选修3-4光学.doc

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第一部分 光的直线传播
一 . 考纲要求:
知识点
要求
光的直线传播.本影和半影
Ⅰ
光的反射、反射定律
Ⅱ
光的折射和折射定律,折射率。全反射和临界角
Ⅱ
光导纤维
Ⅰ
棱镜，光的色散
Ⅰ
实验：测定玻璃的折射率
Ⅱ
复习目标：
1. 知道光源的概念，及光源能将其他形式的能转化为光能,光在同一种均匀介质中沿直线传播
2。介质:光能在其中传播的物质叫介质。
3。知道光在真空中的传播速度,在任何介质中的传播速度都小于。
4.掌握反射定律，会由反射定律画光路图,知道平面镜成像特征并会画光路图。知道反射中光路可逆
5.掌握折射定律,折射率，知道入射光线、反射光线、折射光线和法线在同一平面内及入射角、反射角、折射角的关系，知道折射中光路可逆
6。熟练掌握求折射率的几个公式。并会由折射率判断计算光在介质中传播速度大小、入射角或折射角的大小
7。知道全反射现象，知道光密介质和光疏介质.掌握发生全反射的条件，临界角概念，会判断不同色光在由介质射向真空时临界角大小及发生全反射的顺序.
8。了解光导纤维，知道其内芯与外套折射率大小，知道光在其中发生全反射的情况.
9.会分析光经三棱镜时的折射情况及光经折射后发生的偏折方向和偏折角，会分析形成的光谱分布顺序。知道棱镜对各色光的偏折角的大小及折射率的大小，并知道各色光在棱镜中的速度大小。
二 自我回顾
（一）、光的直线传播
1.光源：自行发光的物体
特点：光源具有能量且能将其他形式的能转化为 ，光在介质中的传播就是 的传播
2。介质:光能在其中传播的物质
3。光的直线传播：光在同种 介质中总是沿着直线传播的。光在真空中的传播速度，在任何介质中的传播速度都小于。
（二）、光的反射
1.反射现象:光从一种介质射到另一种介质的 上再返回原介质的现象。在反射现象中光路是可逆的。
2.反射定律:反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，且反射光线和入射光线分居法线 ， 等于入射角。
3.平面镜成像的特点：
（三）、光的折射
1。定义：光传播到两种介质的分界面上．一部分光进入另一种介质中，并且 原来的传播方向．这种现象叫光的折射
2.折射定律：折射光线跟入射 光线和 线在同一平面内． 光线和 光线分别位于法线 的两侧, 的正弦跟 的正弦成 比。
3.在折射现象中光路也是可逆的
（四）、折射率
1.折射率 光在由 射入 发生折射时， θ1的正弦与 的θ2的正弦之比，叫做这种介质的折射率.
2。表达式：。
特别提醒：
公式中，θ1是真空(或空气）中的光线与法线问的夹角．θ2是介质中的光线与法线的夹角．不一定称θ1为入射角,θ2为折射角,并当θ1和θ2很小时，.
3.光在介质中传播的速度和折射率有关，当c为真空中的光速，v为介质中光速时，有n= ， 上式中c=3×108m/s
4.光在不同介质中的速度与折射率的关系 n1v1=n2v2=n3v3
光在介质中的波长与折射率的关系
n1= n2= n3
5.视深
(五）全反射
1.光疏介质和光密介质:两种介质比较,折射率小的介质叫 介质，折射率大的介质叫 介质；“光疏"、光密”具有相对性。光在 中的速度大
2。 全反射现象:光从 介质入射到 光 介质的分界面上时，光全部反射回 原介质的现象
3。临界角：折射角等于 时的 叫临界角。用C表示:
4。发生全反射的条件：(1)光由 介质射向 介质，（2）入射角 临界角。
5。光导纤维:实际用的光导纤维是非常 细的玻璃丝,直径只有几微米到一百微米之间，在内芯和外套的界面上发生全反射。

