【人教版】物理新导学同步选修34 课件：第十三章 光本章优化总结13 (共32张PPT)

[对点训练] 1．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
(1)求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向； (2)第一次的出射点距 C________ cm.
解析：(1)
设发生全反射的临界角为 C，由折射定律得 sinC＝1n 代入数据得 C＝45°.光路图如图所示，由几何关系可知光线 在 AB 边和 BC 边的入射角均为 60°，均 发生全反射．设光线在 CD 边的入射角为 α，折射角为 β， 由几何关系得 α＝30°，小于临界角，光线第一次射出棱镜是在 CD 边，由折射定律得 n＝ssiinnαβ，代入数据得 β＝45°.
解析：由题图可知，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，则 B 正确，A、C、D 错误．
答案：B
2．如图所示，等边三角形 ABC 为透明柱状介质的横截面， 一束平行于角平分线 BD 的单色光由 AB 面射入介质，经 AB 面 折射的光线恰平行于 BC.
(1)求介质对此单色光的折射率 n； (2)若光在真空的传播速度为 c，求光在此介质中的传播速 度．
某点到双缝的路程差为半波长的奇数倍时，该点为减弱点， 该处为暗纹．即|r2－r1|＝(2n＋1)2λ(n＝0,1,2，…)
[对点训练]
6．如图中甲、乙两幅图是由单色光分别射到圆孔时形成的 图 象 ， 其 中 图 甲 是 光 的 ________( 填 “ 干 涉 ” 或 “ 衍 射 ”) 图 象．由此可以判断出图甲所对应的圆孔的孔径________(填“大 于”或“小于”)图乙所对应的圆孔的孔径．
A．A、B、C 三个位置都出现亮条纹 B．B 位置处出现暗条纹 C．C 位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定 D．以上结论都不对
解析：在干涉现象中，所谓“振动加强的点”是指两列波在 该点引起的振动方向总是相同，该点的振幅是两列波的振幅之 和，而不要理解为该点始终处于波峰或波谷，在某些时刻它也可 以位于平衡位置(如图中 C 点)．所谓“振动减弱的点”是指两列 波在该点引起的振动方向总是相反的，该点的振幅是两列波的振 幅之差，如果两列波的振幅相同，则该点始终在平衡位置，对光 波而言，该点是完全暗的．本题中，A、B、C 连线上所有的点 到缝 S1、S2 的距离相等，所以 A、B、C 三点都是振动加强的点， 屏上对应出现的都是亮条纹．
解析：
(1)由题意作出光路图，根据几何知识得光线在 AB 面折射时 的入射角 θ1＝60°，折射角 θ2＝30°，则三棱镜的折射率为 n＝ssiinnθθ12 ＝ssiinn6300°°＝ 3.
(2)光在棱镜中传播的速度为 v＝nc＝ 3×108 m/s. (3)由光路图及几何关系知 BD 边上的入射角为 30°，要使光
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2021/9/132021/9/132021/9/132021/9/139/13/2021 •14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年9月13日星期一2021/9/132021/9/132021/9/13 •15、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。2021年9月2021/9/132021/9/132021/9/139/13/2021 •16、教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。2021/9/132021/9/13September 13, 2021 •17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2021/9/132021/9/132021/9/132021/9/13
A．紫光最先消失 B．红光最先消失 C．a 光在玻璃中的传播速度小于 b 光在玻璃中的传播速度 D．通过同一双缝发生干涉，a 光相邻条纹间距小于 b 光相 邻条纹间距
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角大小关系，进而得出光的频率
关系，然后再根据 n＝vc和 λ＝cf判断出光速、波长的关系． (1)折射率与光的频率的关系：在同一介质中，频率越大的
光折射率越大，当各种色光通过同一介质时，紫光折射率最大， 红光折射率最小．
(2)折射率与光速及波长的关系：当光从真空进入介质时， 频率不变，速度减小，波长减小，ssiinnri＝n＝vc＝λλ0.
专题三 光的色散和光的干涉、衍射的理解及应用
1．光的颜色与色散 (1)对同一介质而言，不同单色光的折射率 n、波速 v、波长 λ 不同，由红光→紫光的变化是：光的频率变大，折射率变大， 光速变小，波长变短，临界角变小． (2)光由一种介质进入另一种介质时，光的频率(颜色)不变， 而光的速度、波长均发生变化．
(3)光在介质中的速度由介质和光的频率共同决定．这与机 械波有很大区别，因机械波的传播速度仅由介质决定．
(4)光的色散现象还通常与折射定律、临界角、全反射等内 容联系在一起．利用折射率 n＝vc，光速 v＝fλ，临界角 sinC＝1n＝ vc等公式并结合光的折射等知识可分析此类综合问题．
2．光的干涉与衍射 (1)两者的产生条件不同 产生干涉的条件是两列光波频率相同，振动方向相同，相位 差恒定；产生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸可以跟 光的波长相比，甚至比光的波长还要小． (2)图样特点不同 双缝干涉产生的是等间距、等宽度、明暗相间且亮度基本相 同的条纹；单缝衍射产生的是中央最宽、最亮，其他地方窄且暗 的明暗相间条纹，并且各相邻条纹间距不等．
• You have to believe in yourself. That's the secret of success. 人必须相信自己，这是成功的秘诀。
