2022-2023年粤教版(2019)新教材高中物理选择性必修1 第4章光及其应用单元复习课课件

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光及其应用单元复习课高二—粤教版—物理—选择性必修一第四单元本章主要知识内容框架如下一.光的折射定律 当光线从空气射入介质时，发生折射，折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线在法线的两侧；入射角i的正弦值跟折射角γ的正弦值成正比.这就是光的折射定律，用公式表示为一.光的折射定律 不同介质的折射率不同，是由光在不同的介质中的传播速度不同引起的，折射率n与光在此介质中的传播速度v的关系为式中的c为光在真空中的传播速度.例1：如图所示，一个大游泳池的池底是水平面，池中水深1.2m，有一直杆竖直插入池底，恰好有一半露出水面，太阳光以与水平面成37°角射入水平面，测得直杆在池底的影长是2.5m，求水的折射率.DFABC解ri如图CD即为影长。由题可知lCD=2.5m，lAB=lBC=lOF=1.2m，i=53°O由几何关系lCD=lFC+lDF=lOB+lDFlOB=lABtan53°lDF=lOFtanr得tanr=3/4因此sinr=3/5得n=4/3n=sini/sinr二.光的全发射 当光从折射率较大的介质（光密介质）射入折射率较小的介质（光疏介质）时，折射角大于入射角且随入射角增大而增大.当入射角达到一定角度，折射角变成90°，继续增大入射角，折射角将大于90°.此时，入射光线全部被反射回折射率较大的介质中，这种现象称为光的全反射。折射角等于90°时的入射角称为临界角，记为ic 解得临界角ic=45°由图可知入射角为60°>45°因此在AB面会发生全反射，光路图如图ir由几何关系可知∠AFD=120°∠AFH=90°siniC=1/n由n=sini/sinr 得i=45°DFH因此r=30°<45°因此从AC面折射出去离开时与棱镜的夹角为90°-45°=45°(1)构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有几微米到一百微米，它是由纤芯和包层两层组成的，纤芯的折射率大于包层的折射率．(2)传播原理：光由一端进入，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出，光导纤维可以远距离传播光信号，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像．二.光的全反射——光纤技术例3（多选）：华裔科学家高锟被誉为“光纤之父”，他获得2009年诺贝尔物理学奖。光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其纤芯和包层材料不同，光在纤芯中传播。下列关于光导纤维的说法正确的是（ ）A.纤芯的折射率比外套的大，光传播时在纤芯与包层的界面上发生全发射B.纤芯的折射率比外套的小，光传播时在纤芯与包层的界面上发生全发射C.波长越短的光在光纤中传播的速度越大D.频率越低的光在光线中传播的速度越大AD三.光的干涉  但如果两列光不在真空或空气中传播，而是在折射率为n的介质中传播路程r，则明暗条纹满足的条件为三.光的干涉 例4：某人用某一单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离为0.25mm，在距离双缝为1.2m处的光屏上，测得5条亮纹间的距离为7.5mm.试求所用单色光的波长。解：由题可知d=0.25mm，L=1.2m，∆x=7.5mm/4=1.875mm  得λ=3.906×10-7m四.光的衍射 光的狭缝衍射：当狭缝不断变窄时，观察屏上会出现中央亮且宽、两边对称分布、明暗相间的光带，整个图样远大于光通过狭缝时按照直线传播所能照亮的区域。这表明光绕过了狭缝边缘传播，而不是直线传播。这就是光的狭缝衍射现象。四.光的衍射 光的圆孔衍射：如果将狭缝换成大小可调的圆孔，当圆孔足够小时，同样能观察到中央为明显的亮斑、周围是明暗相间的圆形光环的图样。和光线通过狭缝传播相似，圆形光环的图样远大于通过圆孔时按照直线传播所能照亮的区域，这就是光的圆孔衍射现象。五.偏振 偏振片透射的光的强度会随着旋转的角度而变化，当两块偏振片的透振方向一致时，观察到的光最强，这说明从第二块偏振片出来的光的振动方向与第一块偏振片的透振方向相同。当两块偏振片的透振方向垂直时，几乎观察不到光。这种具有特定振动方向光叫做偏振光。例5：如图所示，两光屏间放两个偏振片，它们四者平行共轴，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，观察光屏N上光的亮度会如何变化，试解释变化的原因。答：当偏振片Q绕轴转动一周时，光屏上的光的亮度变暗再由暗变亮。依次重复。原因是偏振片P为起偏器，把自然光起偏为与其透振方向一致的偏振光。偏振片Q与P的透振方向一致，此时全部光线通过，当偏振片Q转动时，两偏振片的透振方向夹角从0°变为90°，此过程越来越少的偏振光能通过Q，光线变暗；当夹角由90°变为180°时，通过Q的偏振光又变多，光线变亮。依次往复。六.应用——激光1激光的特性：（1）.単色性好。普通光源发射的光，通常包含各种不同频率的光，因而包含各种颜色。而激光发射的光谱宽度很窄，因而激光是单色产生很好的光源（2）.相干性好。普通光通常是非相干光，激光是相干光束，它为我们提供了很好的相干光源。六.应用——激光1激光的特性：（3）.平行度好。激光束的发散角很小，方向性很强，激光光束的能量在空间高度集中，不容易发散。例如激光从地球照射到月球上形成的光斑直径仅约1km。（4）.亮度高。激光的亮度可比普通光源高出1012~1019倍，是目前最亮的光源，强激光甚至可产生上亿度的高温。六.应用——激光2.激光的应用 激光通信、激光武器、激光加工、激光医学、激光成像等  解：设临界角为ic，则sinic=1/n，得ic=45°（1）若都能从上表面射出，则不能在圆弧AB上全反射如图假设从C点入射时，此束光刚好发生全反射，Cic  （1）一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？ DiE假设在E点反射后的光EF交玻璃砖于F点，因为入射角等于反射角，所以i1=i=60°，又因为OE=OF=R,所以 i2=60°，则在F点也发生全发射F G H i1依此类推，经过多次反射从H点射出。光路图如图所示i2  1.水、水晶、玻璃和二氧化硫的折射率分别为1.33，1.55，1.60和1.63.如果光按下面几种方式传播，可能发生全反射的是（ ）A.从水晶射入玻璃B.从水射入二氧化碳C.从玻璃射入水中D.从水射入水晶C2.由两个不同光源所发生的两束白光落在同一点上，不会产生干涉现象，这是因为（ ）A.两个光源发出光的频率相同B.两个光源发出光的强度不同C.两个光源的光速不同D.这两个光源是彼此独立的，不是相干光源D3（多选）.一束自然光通过起偏器照射到光屏上。下列选项中光屏上发亮的有（起偏器上用箭头表示透射方向）（ ）ABD4（多选）.某同学做测定折射率实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2作出sinθ1——sinθ2图像，如图所示，则下列判断正确的是（ ）A.他做实验时，研究的是光从空气射入玻璃时的折射现象B.玻璃的折射率为0.67C.玻璃的折射率为1.5D.他做实验时，研究的是光从玻璃射入空气的折射现象AC5.在杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ=5.89×10-7m，双缝间的距离d=1mm，双缝到屏的距离l=2m，求第1条亮条纹到第11条亮条纹的中心距离。解：   算出相邻两亮条纹之间的距离而第1条亮条纹到第11条亮条中心之间有10个亮条纹间距