《高三物理光学复习》PPT课件

光的反射和折射
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光的直线传播
小孔成像 实例： 影的形成：
日食、月食
规律：光的反射定律
光
光的反射
学
应用：平面镜及其成像特点
规律：光的折射定律 全反射
光的折射
应用： 棱镜 色散 光谱
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１、光沿直线传播的条件：在同种均 匀介质中，光沿直线传播。
实例：小孔成像、影的形成、日食 和月食
习题
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3
2、光的反射
习题
3、卡文迪许扭秤是用来测定万有引力恒量的 重要仪器，为了观察悬挂的石英丝发生的微小 扭转形变，卡文迪许采用了光放大的原理，图 中悬挂在石英丝下端的T形架的竖直杆上装一 块小平面镜M，M可将由光源S射来的光线反 射到弧形的刻度尺上（圆弧的圆心即在M处）。 已 知 尺 距 M 为 2 m， 若 反 射 光 斑 在 尺 S 上 移 动 2cm，则平面镜M转过的角度是________rad。
（3）应用：平面镜成像及其特点
习
平面镜成像特点？
是等大的、正立的虚像，像与物关于 平面镜对称 。
做平面镜成像光路图的技巧：
根据平面镜成像有对称性的特点，确 定像的位置，再补画光路图。注意：镜后 的反向延长线要画成虚线，虚像用虚线画。
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5
3、光的折射(课件)
（1）规律：折射定律：
①射光线和入射光线和法线在同一平面上， ②折射光线和入射光线分局在法线的两侧； ③入射角的正弦跟折射角的正弦值成正比。
5、如图所示，用作图法确定人在镜前通过平面 镜可看到AB完整像的范围。
解：先根据对称性作出AB的像A’B’，分别作出A点、 B点发出的光经平面镜反射后能射到的范围，再找到 它们的公共区域（交集）。就是能看到完整像的范围。
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19
习题
6、半径为R的透明介质半圆柱体，横截面如图所示，圆
心为O，两条平行单色红光与底面垂直射向圆柱面，光
(A)匀速直线运动 (B)自由落体运动 (C)变加速直线运动 (D)初速为零的匀加速直线运动,加速度a小于重力加速度g
A S
v
M
N
h
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解题过程:
S x v0t
d
y 1 gt2
2
h
根据相似三角形：
xd yh
h
yd
1 2
g
t2d
g
d
t
x v0t 2v0
所以，h与t成正比， 影作匀速直线运动
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练习
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8
结束
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退出
9
小孔成像原理图
物
小孔
像
现象：成倒立的实像,证明了光沿直线传播
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本影、半影及日食的形成
日
半影1
月 本影 地 半影地3
在本影区看到日全食
半影2
在半影1、半影2看到日偏食
在半影3看到日环食
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月食的形成
月
日
地
月
月
当月亮部分进入地球的本影区时，形成月偏食； 当月亮全部进入地球的本影区时，形成月全食； 在半影区不会产生月食；没有月环食。
“海市蜃楼”现象
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25
习题
11、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
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全反射棱镜
横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。 选择适当的入射点，可以使入射光线经过全反射棱 镜的作用在射出后偏转90o（下图1）或180o （下图 2）。要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生 全反射。
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27
习题
12、如图所示，△abc为一直角三棱镜的横截面，其顶角α=
30°，P是平行于ab的光屏。现有一束宽度为d的单色平行光
垂直射向ab面，结果在屏P上形成一宽度等于 d的光带2 。
（1）画出对应的光路图（不考虑光线的反射）
3
（2）求该棱镜的折射率n．
a
α
P
d
b
c
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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/ 3 ，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。
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21