内芯

外套

（六)三棱镜，光的色散。
1. 三棱镜：横截面为三角形的三棱柱透明体为棱镜。棱镜有使光线向底部 的作用。横截面是 三角形的棱镜为全反射棱镜.
2。 光的色散:白光通过三棱镜后,出射光束变为红橙黄绿蓝靛紫七色光光束,由七色光按一定顺序组成的光带称 .这种现象叫做光的色散
三 典题解析
l
S
A
h
x
vt
知识点一 光的直线传播
【例1】如图所示,在A点有一个小球,紧靠小球的左方有一个点光源S.现将小球从A点正对着竖直墙平抛出去，打到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是( ）
A。匀速直线运动
B。自由落体运动
C。变加速直线运动
D.匀减速直线运动
解:小球抛出后做平抛运动，时间t后水平位移是vt,竖直位移是h= gt2，根据相似形知识可以由比例求得,因此影子在墙上的运动是匀速运动。
点评：本题考查了光的直线传播与实际情况相结合，画出示意图，能明确表明各量关系，从而列出方程求解.
知识点二 光的折射 折射率
a
b
M
【例2】如图所示，一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M，若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，下列说法中正确的是 （ ） A.n1〈n2,a为红光，b为蓝光
B。n1〈n2,a为蓝光,b为红光
C。n1>n2，a为红光，b为蓝光
D.n1>n2，a为蓝光，b为红光
解：由图可知，b光线经过三棱镜后的偏折角较小，因此折射率较小，是红光。
点评:在相同入射角的情况下，偏折程度越小,折射角越大,因此折射率越小，考查了折射率公式，同时要掌握七色光的直射率大小。
【例3】如图所示，人站在距槽边D为L=1。2 m处,刚好能看到槽底B的位置，人眼睛距地面高度H=1.6m槽中注满某种透明液体时，人刚好能看到槽底中央O点处。求：
A
D
θ2
θ1
B
O
C
L
H
(1)这种液体的折射率
（2）光在该液体中的传播速度
解析：连接人眼与B点，延长CD为法线，从图中可知入射角θ=2∠CDB。连接D与O点．则折射角
θ1=∠CDO这样由公式．
即可求出液体的折射率n和光在此液体中的传播速度 因为
又因为
由得
代入得

故液体的折射率光在该液体中的速度为
点评：本题考察折射定律、折射率的概念,既考查了，又联系到能很好地帮助我们透彻理解折射率的含义．
知识点三 全反射
【例4】如图所示，一条长度为L=5.0m的光导纤维用折射率为n=的材料制成。一细束激光由其左端的中心点以α= 45°的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出.求：⑴该激光在光导纤维中的速度v是多大?⑵该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少？
α

解：⑴由n=c/v可得v=2.1×108m/s
⑵由n=sinα/sinr可得光线从左端面射入
后的折射角为30°，射到侧面时的入射角为60°,大于临界角45°，因此发生全反射,同理光线每次在侧面都将发生全反射，直到光线达到右端面。由三角关系可以求出光线在光纤中通过的总路程为s=2L/，因此该激光在光导纤维中传输所经历的时间是t=s/v=2。7×10—8s。
点评：考查了折射率公式n=c/v，以及临界角θ=arcsin，再画出图示，用几何知识求出光的路程，从而求出时间。
O
A
R
C
B
i
r
【例5】。用折射率为n的透明介质做成内、外半径分别为a和b的空心球,一束平行光射向此球壳，经球壳外、内表面两次折射后，能进空心球壳的入射平行光束的横截面积是多大?

