高考物理復(fù)習(xí) 高效學(xué)習(xí)方略 131 光　電磁波　相對(duì)論簡(jiǎn)介課件

第十三章光電磁波相對(duì)論簡(jiǎn)介考綱導(dǎo)航考綱展示1.光的折射定律2折射率3全反射、光導(dǎo)纖維4光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象5變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)、變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)、電磁波及其傳播6電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收7電磁波譜8狹義相對(duì)論的基本假設(shè)9質(zhì)速關(guān)系、質(zhì)能關(guān)系10相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系式實(shí)驗(yàn)十四：測(cè)定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)十五：用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng) 權(quán)威解讀 1.理解光的折射定律和折射率的概念 2全反射現(xiàn)象和臨界角的計(jì)算為復(fù)習(xí)重點(diǎn) 3掌握光的折射和全反射的應(yīng)用，如光導(dǎo)纖維、棱鏡和光的色散此知識(shí)點(diǎn)在高考中的命題頻率最高，應(yīng)引起高度重視 4掌握光的折射率與光的頻率的關(guān)系及光的傳播速度、波長(zhǎng)在介質(zhì)中的變化 5掌握雙縫干涉、薄膜干涉、光的衍射、光的偏振現(xiàn)象的原理和在日常生活及科技中的應(yīng)用 6實(shí)驗(yàn)：測(cè)定玻璃折射率及測(cè)定光的波長(zhǎng) 7了解電磁場(chǎng)理論和電磁波的發(fā)現(xiàn)過(guò)程 8了解LC振蕩電路及電磁波的產(chǎn)生及傳播，電磁波的發(fā)射和接收 9知道電磁波譜及各種頻率范圍內(nèi)電磁波的不同用途 10了解狹義相對(duì)論及廣義相對(duì)論的簡(jiǎn)單知識(shí). 一、光的折射1光的折射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象 2折射定律：折射光線與入射光線、法線在 ，折射光線與入射光線分別位于 的兩側(cè)，入射角的正弦與折射角的正弦成數(shù)學(xué)表達(dá)式： 常數(shù)面內(nèi)面內(nèi)同一平同一平法線法線正比正比真空真空 二、全反射1全反射：光照射到兩種介質(zhì)的交界面上時(shí)，光線 被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象2出現(xiàn)全反射的條件(1)光線由介質(zhì)射向 介質(zhì)(2)入射角1 臨界角C 三、光的色散白光經(jīng)三棱鏡后，分解為幾種顏色的光，這種現(xiàn)象稱光的色散色散現(xiàn)象表示白光是一種 全部全部光密光密光疏光疏大于大于混合光混合光 1對(duì)于某種單色光，玻璃的折射率比水的大，則此單色光在玻璃中傳播時(shí)() A其速度比在水中的大，其波長(zhǎng)比在水中的長(zhǎng) B其速度比在水中的大，其波長(zhǎng)比在水中的短 C其速度比在水中的小，其波長(zhǎng)比在水中的短 D其速度比在水中的小，其波長(zhǎng)比在水中的長(zhǎng)2水中的空氣泡、玻璃中的空氣泡，看上去比較亮，對(duì)這一現(xiàn)象表述正確的是()A空氣泡對(duì)光線有會(huì)聚作用B空氣泡對(duì)光線有發(fā)散作用C從空氣泡射到水或玻璃與氣泡分界面處的光一部分發(fā)生全反射形成的D從水中或玻璃中射到空氣泡界面處的光一部分發(fā)生全反射形成的解析D當(dāng)光從水中或玻璃中射到空氣泡的界面處時(shí)，一部分光的入射角大于或等于臨界角，發(fā)生了全反射現(xiàn)象，所以水中的空氣泡和玻璃中的空氣泡看起來(lái)比較亮3假設(shè)地球表面不存在大氣層，那么人們觀察到的日出時(shí)刻與實(shí)際存在大氣層的情況相比()A將提前B將延后C某些區(qū)域?qū)⑻崆?，在另一些地區(qū)將延后D不變解析B假如地球周圍沒有大氣層，太陽(yáng)光將沿直線傳播，如圖所示，在地球上B點(diǎn)的人將在太陽(yáng)到達(dá)A點(diǎn)時(shí)才看到日出；而地球表面有大氣層時(shí)，由于空氣的折射率大于1，并且離地球表面越近，大氣層的密度越大，折射率越大，太陽(yáng)光將沿如圖AB所示曲線進(jìn)入在B處的人眼中，使在B處的人看到了日出，但在B處的人認(rèn)為光是沿直線傳播的，則認(rèn)為太陽(yáng)位于地平線上的A點(diǎn)，而此時(shí)太陽(yáng)還在地平線以下，相當(dāng)于日出時(shí)刻提前了，所以無(wú)大氣層時(shí)日出的時(shí)間將延后 4.一束復(fù)色光由空氣射向玻璃，發(fā)生折射而分為a、b兩束單色光，其傳播方向如圖所示設(shè)玻璃對(duì)a、b的折射率分別為na和nb，a、b在玻璃中的傳播 速度分別是va和vb，則() Ananb Bnavb Dvavb 5.