片红色; C(仍然是红色的干涉条纹，只是亮相减弱; D(仍然是明、暗相间的红色条纹，但条纹间距不相同 解:堵起一条缝后红光只能透过单缝而射到屏上发生单缝衍射现象，也应将在屏上产生明、暗相间的红色条纹，只是单缝衍射所产生的衍射条纹间距不均匀，由此知:此例应选D。 ?考点精炼 考点精炼参考答案 1n,,2)1(解析:(1。 sinC sin45:1sin,,,(2)设b光在玻璃砖中折射角为θ，则由折射定律可得， n2所以θ=30? 这根光线在MN界面的入射角也为30?，能从MN射出。 3Od,Rtan30:,R由几何关系得 。 3 点评:解本题的关键是，作出光路图，挖掘几何关系，将光学问题化归为数学问题，由数学? ? ? ? ? ? ? ? ?点亮心灯 ~~~///(^v^)\\\~~~ 照亮人生 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????????????精诚凝聚 =^_^= 成就梦想 ???????????? 知识求解。 三、考点落实训练 3(在水底同一深度处并排放着三种颜色的球，如果从水面上方垂直俯视色球，感觉最浅的是 A(紫色球 B(蓝色球 C(红色球 D(三种色球视深度相同 4(一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是 A(各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同 B(各色光的速度不同，造成条纹的间距不同 C(各色光的强度不同 D(各色光通过双缝的距离不同 5(对衍射现象的定性分析，不正确的是 A(光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生弯曲传播的现象 B(衍射花纹图样是光波相互叠加的结果 C(光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据 ? ? ? ? ? ? ? ? ?点亮心灯 ~~~///(^v^)\\\~~~ 照亮人生 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????????????精诚凝聚 =^_^= 成就梦想 ???????????? D(光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论 6(下列现象哪些是光衍射产生的 A(著名的泊松亮斑 B(阳光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑 C(光照到细金属丝上后在其后面屏上的阴影中间出现亮线 D(阳光经凸透镜后形成的亮斑 9(太阳光照射在平坦的大沙漠上，我们在沙漠中向前看去，发现前方某处射来亮光，好像太阳光从远处水面反射来的一样，我们认为前方有水，但走到该处仍是干燥的沙漠，这现象在夏天城市中太阳光照射沥青路面时也能观察到，对这种现象正确的解释是( ) A(越靠近地面空气的折射率越大 B(这是光的干涉形成的 C(越靠近地面空气的折射率越小 D(这是光的衍射形成的 10(有关光现象的下列说法中正确的是( ) A(在平静的湖面上出现岸边树的倒影是光的折射现象 B(在太阳光照射下，水面上的油膜上出现彩色花纹是光的干涉现象 C(光导纤维传递信号的基本物理原理是光的折射 D(在光的双缝干涉实验中，只将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变宽 11(某学生在观察双缝干涉现象的实验中，分别用红色、绿色、紫色三种单色光做实验，经同一干涉仪观察到如图所示的明显干涉条纹，那么甲、乙、丙依次表示的颜色是 ( ) A(红色 绿色 紫色 B(红色 紫色 绿色 C(紫色 绿色 红色 D(绿色 紫色 红色 丙 甲 乙 12(一个军事设施的观察孔如图所示，其宽度L=30cm，厚度d=30cm，为了扩大向外的观察3 ? ? ? ? ? ? ? ? ?点亮心灯 ~~~///(^v^)\\\~~~ 照亮人生 ? ? ? ? ? ? ? ? ? d L ????????????精诚凝聚 =^_^= 成就梦想 ???????????? 视野，将折射率n=的某种玻璃砖完全嵌入观察孔内(图中为观察孔的俯视图)。 3 (1)嵌入玻璃砖后，视野的最大张角是__________ (2)如果要使视野的最大水平张角接近180?，则要求嵌入折射率至少______的玻璃砖。 14(用双缝干涉测光的波长。实验装置如图(甲)所示，已知单缝与双缝间的距离L=100mm，1双缝与屏的距离L=700mm，双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由2 ? ? ? ? ? ? ? ? ?点亮心灯 ~~~///(^v^)\\\~~~ 照亮人生 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????????????精诚凝聚 =^_^= 成就梦想 ???????????? 分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心(如图(乙)所示)，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数。 (1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图(丙)所示，则对准第1条时读数x=_______mm、对准第4条时读数x=_______mm 12 (2)写出计算波长λ的表达式，λ=_________(用符号表示)，λ=_____nm ? ? ? ? ? ? ? ? ?点亮心灯 ~~~///(^v^)\\\~~~ 照亮人生 ? ? ? ? ? ? ? ? ?