解析：由对称性可知所求光束的截面应为一个圆，求得此圆半径即可。作上图所示的示意图，设光线OA为所求光束的临界光线，入射角为i．折射角为r，则有
由于0A为临界入射光线，所以射向内表面的光线AB的入射角正好等于临界角C,即
由正弦定理有
联立以上各式求解得
再由几何关系得
所求平行光束的横截面积为
点评:解答这类题目的关键是正确作出光路图,画出特殊光线（临界光线)，如图中的光线OA、AB等,然后利用折射率、临界角以及几何知识求解。
【例6】如图所示,一立方体玻璃砖，放在空气中，平行光束从立方体的顶面斜射入玻璃砖,然后投射到其一个侧面上，若发生全反射的临界角为42O，问：(1）光线能否从侧面射出？
θ1
θ2

(2）若光线能从侧面射出，玻璃砖的折射率应满足什么条件？

解析：（1）因玻璃的临界角为C=42O，所以不论入射角θ1为多少,θ2总小于42O，折射光线在侧面的入射角总大于，因而光线在侧面要发生全反射，而不能射出。
（2)因θ2总小于临界角,要在侧面能射出，,这就要求玻璃的折射率n满足
答案：（1)不能，（2）。
点评：该题主要考查的是折射定律和全反射的条件。
【例7】如图所示,只含有黄光和紫光的复色光束P0．沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱体后，被分成两束光0A、OB沿如图所示方向射出，则（ )
A。 OA为黄光，0B为紫光
B。 OA为紫光，0B为黄光
C. OA为黄光．0B为复色光
D。 OA为紫光，0B为复色光
解析：对同一种介质．紫光的折射率大于对黄光的折射率，故在黄光恰能够发生全反射时，两种光都能够发生全反射,故正确的情况是黄光的入射角恰好等于临界角,
而紫光的入射角已大于临界角，即C选项是正确的
点评:能比较七色光的折射率大小，发生全反射的条件,注意发射折射时一定有反射。
知识点四 色散 全反射
【例8】如图所示,一束白光从顶角为θ的棱镜的一个侧面AB以较大的入射角θ入射，经过三棱镜后，在屏P上可得到彩色光带，当入射角逐渐减小到零的过程中，若屏上的彩色光带先后全部消失,则
A。红先最先消失．紫光最后消失
B。紫光最先消失，红光最后消失
C.紫光最先消失，黄光最后消失
D。红光最先消失，黄光最后消失
解析：依题意作出白光通过三棱镜的光路图如图所示,可看出由于紫光的偏折最大，由
可知，紫光的临界角最小,所以紫光一定先在AC面上发生全反射而从屏上消失.由以上分析，屏上彩色光带中的紫光先消失,后面依次是靛、蓝、绿、黄、橙、红，故选项B正确

点评：有关棱镜的折射和色散问题，关键是要熟记从红到紫各色光顺序及折射率大小的顺序
【例9】如图两束不同的光A和B分别沿半径方向射入半圆形玻璃砖，出射光都是OP方向。下面正确的是
A。 A穿过玻璃砖所需的时间较长
B。光由玻璃射向空气发生全反射时，A的临界角小
C。光由玻璃射向空气发生全反射时，B的临界角小
D。以上都不对
解析：由图中几何关系可知，玻璃对B光束的折射率较大，由可得B光束在玻璃中的传播速度较小，穿过玻璃砖所用时间较长.又由得，折射率大的临界角小，故A、B错，C对
答案：C
【例10】如图所示．由红光和紫光组成的复色光由半圆形玻璃砖的表面A点射入，由下表面O点射出，从玻璃砖射入空气的入射角为i，进入空气后分解为两束光OB和OC问：
(1）光束OB和OB谁是红光?
（2）如果入射角i逐渐增大，眼睛在玻璃砖下方观察,哪种色光先消失？
解析：(1)设光从玻璃射入空气的折射角为r，由折射定律及得，紫光偏离原来方向的程度大,故光线OB是紫光,OC是红光
(2）由公式得,紫光临界角小于红光的临界角,当入射角i增大时，紫光先到达临界角,先发生全反射，故OB先消失
答案：(1）OC是红光(2)OB先消失
知识点五 测折射率
【例11】在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中:
（1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa’和bb’后，不小心碰了玻璃砖,使它向aa’方向平移了少许，如图所示则他测出的折射率将 选填（“偏大”“偏小”或“不变"）

