高中物理 第十三章 光章末整合提升学案 新人教版选修3-4.doc

第十三章 光

章末整合提升

突破一 光的折射、全反射的综合应用

几何光学是以光线为工具研究光的传播规律，所以解决几何光学问题的关键是根据“光的传播规律”画出光路图，然后再利用几何学知识，寻找相应的边角关系。

(1)几何光学主要包括四条原理：①光的直线传播规律；②光的反射定律；③光的折射定律；

④光路可逆原理。

(2)解题时常用的三个公式： sin θ1

①折射定律公式：n12＝；

sin θ2②折射率与光速的关系n＝； 1

③全反射的临界角sin C＝。

cvn(3)注意法线的画法：法线画成虚线；法线垂直于界面，如果界面是圆面，那应该垂直于圆的切线，即法线沿半径通过圆心。

【例1】 如图1所示，空气中有一折射率为2的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB，一束平行光平行于横截面，以45°入射角照射到OA上，OB不透光。若︵︵

只考虑首次入射到圆弧AB上的光，则AB上有光透出部分的弧长为( )

图1

1

A.πR 61

C.πR 3

1 B.πR 45

D.πR 12

解析 假设平行光束恰好能透出圆弧的临界点分别为D、E，光路图如图所示，由折射率公式可求得光从OA边射入玻璃时的折射角为30°，由临界角定义式可求得D处发生全反射的1

临界角为C＝45°，则圆弧DE对应的圆心角为45°，所以有光透出的弧长为πR，选项B

4正确。

答案 B

突破二 测折射率的方法

测折射率常见的方法有成像法、插针法及全反射法，不管哪种方法其实质相同，由折射定律

n＝

sin θ1

知，只要确定出入射角θ1及折射角θ2即可测出介质的折射率。

sin θ2

【例2】 在“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D。在插入第四个大头针D时，要使它________。图2是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边。根据该图可算得玻璃的折射率n＝________。(计算结果保留两位有效数字)

图2

解析 插在D点的大头针必须挡住C及A、B的像，这样才能保证沿A、B的光线折射后经过

C、D；作出光路图如图所示，以入射点O为圆心作圆，分别交入射光线与折射光线于E、F，

从E、F作法线的垂线交于G、H，用刻度尺量出EG、FH的长分别为5.5 mm、3.4 mm，由公

EGsin θ1EO5.5式n＝＝求出折射率n＝≈1.6。

sin θ2FH3.4

FO

答案 挡住C及A、B的像，1.6(1.5～1.7都算对) 突破三 光的干涉

1.产生干涉的条件：两列频率相同、相位差恒定、振动情况相同的光。

2.产生亮暗条纹的条件：当Δr＝kλ时出现亮条纹；当Δr＝(2k＋1)时出现暗条纹(其

2中k＝0，1，2……)。相邻亮(或暗)条纹间距：Δx＝λ。

3.双缝干涉图样的特点：单色光照射时为间距相同的明暗相间的条纹，白光照射时为彩色条纹。

λldlΔxd4.双缝干涉法测量光的波长：相邻亮(或暗)条纹间距Δx＝λ得λ＝。

dl

5.薄膜干涉

(1)薄膜干涉中的条纹是从薄膜前、后两个表面反射的光在光源这一侧干涉形成的。 (2)同一条纹上的点厚度相同，所以若用肥皂薄膜做实验，条纹为横条纹。

【例3】 如图3所示为双缝干涉实验，甲图为用绿光照射时的结果，a为中央亮条纹，a′为相邻亮条纹；乙图为换用另一种单色光照射的结果，a为中央亮条纹，a′为相邻亮条纹，两次实验中双缝间距和双缝到屏的距离相等，以下说法正确的是( )

图3

A.乙图可能是用红光照射，表明红光波长较长 B.乙图可能是用紫光照射，表明紫光波长较长 C.乙图可能是用紫光照射，表明紫光波长较短 D.乙图可能是用红光照射，表明红光波长较短

解析 由题图知甲图中条纹间距大，由Δx＝λ可知，在l和d相同的情况下，Δx大，则λ大；Δx小，则λ小；所以乙图中所用单色光波长较短，因紫光比绿光波长短，故选项C正确。 答案 C

突破四 几何光学和光的本性的结合

几何光学和光的本性(例如干涉、衍射等)结合点是折射率n和光的频率f，折射率n和f间虽然不存在公式关系，但它们的大小存在对应关系：频率f越大，折射率n越大，再由c＝

ldλf找出与波长的关系，由波长关系可联系双缝干涉、光的衍射等现象的应用。

【例4】 在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒介。光盘上的信息通常是通过激光束来读取的。若激光束不是垂直投射到盘面上，则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向，如图4所示。下列说法中正确的是( )