物理人教版选修3-4课件：第十三章光章末总结

题型探究
一、光的折射和全反射
光的折射和全反射的问题主要有作光路图、折射率的计算、全反射判断、 色散及相关计算.在分析解题时，要注意确定临界角，判断是否会发生全 反射. (1)折射问题的计算：根据折射定律及相应规律，作出光路图；运用有关
公式或几何关系进行相应计算.
(2)用折射定律解释光现象：先画出光路图，正确找出入射角和折射角的
答案
解析
图1
3×108 m/s
c 光在该圆柱体中的传播速度为 v＝n＝ 3×108 m/s.
解析
答案
(2)假如在该平行光中有一光线经圆柱体折射后刚好到达 B点，则该光线
在圆柱体中的传播时间为多少？
答案 2×10－9 s 解析 假设光线PC经折射后经过B点，光路图如图所示.
假设入射角为α，折射角为β，则由折射定律有 sin α n＝sin β＝ 3 又由几何关系有α＝2β
大小关系，然后再根据实际情况分析讨论.
(3)全反射问题：在解释全反射现象或运用全反射原理求解有关实际问题 时，首先要注意确定临界角，判断是否满足全反射条件，再根据相关规 律及几何关系进行判断或计算.
例1
如图1所示是一透明的折射率为 n＝ 3 的圆柱
体，其半径 R ＝ 20 cm ， O 点为圆心， AB 为其中的 一直径，今有一束平行光沿平行于 AB 方向射向圆 柱体，已知真空中光速为c＝3.0×108 m/s. (1)求光在圆柱体中的传播速度；
光的 偏振光的获得方法：1用偏振片；2使反射光与折射光垂直，
偏振
则它们都成为偏振光 横波 偏振现象说明光是_____
光的双缝干涉产生色散 光的 光的薄膜干涉产生色散
色散 光衍射时的色散
光 光通过三棱镜折射产生色散 亮度高 特点： 相干性好 、 平行度好 、______
激光 应用：光纤通信、激光测距、激光雷达、医疗“光刀”、读盘、 切割金属、激光育种、激光武器等
sin 60° ＝60° ，θ2＝∠AOF＝30° ，所以 n＝sin 30° ＝ 3.
解析
答案
(2)图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率的值大？ P4 答：____. 解析 图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角， 所以P4对应的折射率的值大. 1 (3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率的值应为__.
第十三章
章末总结
内容索引
知识网络
题型探究
知识网络
光的反射
反射定律
光路可逆
c 入射角θ1、折射角θ2、折射率n＝ v 折射定律 sin θ1
sin θ2 折射定律：n＝_____
光
光的折射
光路可逆 实验：测定玻璃的折射率
入射角大于或等于临界角 条件：光从光密介质射向光疏介质 、______________________ 全反射 1 临界角C的计算公式：sin C＝ n
解得α＝60°，β＝30°
3 则 BC＝2Rcos β＝ 3R＝ 5 m BC 所以 t＝ v ＝2×10－9 s.
解析
答案
二、介质折射率的测定
测折射率常见的方法有成像法、插针法及全反射法，不管哪种方法其实 sin θ1 质相同，由折射定律n＝ 知，只要确定出入射角及折射角，即可测出 sin θ2 介质的折射率.
条件：两列频率相同、相位差恒定、振动情况相同的光
实验装置：双缝干涉仪
干涉图样：单色光是明暗相间 、 间隔均匀 的条纹. 光的
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ干涉
双缝
干涉
光
kλk＝0，1，2，3，„ 明暗条纹的 亮条纹：Δr＝_____________________ λ 产生条件 2k＋12k＝0，1，2，3，„ 暗条纹：Δr＝__________________________
在圆周上插上大头针 P3 ，使P3 正好挡住P1 、P2 的像，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：
(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，
3 则P3处所对应的折射率的值为___.
解析
sin θ1 根据折射定律 n＝sin θ ，题中 θ1＝∠EOP3 2
解析
因A、 O 、K 在一条直线上，入射角等于折射角，所以K 处对应的
折射率的值应为1.
解析
答案
针对训练1
某同学利用 “ 插针法 ” 测定玻璃的折射
率，所用的玻璃砖两面平行 . 正确操作后，作出的光
路图及测出的相关角度如图3所示.(1)此玻璃的折射率 －θ1 cos θ1 sin90° 或 cos θ2 sin90° －θ2 用图中的 θ1 、 θ2 表 计算式为 n ＝ __________________( 示)；
越准确，故应选用宽度大的玻璃砖来测量.
解析
答案
三、光的干涉
1.产生干涉的条件：两列频率相同、相位差恒定、振动情况相同的光. λ 2.产生亮、暗条纹的条件：当Δr＝kλ时出现亮条纹；当Δr＝(2k＋1) 时出 2 l 现暗条纹(其中k＝0,1,2,3„„).相邻亮(或暗)条纹间距：Δx＝ dλ . 3.干涉图样特点：单色光照射时为间距相同的明暗相间的条纹，白光照 射时为彩色条纹. 4.薄膜干涉： (1)薄膜干涉中的条纹是从薄膜前、后两个表面反射的光在 光源一侧干涉形成的.(2)同一条纹对应薄膜厚度相同，所以用竖直肥皂薄 膜做实验，条纹为横条纹.
例2 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2所示，在一圆盘上，过其圆心O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 图2 次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中，而且总保持液面与直径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
解析
图3
据题意可知入射角为(90° －θ1)，折射角为(90° －θ2)，则玻璃的折射
sin90° －θ1 cos θ1 率为 n＝ ＝cos θ ； sin90° －θ2 2
解析 答案
(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应 大 填“大”或“小”)的玻璃砖来测量. 选用宽度___( 解析 玻璃砖越宽，光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定，测量结果
lλ 条纹间距：Δx＝__ d
薄膜干涉及应用
实验：用双缝干涉测量光的波长
发生明显衍射的条件：孔或障碍物的尺寸可以与光的波长相 比，甚至比光的波长小 光的
衍射 光
衍射图样：单色光是明暗 相间、间隔不均匀的条纹与干涉图样
进行区分 泊松亮斑 实例：单缝衍射、圆孔衍射 、________ 偏振光与自然光的区别