（2）乙同学在画界面时,不小心将两界面aa’和bb’的间距画得比玻璃砖宽度大些,如图所示，则他测得的折射率 (选填 “偏大"“偏小”或“不变”）

解析:(1）如下图所示，甲同学利用插针法确定入射光线,折射光线后，测得的入射角、折射角没有受到影响，因此测得的折射率不变

i
i
r
r
a

（2)乙同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小
答案:(1)不变（2）偏小
【例12】用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上
两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被和P2挡住.接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2和P3的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜的轮廓如图所示
（1)在本题的图上画出所需的光路．
（2）为了测出三棱镜玻璃的折射率，需要测量哪些物理量？ 在图上标出它们；
(3）计算折射率的公式是n=
解析:(1）如图，画出过P1和P2的入射光线交AC面于0，画出通过P3和P4的出射光线交AB面于0’，则光线O0’为在三棱镜中的折射光线.
(2）在所画的圈上标明入射角和折射角，或用刻度尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度
（3），或
点评：本题还可设0E=OG（单位圆法），则n=EF/GH还可进一步思考。（3)中两种求折射率的方法，哪种相对来说哪一种更准确些？
基础知识练习
知识点一 直线传播
1．一人看到闪电12.3 s后又听到雷声，已知空气中的声速约为330～340m/s，光速为3×10 8 m/s,于是他用12.3乘于330很快估算出闪电发生位置到他的距离为4。1 km根据你所学的物理知识可以判断 ( )
A。这种估算方法是错误的，不可采用
B。这种估算方法可以比较准确地估算出闪电发生位置与观察者间的距离
c.这种估算方法没有考虑光的传播时间,结果误差很大
D.即使声速增大2倍以上，本题的估算结果依然正确
2. 如图所示为月球影子分布示意图，若地球进入月球的影区，则地球上相应区域的人( )
日
乙
月
戊
丙
甲
丁
A．在丙区看见日全食
B．在乙区看见日偏食
C．在丁区看见日全食
D．在甲区看见日偏食

知识点二 光的折射 折射率
1．人看到沉在水杯底的硬币，其实看到的是( ）
　　A．硬币的实像，其位置比硬币实际所在位置浅
　　B．硬币的实体，其位置即硬币的实际位置
　　C．硬币的虚像，但位置比硬币的实际位置浅
　　D．硬币的虚像，其位置比硬币的实际位置深
2.(2008年全国I）一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角θ射入，穿过玻璃砖自下表射出。已知该玻璃对红光的折射率为1。5。设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2，则在θ从0°逐渐增大至90°的过程中（ )
A. t1始终大于t2 B. t1始终小于t2
C. t1先大于后小于t2 D. t1先小于后大于t2
3．(08全国Ⅱ)一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出,出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下,出射光线侧移距离最大的是（ )
A．红光以30°的入射角入射　　 B．红光以45°的入射角入射
C．紫光以30°的入射角入射　　 D．紫光以45°的入射角入射
4。如图所示，一细束单色光从真空中斜射到一个均匀介质做成的圆柱形光学元件表面上的P点，下列说法中正确的是( ） A。该光线可能在Ｐ点发生全反射而不能进入该光学元件
P

B.该光线进入该光学元件后有可能因为连续发生全反射而不再射出
C。该光线一定能进入该光学元件,而且在进入后第一次射到介质和真空的界面时就一定能发生折射
D。该光线一定能进入该光学元件，而且进入后可能先经过一次全反射，然后再发生折射而从介质内射出
5。一光线以40O的入射角从真空射到平板透明材料上，光的一部分反射，一部分折射,折射光线与反射光线的夹角可能是( ）
A。小于40O
B.在50O～100O之问
C。在10O0~140O之间
D。大于l40O
6.如图所示,在面积较大的清水池里,有一根竖直插入水中的杆AB，杆在水中的长度为1m，露出水面部分长度为0.3m，已知水的折射率为 ，则当阳光与水平面成37°角照射时,杆AB在水中影子长是多少米？
(sin37°=0.6,cos37°=0.8）

