1、第四课时 单元知识整合知识网络方法探究本章是选修内容之一，内容包括物理光学和光的本性两部分。几何光学问题解题时要根据题设条件画出正确的光路，在光路图上找边角关系、相似关系，应用折射定律求解。光的本性是以光的发展史为线索展开，对光的干涉、衍射现象的分析了解了光是一种波，对偏振现象的分析了解光是横波。1光路法：在光的折射问题中，画好光路图是解题的关键，再利用折射定律解题。2临界光线法：对全反射问题，要抓住全反射的条件，利用临界光线进行分析讨论。3类比、对比法：在讨论光的色散时，联系不同的色光频率、波长、波速等物理量之间的关系，进行比较记忆；折射率测量方法是有很多的，也可以对比找出其中的异同；对光的
2、双缝干涉、薄膜干涉分析时对相干光源如何获得、干涉条纹的特点，找其异同再加以应用；波动问题部分题目处理方法与机械波有类似的地方，可用来加以比较应用。典例探究类型一临界光线问题【例1】（2007海南卷）如图，置于空气中的一不透明容器内盛满某种透明液体。容器底部靠近器壁处有一竖直放置的6.0 cm长的线光源。靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源。开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分。将线光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可以看到线光源底端，再将线光源沿同一方向移动8.0 cm，刚好可以看到其顶端。求此液体的折射率n。导示:
3、若线光源底端在A点时，望远镜内刚好可看到线光源的底端，则有：其中为此液体到空气的全反射临界角，由折射定律得：同理，线光源顶端在B1点时，望远镜内刚好可看到线光源的顶端，则：由图中几何关系得：解得：临界光线的寻找是解决本题的关键，再利用折射率知识解题。类型二光的折射、色散问题【例2】abc为全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，如图所示。一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射，若光线入射点O的位置不变，改变光线的入射方向（不考虑bc面反射的光线）（ ）A使入射光线按图所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则红光将首先射出。B使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光
4、射出ab面，则紫光将首先射出C使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出ab面D使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出ab面导示:白光是由红到紫七种色光组成，同一种介质对它们的折射率，从红光到紫光逐渐增大，临界角逐渐减小。从同一介质射向空气发生全反射的临界角不同。由公式，n越小，C越大。红光折射率最小，则临界角最大。光垂直入射ac面，在ab面发生全反射，则临界角c45，紫光折射率最大，则临界角最小。当入射光沿顺时针方向偏转时，通过ac面折射后，射到ab面的入射角减小，首先达到红光临界角以下，红光首先射出ab面。当入射光沿逆时针方向偏转时，通过ac面折射后，射到ab面
5、的入射角增大，不可能有光从ab面射出。故选A注意到不同色光的颜色、光的频率、光在介质中的速度，介质对光的折射率、临界角等因素间的关系，是分析此例的关键。类型三两类现象的区别与联系【一】光的双缝干涉和单缝衍射的区别有哪些？导示:光的干涉和衍射均为波的叠加行为，所得到的条纹都是明暗相间的，都可以证明光的波动性，但它们之间还有许多不同点。1产生的条件不同：要产生干涉现象，两列光波的频率相同，相差恒定；产生明显衍射的条件是：障碍物或孔的尺寸比光的波长小或相差不多。2产生的机理不同：干涉是双缝处发出的两列波在屏幕上叠加，当两列波到达屏幕上的某点的距离差等于波长的整数倍，该点是加强点，因而出现明条纹；距离
6、差等于半波长的奇数倍，该点是减弱点，出现暗条纹。衍射是从单缝处产生无数多个子波，这些子波到达屏幕时相互叠加，它们在屏幕上不同点叠加时，其相互减弱的程度有规律地变轻或变重，出现明条纹，在严重处出现暗条纹。3图样不同：双缝干涉和单缝衍射的图样都是明暗相间的条纹。但双缝干涉的条纹间距是等宽的，亮度也是均匀的；而单缝衍射的条纹是中央宽，两边窄，亮度分布也是中央亮两边暗。（左图为光的双缝干涉图象，右图为光的单缝衍射图象。） 【二】圆孔衍射、泊松亮斑、牛顿环的区别？导示:圆孔衍射：圆孔处可以看成是由许多点光源组成，这些点光源是相干光源,它们发出在屏上叠加的衍射条纹，衍射图样是一系列同心圆环，中间为亮纹较亮
