1、章末整合提升主题一光的折射和全反射折射率的测量(1)插针法(运用光的折射定律测量玻璃的折射率).下图为两面平行的玻璃砖对光路的侧移示意图.用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线OB,确定出O点,画出折射光线OO,量出入射角i和折射角r,据n=sinisinr计算出玻璃的折射率.(2)成像法(利用水面反射成像和水的折射成像测量水的折射率).如图所示,在一盛满水的烧杯中,紧挨杯口竖直插入一直尺,在直尺的对面观察水面,能同时看到直尺在水中的部分和露出水面部分的像.若从点P看到直尺在水下最低点的刻度B的像B(折射成像)恰好跟直尺在水面上刻度A的像A(反射成像)重合,读出AC、BC的长,量出烧杯内径d
2、,即可求出水的折射率为 n=lBC2+d2lAC2+d2.(3)全反射法(利用全反射现象测量水的折射率).在一盛满水的大玻璃缸下面放一点光源,如图所示.在水面上观察,看到一圆形的发光面,量出发光面直径d及水深h,则水的折射率n=d2+4h2d.【典例1】某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率.开始时玻璃砖的位置如图中实线所示,使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上,该直线垂直于玻璃砖的直径边,然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动,同时在玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像,且使P2的像挡住P1的像.如此观察,当玻璃砖转到图中虚线位置时,上述现象恰好消失.此时只需测量出,即可计算出玻
3、璃砖的折射率.请用你的测量量表示出折射率,n=.解析:当恰好看不见P1、P2的像时,刚好发生全反射现象,此时玻璃砖直径转过的角度为临界角,折射率n=1sin.答案:玻璃砖直径边绕O点转过的角度1sin【典例2】如图所示,在注满水的游泳池的池底有一点光源A,它到池边的水平距离l=3.0 m.从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角,水的折射率为43.(1)求池内的水深h.(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼睛到池面的高度为2.0 m.当他看到正前下方的点光源A时,他的眼睛所接收的光与竖直方向的夹角恰好为45.求救生员的眼睛到池边的水平距离x(结果保留1位有效数
4、字).解析:(1)如图所示,设到达池边的光线的入射角为i.依题意,水的折射率n=43,光线的折射角=90.由折射定律有nsin i=sin ,由几何关系有sin i=ll2+h2,联立式并代入数据得h=7 m.(2)依题意,救生员的视线与竖直方向的夹角为=45.由折射定律有nsin i=sin ,式中,i是光线在水面的入射角.设池底点光源到水面入射点的水平距离为a.由几何关系得sin i=aa2+h2,x+l=a+x,式中x=2 m.联立式并代入数据得x=0.7 m.答案:(1)7 m(2)0.7 m主题二光的波动性的应用1.利用光的双缝干涉测量光的波长等物理量.单色光发生双缝干涉时会在屏上形
5、成明暗相间的条纹,且条纹间距满足公式x=ld.若已知x、l、d,则可求,若已知l、d、,则可求x.2.利用光的薄膜干涉检查薄膜厚度变化或检查工件表面是否平整,还可使光增透或增反.在薄膜干涉图样中,同一条纹对应同一厚度的薄膜,所以条纹形状与薄膜等厚线的形状一致.3.利用单缝衍射确定缝宽.单缝衍射的条纹宽度与缝宽和波长有确定的关系,根据条纹宽度变化即可确定缝宽变化情况.4.利用偏振片改变光的强度.自然光发生反射后的反射光为偏振光,偏振片的透振方向与光的偏振方向的夹角不同,透过偏振片的光强度也就不同,根据这一原理可以有效地减少反射光的影响.【典例3】(多选)如图所示,A是一偏振片,A的透振方向为竖直
6、方向.下列四种入射光束照射A时能在A的另一侧观察到透射光的是( )A.太阳光B.沿竖直方向振动的光C.沿水平方向振动的光D.沿与竖直方向成45角振动的光解析:根据光的偏振知识,只要光的振动方向不与偏振片的透振方向垂直,光都能通过偏振片.当光的振动方向与偏振片的透振方向相同时,透射光最强,当二者垂直时,光完全不能透过.在二者间的夹角从0逐渐增加到90的过程中,透射光逐渐减弱.太阳光、沿竖直方向振动的光、沿与竖直方向成45角振动的光均能通过偏振片.答案:ABD【典例4】(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波.一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上,两狭缝就成了两个光源,它们发出的光波满足干涉的必要条件
7、,即两列光的相同.如图所示,在这两列光波相遇的区域中,实线表示波峰,虚线表示波谷,如果放置光屏,在(选填“A”“B”或“C”)点会出现暗条纹.(2)在上述杨氏干涉实验中,若单色光的波长=5.8910-7 m,双缝间的距离d=1 mm,双缝到屏的距离l=2 m.求第1个亮条纹与第11个亮条纹的中心间距.解析:(1)产生稳定干涉图样的必要条件是两列光的频率相同.A、B两点是振动加强点,出现亮条纹,C点是波峰与波谷的叠加点,为振动减弱点,出现暗条纹.(2)相邻亮条纹的中心间距x=ld,由题意知,亮条纹的数目n=10,解得l=nld=1.17810-2 m.答案:(1)频率C(2)1.17810-2
8、m主题三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=f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.【典例5】图甲、乙为a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置获得的干涉图样.现让a、b两种单色光组成的复色光通过三棱镜或平行玻璃砖,光的传播路径和方向可能正确的是() 甲a光的干涉图样 乙b光的干涉图样 A B C D解析:由通过同一个双缝干涉装置的图样可知a光的波长长,频率小,同一介质中a光的折射率小,临界角大,对于两面平行的玻璃砖,出射光线与入射光线平行,但有侧移,n越大,侧移量越大,所以选项A、B错误.相同的入射角b光先发生全反射,选项C正确,选项D错误.答案:C【典例6】如图所示,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,波长分别为a、b,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb,则a和b,na和nb的大小关系为ab,nanb.(均选填“”“b,na