7.在折射率为n厚度为d的玻璃平板上方的空气中有一点光源S，从S发出的光线SA以入射角θ入射到玻璃板上表面，经过玻璃板后从下表面射出，如图所示若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时间与在玻璃板中的传播时间相等．求点光源S到玻璃板上表面的垂直距离l应是多少？

知识点三 光的全反射
1．（05全国Ⅲ）两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ1、θ2。己知θ1>θ2。用n1、n 2分别表示水对两单色光的折射率,v1、v2分别表示两单色光在水中的传播速度（ ）
A 。 nl＜n2、v1＜v2    B.nl＜n2、v1>v2  
C. nl〉n2、v1＜v2     D。 nl〉n2、v1〉v2
2.一束光从空气射向折射率的某种玻璃表面，下列说法正确的是 （ ）
A.入射角大于45O时,会发生全反射现象
B。无论入射角多大，折射角都不超过45O
C.欲使折射角等于30O,应以45O 入射角入射
D。当入射角等于时,反射光线和折射光线垂直
3.(四川卷）如图，一束单色光射入一玻璃球体,入射角为60°。己知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行.此玻璃的折射率为( ）
A． B．1。5 C． D．2
4.（2008年重庆高考）如图是一个圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON,ON边可吸收到达其上的所有光线.已知该棱镜的折射率n=,若平行光束垂直入射并覆盖OM,则光线（ ）

A.不能从圆孤NF射出
B。只能从圆孤NG1射出
C。能从圆孤G1N1射出
D。能从圆孤H1M射出
知识点四 色散
A
B
C
1.如图上所示，用一临界角为42o的玻璃制成一直角三棱镜ABC，∠B=15O，∠C=90O。一条光线垂直于AC面入射，它在棱镜内发生全反射的次数为 （ )
A. 2次 B. 3次
C。 4次 D。 5次

2。（2006·江苏)在医学上,光导纤维可以制成内窥镜,用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部．内窥镜有两组光导纤维，一组用来把光输送到人体内部,另一组用来进行观察，光在光导纤维中的传输利用了( )
A。光的折射 B。光的衍射
C.光的干涉 D.光的全反射
3。如图所示，AB为两种介质I和Ⅱ的界面，由图中的光路可知( )

A
B
Ⅰ
Ⅱ
60O
45O

A.I和Ⅱ相比，I为光密介质
B.光在介质I中传播速度大
C.光由介质I射向介质Ⅱ时不能发生全反射。
D.光以相同的入射角从真空分别射入I和Ⅱ时，在介质I中的折射角较小。
4.红光与紫光相比 ( )
A.在真空中传播时．紫光的速度比较大
B.在玻璃中传播时，红光的速度比较大
C。玻璃对红光的折射率较紫光的大
D.从玻璃射到空气的界面上时，发生全反射时红光的临界角较紫光的大
5。如图所示．有等距离的红、绿、黄三条光线,以相同的入射角从空气中射向平行玻璃砖的同一平面，则它们从另一平面再次射向空气中时,则可能发生的是 ( ）

黄
绿
红

A.三条光线不平行，但交于一点
B。三条光线仍平行,且等距离
C.三条光线仍平行，绿光居中，但更靠近黄色光线
D.三条光线仍平行，绿光居中，但更靠近红色光线
6。一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光,其传播方向如图所示。设玻璃对a、b的折射率分别为，a、b在真空的波长分别为λa和λb则 （ ）

A. B.
C .λa<λb D。 λa〉λb
知识点五 测折射率
1。某同学由于没有量角器，他在完成了光路图以后,以0点为圆心、10.00cm长为半径画圆,分别交线段OA于A点，交OO′连线延长线于C点，过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点,过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点,如图所示用刻度尺量得AB=8.00 cm，CD 4。00 cm由此可得出玻璃折射率n=