如圖所示，在水中有一厚度不計(jì)的薄玻璃片制成的中空三棱鏡，里面是空氣，一束白光A從棱鏡的左邊射入，從棱鏡的右邊射出時(shí)發(fā)生了色散，射出的可見光分布在a點(diǎn)和b點(diǎn)之間(如圖)，則()A從a點(diǎn)射出的光是紅光，從b點(diǎn)射出的光是紫光B從a點(diǎn)射出的光是紫光，從b點(diǎn)射出的光是紅光C從a點(diǎn)和b點(diǎn)射出的光都是紅光，從ab中點(diǎn)射出的光是紫光D從a點(diǎn)和b點(diǎn)射出的光都是紫光，從ab中點(diǎn)射出的光是紅光解析B對(duì)于光疏三棱鏡，當(dāng)光線從一側(cè)面射入，從另一側(cè)面射出時(shí)，光線向頂角偏折，折射率越大，則向頂角偏折越大，紫光折射率比紅光大，因此紫光向頂角偏折大，A、C、D錯(cuò)，B正確6(2011江蘇單科)一束光從空氣射向折射率為的某種介質(zhì)，若反向光線與折射光線垂直，則入射角為_真空中的光速為c ，則光在該介質(zhì)中的傳播速度為_要點(diǎn)一光的折射定律和折射率1.折射定律(1)內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比 3光密介質(zhì)與光疏介質(zhì) (1)光密介質(zhì)：折射率較大的介質(zhì) (2)光疏介質(zhì)：折射率較小的介質(zhì) (3)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)的同種介質(zhì)相對(duì)不同介質(zhì)可能是光密介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì) (3)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì) (4)同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小 4光路控制 (1)實(shí)質(zhì)：光學(xué)器件對(duì)入射的光線，在界面上(可能多個(gè))發(fā)生的折射、反射、全反射(可能多次) (2)方法：充分運(yùn)用光的反射定律、折射定律、全反射等規(guī)律，作好光路圖，并結(jié)合幾何關(guān)系分析解答 (3)平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體對(duì)光路的控制類別類別項(xiàng)目項(xiàng)目平行玻璃磚平行玻璃磚三棱鏡三棱鏡圓柱體圓柱體(球球)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面玻璃磚上下表面是平行的是平行的橫截面為三角橫截面為三角形的三棱鏡形的三棱鏡橫截面橫截面是圓是圓(1)玻璃磚、三棱鏡和圓柱體對(duì)光路的控制是光的折射或光的全反射的實(shí)際應(yīng)用(2)不同顏色的光由于頻率不同，在同一介質(zhì)中的折射率，光速不同，發(fā)生全反射時(shí)的臨界角也不同【例1】(2011全國(guó)新課標(biāo)理綜)一半圓柱形透明物體橫截面如圖所示，地面AOB鍍銀，O表示半圓截面的圓心，一束光線在橫截面內(nèi)從M點(diǎn)入射，經(jīng)過(guò)AB面反射后從N點(diǎn)射出已知光線在M點(diǎn)的入射角為30， MOA60，NOB30.求：(1)光線在M點(diǎn)的折射角(2)透明物體的折射率解析(1)如圖，透明物體內(nèi)部的光路為折線MPN，Q、M點(diǎn)相對(duì)于底面AB對(duì)稱，Q、P和N三點(diǎn)共線設(shè)在M點(diǎn)處，光的入射角為i，折射角為r，OMQ，PNF.根據(jù)題意有30 由幾何關(guān)系得，PNOPQOr，于是60且由式得r15要點(diǎn)二全反射和光的色散現(xiàn)象1.全反射(1)條件光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)入射角大于等于臨界角(2)現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下反射光 (4)應(yīng)用 全反射棱鏡、光導(dǎo)纖維(如圖) (5)對(duì)全反射的理解 在光的反射和全反射現(xiàn)象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的 當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，往往同時(shí)發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射當(dāng)折射角等于90時(shí)，實(shí)際上就已經(jīng)沒有折射光了 全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解：當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，在入射角逐漸增大的過(guò)程中，反射光的能量逐漸增強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱，當(dāng)入射角等于臨界角時(shí)，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，這時(shí)就發(fā)生了全反射 2光的色散 (1)色散現(xiàn)象：白光通過(guò)三棱鏡會(huì)形成由紅到紫七種色光組成的彩色光譜，如圖 (2)成因：由于n紅n紫，所以以相同的入射角射到棱鏡界面時(shí)，紅光和紫光的折射角不同，就是說(shuō)紫光偏折得更明顯些，當(dāng)它們射出另一個(gè)界面時(shí)，紫光的偏折角最大，紅光偏折角最小 (3)各種色光的比較顏色顏色紅紅 橙橙 黃黃 綠綠 藍(lán)藍(lán) 靛靛 紫紫頻率頻率低低高高同一介質(zhì)中的折射率同一介質(zhì)中的折射率小小大大同一介質(zhì)中速度同一介質(zhì)中速度大大小小波長(zhǎng)波長(zhǎng)大大小小臨界角臨界角大大小小通過(guò)棱鏡的偏折角通過(guò)棱鏡的偏折角小小大大(1)解答光學(xué)問(wèn)題應(yīng)先準(zhǔn)確畫出光路圖(2)用光發(fā)生全反射的條件來(lái)判斷光是否已經(jīng)發(fā)生全反射(3)在處理光學(xué)問(wèn)題時(shí)應(yīng)充分利用光的可逆性、對(duì)稱性、相似性等幾何關(guān)系【例2】(2011山東理綜)如圖所示，扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角AOB60.