7、较宽，向两边变暗变窄。（如右图所示）泊松亮斑：用小圆屏进行衍射实验，衍射图样是在圆盘的阴影中心出现亮斑称之为泊松亮斑。衍射图样是一系列同心圆环，中央亮纹比小孔衍射小而暗，第一级暗纹较宽。（如右图所示） 牛顿环是光照到射到空气薄膜上，被薄膜前后两个表面反射的两列光相叠加，发生干涉现象。而形成明暗相间的条纹。牛顿环干涉条纹特点是中央为暗纹。（如右图所示）【例3】某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点，正确的是（ ）A若狭缝与灯丝平行，衍射条纹与狭缝平行B若狭缝与灯丝垂直，衍射条纹与狭缝垂直C衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关D衍射条纹的间距与光的波
8、长有关导示:要能观察到衍射现象，狭缝要与灯丝平行，衍射条纹与狭缝平行；光波的波长越长，条纹间距越大；狭缝宽度越小，条纹间距越大。故选ACD【例4】平行光通过小孔得到的衍射图样和泊松亮斑比较，下列说法中正确的有 A在小孔衍射图样和泊松亮斑的中心处都是亮斑 B泊松亮斑中心亮点周围的暗环较窄C小孔衍射图样的中心是暗斑，泊松亮斑图样的中心是亮斑D小孔衍射的衍射图样中亮、暗条纹间的间距是均匀的，泊松亮斑图样中亮、暗条纹间的间距是不均匀的 导示:从上的图片可以看出：A选项是正确的，B、C、D选项都是错误的。本题选A。成功体验1（南京市秦淮中学2007年高考模拟试卷）抽制细丝时可用激光束监控其粗细，如图，激
9、光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的狭缝规律相同，则 （ ）A这是利用光的干涉现象 B这是利用光的衍射现象 C如果屏上条纹变宽，表明细丝粗了 D如果屏上条纹变宽，表明细丝细了2（岳阳县二中2008届高三月考试题）如图所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分成a，b两束，则 （ ）A在水中a光的速度比b光的速度小B用同一双缝干涉实验装置做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的间距Ca、b两束光相比较，b光的波动性较强,a光的波动性较弱D若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，a光先消失3（07届南京市综合检测题）如图所示，是一块平板玻璃上放置一平
10、薄凸透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是 （ ）A、牛顿环是由透镜下表面的反射光和平面玻璃上表面的反射光发生干涉形成的B、牛顿环是由透镜上表面的反射光和平面玻璃下表面的反射光发生干涉形成的C、若透镜上施加向下的压力，当压力逐渐增大时，亮环将向远离圆心方向平移D、若透镜上施加向下的压力，当压力逐渐增大时，亮环将向靠近圆心方向平移4（泰兴市黄桥中学2008届高三第一次模拟测试）如图所示，P、Q是两种透明材料做成的两块形状相同的直角梯形棱镜，叠合在一起组成一个长方体。某单色
11、光自P的上表面斜射入，折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，已知材料的折射率nPnQ。射到P的上表面的光线与P的上表面之间的夹角为。下列说法正确的是（ ）A光线有可能不从Q的下面射出B从Q的下表面射出的光线一定与入射到P的上表面的光线平行C如果光线从Q的下表面射出，出射光线与下表面的夹角一定大于D如果光线从Q的下表面射出，出射光线与下表面的夹角一定小于5如图所示是一种折射率n=1.5的棱镜，用于某种光学仪器中，现有一束光线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上，入射角的大小i=arcsin0.75，求：（1）光在棱镜中传播的速率；（2）此束光线射出棱镜后的方向（不考虑返回到AB面上的光线）。参考答案：1BD 2B 3A C 4AD5（1）2108m/s （2）最终此束光线垂直于AC界面射出