2。如图所示．ABC为等腰三棱镜．顶角A的大小为60O,一条光线由AB面入射,折射光线与底边BC平行,出射光线的偏向角δ=30O。那么这个三棱镜材料的折射率是多少？

能力提高
一、选择题
1．一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气,在界面上的入射角为45°，下图四个光路 图中正确的是（) （ ）

2。 已知光线穿过介质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时的光路图如图3所示，下面说法中正确的是( )
　A．介质Ⅱ是光密介质
　　B．介质Ⅰ的折射率最大
　　C．介质Ⅲ的折射率比Ⅰ大
　　D．光在介质Ⅲ中光速最小
3.（05湖南）图示为一直角棱镜的横截面,。一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率n=,若不考试原入射光在bc面上的反射光，则有光线（ )
A．从ab面射出
B．从ac面射出
C．从bc面射出，且与bc面斜交
D．从bc面射出，且与bc面垂直
4。一束复色光经三棱镜折射后．分解为两束单色光a，b，如图所示，若a光可使锌板产生光电效应．下列说法中正确的是( )
A.b光不可能使锌板产生光电效应
B。b光的频率比a光的低些
C。b光的波长比a光的长些
D.b光在玻璃中传播的速度比a光小些

5。如图所示为一立方体玻璃砖，折射率为，放在空气中．一束平行光从立方体的上表面斜射进来,入射角,然后它投射到左端侧面．则 （ ）

A.无论角多大．该光线都能从这侧面射出
B。无论角多大．该光线都不能从这侧面射出
C。只有时．该光线才不能从这侧面射出
D. 只有时,该光线才不能从这侧面射出
6.两细束平行光a,b的间距为,由左上向右下斜射到一块矩形玻璃砖的同一表面上，已知在玻璃中的传播速度Va〉Vb,设经玻璃砖两次折射后的出射光线间距为，则下列说法正确的是（ ）
A。可能等于零
B。不可能小于．
C.不可能等于
D。不可能大。
7.如图所示，ABCD为同种材料构成的柱形透明体的横截面．材料的折射率n=1。6，其中ABD部分为等腰直角三角形,BCD部分为半圆形。一束单色平行光从真空垂直射向AB或AD面，则下列说法中正确的是 （ ）

A.从AB面中点射入的光线不一定从圆弧的中点射出
B。从AB面射入的所有光线经一次反射和折射后都能从BCD面射出
C。从AB面中间附近射入的光线经一次反射和折射后能从BCD面射出
D.若光线只从AD而垂直射入，则一定没有光线从BCD面射出
8。如图所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质。一单色细光束。垂直于AB面入射，在图示的出射光线中( )

A 。1、2、3（彼此平行)中的任一条都有可能
B。 4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能
C .7、8、9(彼此平行）中的任一条都有可能
D。只能是4、6中的某一条
9.一束复色光从正方体玻璃砖上表面射入玻璃．穿过玻璃砖后从侧表面射出，变为a，b两束单色光,如图所示这两束单色光相比较 ( )

A。 玻璃对a光的折射率较大
B。 b光光子的能量较大
C. 在真空中a光波长较短
D。 在玻璃中b光传播速度较大
10．如图所示，空气中有一块横截面呈扇形的玻璃砖，折射率为.现有一细光束．垂直射到AO面上，经玻璃砖反射、折射后，经OB面平行返回,∠AOB为135O。圆的半径为r，则入射点P距圆心O的距离为( )

A. B。
C。rsin7.5 O D。 rsin15 O
二、非选择题
11.学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器．如图所示在一圆盘上，过其圆心，作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针P1， P2，并保持P1， P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平,EF作为界面的法线．