一束平行于角平分線OM的單色光由OA射入介質(zhì)，經(jīng)OA折射的光線恰平行于OB.(1)求介質(zhì)的折射率(2)折射光線中恰好射到M點(diǎn)的光線_(填“能”或“不能”)發(fā)生全反射如圖所示，abc為一全反射棱鏡，它的主截面是等腰直角三角形一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上發(fā)生全反射若光線入射點(diǎn)O的位置保持不變，改變光線的入射方向(不考慮自bc面反射的光線)，則()A使入射光按圖中的順時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，則紅光首先射出ab面B使入射光按圖中的順時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，則紫光首先射出ab面C使入射光按圖中的逆時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，則紅光首先射出ab面D使入射光按圖中的逆時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，則紫光首先射出ab面解析A當(dāng)入射光按順時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)入棱鏡中的折射光線也按順時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，它再射到ab面上時(shí)的入射角將逐漸變小，減小到臨界角以下時(shí)，從ab面上就會(huì)有光線射出不同的色光的頻率不同，折射率也不同，從而臨界角也不同，其中紅光的頻率最小，折射率也最小，臨界角最大在入射光按順時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)過(guò)程中，紅光將首先不滿足全反射條件，必是紅光首先射出ab面當(dāng)入射光按逆時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)時(shí)，射到ab面上時(shí)的入射角逐漸變大，不可能有色光從ab面射出【例】 2010年4月8日中國(guó)電信上海公司宣布已經(jīng)實(shí)現(xiàn)光纖在世博園區(qū)內(nèi)的全覆蓋，世博會(huì)期間來(lái)自于四面八方的人們隨時(shí)都能感受到信息生活所帶來(lái)的各種便利 【規(guī)律方法】題目要求時(shí)間最長(zhǎng)，也就是要求路程最長(zhǎng)，這必須是在保證能夠發(fā)生全反射的前提下發(fā)生全反射必須滿足兩個(gè)條件，一是入射角不小于臨界角，二是從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì) 1大氣中有一種叫“蒙氣差”的光現(xiàn)象，以下關(guān)于這種光現(xiàn)象的說(shuō)法中正確的是() A夜晚，我們看到南半天星星的位置，要比它實(shí)際的位置高一些 B夜晚，我們看到南半天星星的位置，要比它實(shí)際的位置低一些 C這種光現(xiàn)象中的“蒙氣差”效應(yīng)，越是接近地平線就越明顯 D這種光現(xiàn)象中的“蒙氣差”效應(yīng)，越是接近地平線就越不明顯解析AC越接近地球表面，大氣越稠密，折射率越大，因此，可以把大氣看做是折射率不同的許多水平氣層組成的，星光從上一個(gè)氣層進(jìn)入下一個(gè)氣層時(shí)，要折向法線方向，結(jié)果，我們看到星星的位置比它的實(shí)際位置要高一些，這種效應(yīng)越接近地平線就越明顯，故A、C正確 3根據(jù)如圖的漫畫，判斷下列說(shuō)法正確的是() A人看到的是魚的實(shí)像，位置變淺了 B人看到的是魚的虛像，位置變淺了 C魚看到的是人的實(shí)像，位置偏低些 D魚看到的是人的虛像，位置偏高些解析BD水面下的魚發(fā)出的光線，經(jīng)水面發(fā)生折射后折射角變大，遠(yuǎn)離了法線，光線進(jìn)入人眼后，人眼逆著射來(lái)的光線尋找魚，看到的是魚的虛像，位置變淺了，光路圖如圖(a)所示岸上的人發(fā)出的光線，經(jīng)水面發(fā)生折射后折射角變小，靠近了法線，光線進(jìn)入魚眼后，魚眼逆著射來(lái)的光線尋找人，看到的是人的虛像，位置變高了，光路圖如圖(b)所示，B、D正確4如圖所示，一束平行光以i30的入射角從玻璃射向空氣中，折射角為r45，則玻璃的折射率為_，光在玻璃中的傳播速度為_5(2010山東理綜)如圖所示，一段橫截面為正方形的玻璃棒，中間部分彎成四分之一圓弧形狀，一細(xì)束單色光由MN端面的中點(diǎn)垂直射入，恰好能在弧面EF上發(fā)生全反射，然后垂直PQ端面射出(1)求該玻璃棒的折射率(2)若將入射光向N端平移，當(dāng)?shù)谝淮?射到弧面EF上時(shí)_(填“能”“不 能”或“無(wú)法確定能否”)發(fā)生全反射