1、本章整合 光 光的反射:反射定律光的折射 折射定律折射率:=sinsin,=0实验:用“插针法”测玻璃砖的折射率光的全反射 条件 光密介质光疏介质入射角 临界角 sin=1 现象及应用:(1)全反射棱镜(2)光导纤维光的干涉 薄膜干涉 干涉图样现象及应用:(1)增透膜(2)检查平面的平整度双缝干涉 条件:相干光源明、暗条纹的判断 明:=(=0,1,2,)暗:=(2+1)2(=0,1,2,)干涉图样条纹间距:=实验:用双缝干涉仪测光的波长光的衍射 发生明显衍射现象的条件三种衍射图样 单缝衍射(注意与双缝干涉图样的区别)圆孔衍射圆板衍射(泊松亮斑)现象及应用光的偏振 区分偏振光与自然光偏振现象说明
2、光是横波应用:立体电影、液晶显示器光的色散 光的干涉产生的色散光的衍射产生的色散光的折射产生的色散激光 特点:相干性好、平行度好、亮度高应用:传播信息、激光测距、光储存、医疗、全息照相专题一 专题二 专题三 专题一“视深”问题 1.视深是人眼看透明物质内部某物点时像点离界面的距离。在中学阶段,一般都是沿着界面的法线方向去观察,在计算时,由于入射角很小,折射角也很小,故有 sinsin tantan ,这是在视深问题中经常用到的几个关系式。2.当沿竖直方向看水中物体时,“视深”是实际深度的 1。专题一 专题二 专题三【例1】垂直水面向下看,水里的物体看起来变浅了,这是光发生了折射的缘故。试证明在
3、垂直入射时的折射率等于实际深度跟视深的比值。点拨：垂直入射时入射光跟折射光在一条直线上,好像不能用角度的正弦直接求解了,因为其入射角和折射角都是0,但要证明命题,还必须由此入手。专题一 专题二 专题三 证明:因为两条光线才能确定物体的位置,除了画一条垂直入射的光线,还要再画一条辅助光线,只是让该光线的入射角也很小罢了,如图所示。从水中物体P1发出的光经水面折射进入人的眼睛,光线反向延长线的交点P2即眼睛看到的物体的位置,OP1表示实际深度h实,OP2表示看到的深度h视,以在N点折射的光线研究,由折射率公式 n=sinsin=sinsin1,专题一 专题二 专题三 由于上式中的角度很小,由相应的
4、近似关系:小于5时的正弦等于正切,所以 n=tantan1=21=12=实视。专题一 专题二 专题三 专题二 折射率的测定方法 折射率的计算与测定是几何光学中的重要内容,其测定方法较多,有成像法、插针法、视深法、全反射法等。成像法利用了水面的反射成像和水的折射成像的原理;插针法利用了光的折射定律,即 公式 n=sinsin;视深法利用了视深公式=;全反射法则利用了全反射现象的原理。在测定介质折射率时,应灵活选用这些方法。专题一 专题二 专题三【例2】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面下的大头针,如图所示,测出大
5、头针从木塞露出的长度d,木塞的半径为r,求水的折射率。点拨：画出符合题意的光路图是处理此类几何光学问题的关键。专题一 专题二 专题三 解析：产生全反射的条件有两条:(1)光从光密介质射向光疏介质;(2)入射角1大于或等于临界角C。当光从某种物质射向真空(或空气)时,其临界角C符合 sin C=1,=arcsin 1(为介质对光的折射率),专题一 专题二 专题三 如图,当针尖 A 发出的光到达水面 B 点时恰以临界角 C 入射,因此 sin C=1。在AOB 中:tan C=,而tan C=sin 1-sin2=1 2-1,由此求得 n=2+2。答案：2+2专题一 专题二 专题三 专题三 光的反
6、射、折射、全反射等综合问题分析 1.光路分析与计算。(1)确定光是由光密介质进入光疏介质,还是由光疏介质进入光密(2)画出光线发生折射、反射的光路图(全反射问题中关键要画出入射角等于临界角的“临界光路”)。(3)结合光的反射定律、折射定律、全反射理论及相关几何关系进行分析与计算。2.光的折射与光速、频率、波长关系的综合分析。先由折射光路判断光的折射率大小关系,进而得出光的频率关系,介质,并根据 sin C=1 确定临界角,判断是否发生全反射。然后再根据 n=和=判断出光速和波长的关系。专题一 专题二 专题三【例3】如图所示,两平面平行玻璃砖的截面图,一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上,a
7、、b是其中的两条平行光线。光线a在玻璃砖中的光路已给出。画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图,并标出出射光线与界面法线夹角的角度。点拨：根据光线a的偏折情况可以求出玻璃砖的折射率,也就能求出这种介质的临界角,进而判断b光线射到CD面上时是否发生全反射,然后再根据光的反射或折射定律作出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图。专题一 专题二 专题三 解析：根据 a 光线在 AC 面上的入射角和折射角可知其折射率 n=sin45sin30=2。设此玻璃砖的临界角为 C,则 sin C=1,=arcsin 1=45。专题一 专题二 专题三 b光线在CD面上的入射角由几何关系可知为75,7545,故b光线在CD面上发生全反射,射至BD面上的入射角可由几何关系求出为30,3045,故可从BD面射出,根据折射定律可求出出射光线与界面法线的夹角为45,光路图如图所示。答案：见解析