而后在图中右上方区域观察P1, P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1, P2,同学们通过计算．预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据P3所插的位置就可直接读出液体折射率的值，则：
（I)若∠AOF=45O，OP3与OC的夹角为30O。．则P3处所对应的折射率的值为
（2)图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率值大？
（3）作AO的延长线交圆周于K ，K处所对应的折射率值应为
12。光线以60O的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直（真空中的光速c=3。 0×108m/s）
(1)求玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度。
(2)当入射角变为45O时，折射角变为多大？
(3）当入射角增大或减小时,折射率是否发生变化？请说明理由

13。(宁夏卷）一半径为R的1/4球体放置在水平面上,球体由折射率为的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上,折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为。求出射角是多少？

14。如图所示．一立方体玻璃砖，放在空气中,平行光束从立方体的顶面斜射入玻璃砖，然后投射到它的一个侧面,若全反射时的临界角为42O，问：
(1）这光线能否从侧面射出。
（2）若光线能从侧面射出，玻璃砖折射率应满足何条件？

15。如图所示，有一个圆桶形容器,桶高为h，桶底的圆心S点处有一个小突起。当桶内不装水时,人从右边某位置沿桶的上边缘向下看去，刚好能看到桶底的最左端，视线和水平方向成30°角.现在缓慢地向桶内倒入折射率为n=的某种透明液体,当液面上升多高时,这个人在原位置刚好能看到桶底圆心处的小突起S ?
S
图
h

基础练习答案
知识点一 直线传播
1。BD 2。AB
知识点二 光的折射 折射率
1.C 2.B 3.D 4。C 5.C 6。1。15m
7.
知识点三 光的全反射 色散
1。B 2。BCD 3。C 4.B
知识点四 色散 全反射
1.B 2.D3.AD4。BD5。C6。AC
知识点五 测折射率
1。2 2。
能力提高答案
1.A 2。CD 3.BD 4。D 5.B 6。A 7。C 8.C 9.B 10.D 11。①②P4 ③1 12。 ①n= v=×108m/s ②=arcsin③不变13。 14。 不能n< 15。