•
解析：(1)依题意作出光路图，由几何知识得：入射角 i＝60°，
折射角 r＝30°
由折射定律 n＝ssiinnri 解得 n＝ 3. (2)若光在真空的传播速度为 c，则光在此介质中的传播速度
解析：图甲是光的衍射图样，图乙是光的直线传播所形成的 小孔成像．只有障碍物或小孔的尺寸比光波波长小或相差不多 时，才能发生明显的衍射现象，所以图甲所对应的圆孔比图乙所 对应的圆孔的孔径小．
答案：衍射 小于
7．如图所示是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图，实 线表示波峰，虚线表示波谷．在此时刻，介质中 A 点为波峰相叠 加点，B 点为波谷相叠加点，A、B 连线上的 C 点为某中间状态 相叠加点．如果把屏分别放在 A、B、C 三个位置，那么( )
•9、要学生做的事，教职员躬亲共做；要学生学的知识，教职员躬亲共学；要学生守的规则，教职员躬亲共守。2021/9/132021/9/13Monday, September 13, 2021 •10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2021/9/132021/9/132021/9/139/13/2021 3:55:50 PM •11、只有让学生不把全部时间都用在学习上，而留下许多自由支配的时间，他才能顺利地学习……（这）是教育过程的逻辑。2021/9/132021/9/132021/9/13Sep-2113-Sep-21 •12、要记住，你不仅是教课的教师，也是学生的教育者，生活的导师和道德的引路人。2021/9/132021/9/132021/9/13Monday, September 13, 2021
分析与计算．
[对点训练] 4．某种材料的三棱镜截面如图所示，∠A＝90°，∠B＝60°，
一束垂直于 BD 边的直线光束从 AB 边上的某点入射，折射光线 经过 BD 边反射后，从 AD 边垂直射出，已知真空中的光速 c＝ 3×108 m/s.求：
(1)三棱镜的折射率； (2)光在棱镜中传播的速度； (3)要使光线在 BD 边上发生全反射，则 AB 边上的入射角应 如何变化？
(2)设光线与 AB 边、BC 边和 CD 边的交点分别为 E、F、G，
由几何关系，得 CF＝AE＝coOs6A0°. 又 CG＝CF·tanα
两式联立，解得
CG＝4 3 3
cm，即第一次的出射点距
43 C3
cm. 答案：(1)出射光线与 DC 边的夹角为 45°
(2)4 3 3
方法技巧 (1)解决几何光学问题应先准确画好光路图． (2)用光的全反射条件来判断在某界面是否发生全反射；用折 射定律找入射角和折射角的关系． (3)在处理几何光学问题时应充分利用光的可逆性、对称性、 相似性等几何关系.
专题整合提升
专题一 折射率与光速、频率、波长之间的关系
1．正确、灵活地理解、应用折射公式 教材中给出的折射率公式为 n＝ssiinnθθ12(θ1 为真空中的入射角， θ2 为某介质中的折射角)．根据光路可逆原理，入射角、折射角 是可以随光路的逆向而“换位”的．我们可以这样来理解、记忆： n＝ssiinnθθ12空介⇒1n＝ssiinnθθ21空介.
专题二 光的反射、折射和全反射的综合问题分析
1．对全反射的理解 光投射到两种介质的界面上会发生反射和折射，入射角和反 射角、入射角和折射角的关系分别遵守反射定律和折射定律，当 光从光密介质射向光疏介质中时，若入射角等于或者大于临界角 会发生全反射现象．
2．对临界角的理解 光线从介质进入真空或空气，折射角 θ2＝90°时，发生全反 射，此时的入射角 θ1(介)叫临界角 C. 由1n＝ssiinnθθ12介空＝sinC
线在 BD 边上发生全反射，应满足 sinC＝1n＝ 33，所以临界角 C>30°.因此 AB 边上的折射角 θ2 应减小，入射角 θ1 也应减小．
答案：(1) 3 (2) 3×108 m/s (3)减小
5.
如图所示，ABCD 是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所 在平面内的一束光线由 O 点垂直 AD 边射入．已知棱镜的折射率 n＝ 2，AB＝BC＝8 cm，OA＝2 cm，∠OAB＝60°.
为
v＝nc＝
3 3 c.成都高二检测)一个大游泳池，池底是水平面，池 水深 1.2 m，有一直杆竖直立于池底，浸入水中部分杆是杆全长 的一半，当太阳光以与水平方向成 37°角射在水面上时，测得杆 在池底的影长为 2.5 m，求水的折射率．
解析：设折射角为 θ2，在△ABO 中，AB＝1.2 m BO＝AB·cot37°＝AB×43＝1.6 m 池底影长 2.5 m，故 CD＝0.9 m 在△CDO 中，tanθ2＝CCDO＝01..92 mm＝34 θ2＝37° 由折射率公式 n＝ssiinnθθ12得 n＝ssiinn5337°°＝43 答案：43
(3)波长对条纹间距的影响 无论双缝干涉还是单缝衍射，所形成的条纹间距和宽度都随
波长增加而增大．对于双缝干涉，相邻亮纹或暗纹间距为 Δx＝dl λ.
(4)两者的相同点
两者成因相同，都是波特有的现象，属于波的叠加．对于双 缝干涉，如图所示．屏上某点到双缝的路程差为波长的整数倍时， 该点为加强点，该处为亮纹；即|r2－r1|＝nλ＝(n＝0,1,2，…)
3．这类综合问题的解题思路 (1)确定光是由光密介质进入光疏介质，还是由光疏介质进
入光密介质，并根据 sinC＝1n确定临界角，判断是否发生全反射． (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“临界光路图”)． (3)结合光的反射定律、折射定律及临界角 C、几何关系进行
答案：A
8．(2017·唐山高二检测)如图，半圆形玻璃砖置于光屏 PQ 的左下方．一束白光沿半径方向从 A 点射入玻璃砖，在 O 点发 生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带，a、b 是其中的 两单色光．若入射点由 A 向 B 缓慢移动，并保持白光沿半径方 向入射到 O 点，观察到各色光在光屏上陆续消失．下面正确的 是( )