习题
8．为了从军事工事内部观察外界目标，在工事壁 上开一长方形孔，设工事壁厚d=34.64cm，孔的宽
度L=20cm，孔内嵌入折射率为n= 的3 玻璃砖，如图
所示，试问： (1) 嵌入玻璃后，工事内部人员观察到外界的视野 有多大张角？ (2) 要想使外界180°范围内的物体全能被观察到， 应嵌入折射率为多大的玻璃砖？
（2）折射率：①表示光从一种介质进入到另一种
介质偏折性能的物理量。
②
nsini c sinr v '
练 习
③折射光路也是可逆的
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6
（3）全反射：(课件) （a）条件：①光从光密媒质进入光疏媒质 ② 入射角大于临界角C； （b）发生全反射时，光线遵守反射定律
全反射的一个重要应用就是用于光导纤维（简称 光纤）。光纤有内、外两层材料，其中内层是光密 介质，外层是光疏介质。光在光纤中传播时，每次 射到内、外两层材料的界面，都要求入射角大于临 界角，从而发生全反射。这样使从一个端面入射的 光，经过多次全反射能够没有损失地全部从另一个 端面射出。(练习)
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22
习题
9、如图所示，一条长度为L=5.0m的光导纤维用折射率为n= 2 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？
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解题过程:
解： ⑴由n=c/v可得v=2.1×108m/s
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12
习题
1．关于日食和月食，下列说法中正确的是 (A)在月球的本影区里可看到日全食 (B)在月球的半影区里可看到日偏食 (C)在月球进入地球的半影区时，可看到月偏食 (D)在月球完全进入地球的本影区时，可看到月全食
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习题
2、如图所示,在距竖直墙MN左侧一段距离的A点有一小球,在 球的左边、紧靠小球处有一固定的点光源S.给小球一向右的水 平初速度,当小球在空中做抛运动时,在小于碰墙以前,它在墙上 的影子由上而下的运动是( )
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镜面反射的特点：
①镜面反射不改变光束性质；
②入射光线不变，平面镜转过α角，反射 光线转过2α角。
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17
习题
4、如图所示，任意一条光线射向夹角为φ的两平面 镜的相对镜面上，相继经两镜面反射后，最后射出 线与最初入射线的方向间夹角应为( ) (A)φ (B)2φ (C)3φ (D)4φ
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习题
线1的入射点A为圆柱面的顶点，光线2的入射点为B，
∠AOB=60°。已知介质对红光的折射率n= 。3 ⑴求两条
光线经圆柱体底面折射后的交点与圆心O点的距离d。⑵
若入射的是单色蓝光，则距离d将比上面求得的结果大
还是小？
பைடு நூலகம்
A1 2
R
B
60°
O
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习题
7．图中广口瓶内盛满水，沿瓶口边竖直插入瓶内 的直尺上与水面相齐的C点读数为15.00cm，从图中 D处水面看到的，应与21.00cm刻度线S的反射光所 成像相重叠的、水中直尺上的刻度是_______cm(已 知瓶口CD ＝8.00cm，水中光速为2.25×108m/s)。
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24
习题
10、光导纤维是一种比头发还细的玻璃丝，这种玻璃丝分为 内外两层（芯线和包层），芯线的折射率比包层的折射率 ______。海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发 生全反射而产生的，原因是海面上的下层空气的折射率比上 层______；在沙漠中也会看到“海市蜃楼”现象，原因是接近 沙面的空气层比上层空气的折射率______。
（1）规律：反射定律： 反射光线跟入射光线和法线在同一平
面内，反射光线和入射光线分居法线两侧， 反射角等于入射角。
注意：①法线垂直界面； ②法线是入射光线、反射光线的角平分线； ③光路的可逆性； ④沿法线入射，光线原路返回。
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4
（2）分类：镜面反射和漫反射(课件)
镜面反射和漫反射都遵守反射定律。 练
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（4）棱镜：
a、一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。入射光线经三 棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折。 （若棱镜的折射率比棱镜外介质小则结论相反。） b、作图时尽量利用对称性（把棱镜中的光线画成与底边平 行）。 c、由于各种色光的折射率不同，因此一束白光经三棱镜折 射后发生色散现象（红光偏折最小，紫光偏折最大。）