第二部分 光的波动性
一. 考纲要求
知识点
要求
光本性学说的发展简史
Ⅰ
光的干涉现象，双缝干涉，薄膜干涉,双缝干涉条纹间距与波长的关系
Ⅰ
光的衍射
Ⅰ
光的偏振现象
Ⅰ
光的电磁说、电磁波谱
Ⅰ
激光的特征及应用
Ⅰ
实验：用双缝干涉测波长
Ⅰ
复习目标：
1。知道什么是光的干涉现象，了解杨氏双缝干涉实验装置及各部分的作用，知道屏上出现明条纹和暗条纹的点到双缝的波程差满足的条件，知道干涉条纹的特点及双缝干涉中相邻明条纹（或暗条纹）间距与波长的关系,知道薄膜干涉是哪两个光线发生干涉的。了解日常生活中的一些干涉现象。
2。知道什么是光的衍射现象,知道发生明显衍射的条件,知道小孔衍射图样和波松亮斑的区别,知道衍射图样与波长的关系,知道光在什么条件下可以认为是直线传播,光在什么条件下不可以认为是沿直线传播。
3.知道光的电磁本性，以及电磁波谱的各成员(无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线）的特征及其应用.知道它们在真空中的速度相同,知道它们产生的机理，会由波长或频率变化分析波动性或粒子性明显程度。
4。知道光的偏振现象，知道只有横波才能偏振，了解偏振在实际中的一些应用,了解激光的特性及其应用.
自我回顾:
1。关于17世纪光的波动性
(1)代表人：荷兰物理学家
（2）内容：光是在空间传播的某种
（3）实验基础：光的 和 。
(4)解释现象:光的 、 、 及 .
2.光的电磁说
（1)代表人:英国物理学家
（2）内容: 光是
(3)实验基础：德国物理学家 的电磁波实验。
3。光的干涉
(1)干涉的概念：两列 相同振动情况 相同的光波相叠加，某些区域出现 ，某些地方出现 ．并且 和 的区域总足相互间隔的现象叫光的干涉。光的干涉证明了光具有 性.
（2)双缝干涉:在用单色光进行的双缝干涉实验中．如果双缝处两列光的振动情况完全相同．则在光屏上距双缝路程差为波长 倍的地方被加强，将出现亮条纹，在光屏上距双缝路程差为半波长 倍的地方被减弱，将出现暗条纹。
㈠相干光源：能发生 现象的两个波源称为相干波源.杨氏实验中采用“一分为二”的办法将同一光波分解为两列波作为相干光源。
㈡双缝干涉实验得到的宽度相等的明暗相间稳定条纹，相邻明条纹（或暗条纹）的间距,其中l表示 与 的距离，d表示 ，表示 如果用白光做实验,光屏上除了中央是 条纹外，两侧为对称分布的 条纹。
(3）薄膜干涉:利用薄膜（如肥皂膜) 两表面的 相遇形成的。图样的特点是：同一条亮（或暗）条纹上所对应薄膜厚度 ，单色光在肥皂膜上(上薄下厚）形成 状的明暗相间条纹（白光入射形成彩色条纹）
4。光的衍射
（1）光的衍射：光绕过障碍物偏离 路径而进入障碍物的几何阴影中的现象叫光的衍射
（2）光的衍射说明光具有 性
(3）光的明显衍射的发生条件:只有当障碍物的 可以跟光的波长相比．甚至比光的波长还 小的时候，衍射现象才会明显.
5。光的电磁说
（1)光的电磁本性：麦克斯韦认为光是一种电磁波， 用实验证实了这一学说．
（2）电磁波谱
①电磁波按波长由大到小的顺序为：无线电波、红外线、可见光、 X射线、γ射线．
②不同电磁波产生的机理不同:无线电波由振荡电路中自由电子的周期性运动产生；红外线、可见光、紫外线由原子的 受激发后产生；伦琴射线(x射线)由原子的 受激发后产生；γ射线是 由于 受到激发后产生的．
③不同波长的电磁波的特性不同：无线电波易发生干涉和衍射；红外线有显著的 作用；可见光可引起视觉作用；紫外线有显著的化学作用；X射线的穿透作用很大，γ射线的穿透作用更强．
6.光的偏振
(1)偏振：横波只沿某一特定的方向振动，称为波的偏振．
（2）自然光:在与光波传播方向垂直的平面内光振动（指E的振动)沿各个方向 都相同．如由太阳、电灯等普通光源发出的光．
（3）偏振光：在与光波传播方向垂直的平面内只有沿着某一个 振动的光．如自然光经偏振片作用后的光．
(4)应用：利用偏振片摄影、观看立体电影等．
7.激光的主要特点和应用
平行度好（方向性好）
精确测距:激光雷达
刻制光盘
频率单一（相干性好)
做相干光：干涉衍射
传递信息：光纤通信
记录信息：全息照相
强度大（亮度高）
机械加工：打孔切割焊接
医学:光刀
军事上激光武器
科研上：引发核聚变
典题解析
知识点一 双缝干涉
【例1】用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是（ )。
A． 相邻干涉条纹的间距离相等.
B． 中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的两倍。
C． 屏与双缝之间的距离减小，则条纹间距增大
D． 在实验装置不变的情况下,红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距.
解析：因为双缝干涉的条纹宽,可见条纹宽应是相等的,A正确，B,C错，又因为λ红〉λ蓝，所以Δx红〉Δx蓝，故D错. 答案;A
【例2】．在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹。若在双缝的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时( ）
( ）
A．只有红色和绿色的双缝干涉，其他颜色的双缝干涉纹消失
B．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
C．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在
D．屏上无任何光亮
解析：干涉的条件是光的频率相同，两个狭缝透出的光如果频率不同,就不能发生干涉，但仍有亮光。
知识点二 光的衍射
【例3】对于单缝衍射现象,以下说法正确的是： （ ）
A。缝的宽度d越小，衍射条纹越亮
B。缝的宽度d越小，衍射现象越明显
C。缝的宽度d越小,光的传播路线越接近直线
D。入射光的波长越短