专题11-电磁场和电磁波

专题十一 电磁场与电磁波 光（1课时）

一、光学

1．光的折射：

（1）定义：

（2）光的折射定律： （3）在折射现象中光路也是可逆的。 2．折射率 …

（1）折射率 （2）表达式：

（3）折射率和光在介质中传播的速度有关，用c 表示真空中的光速，v 表示介质中的光速,则：v

c

n

。式中c= ，n 为介质折射率，光在介质中的速度______(填“大于”“等于”或“小于”)光在真空中的速度。 3．全反射

（1）光疏介质和光密介质 （2）全反射现象：光从_______介质入射到_______介质的分界面上时，当入射角增大到一

定程度时，光全部反射回_______介质，这一现象叫全反射现象。

（3）临界角：折射角等于________时的_______叫做临界角。用C 表示，C=

（4）发生全反射的条件：① ；② 。 （5）光导纤维：实际用的光导纤维是非常细的特质玻璃丝，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。 4．光的色散 ￥

白光通过三棱镜后，出射光束变为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光束。由七色光组成的光带叫做光谱。这种现象叫做光的色散。色散的实质是由于各种色光在同一介质中传播的速率不同，或同一介质对不同色光的折射率不同而引起的。 5．光的干涉现象

（1） 条件：

（2）双缝干涉： 若双缝间距为d ，双缝屏到光屏的距离为L ，入射光波长为λ，则相邻明

（暗）纹间距为 上述关系式给出了一种“测量光波长”的方法。 （3）薄膜干涉：由透明膜的前、后表面反射的相干光波叠加而形成的干涉现象。利用薄膜

干涉可以检验工件平面是否平整，还可以作为光学镜头上的增透膜。 6．光的衍射现象

（1）现象：光绕过障碍物继续传播的现象。

（2）条件：从理论上讲衍射是无条件的，但需发生明显的衍射现象，其条件是障碍物（或

孔）的尺寸与光波波长相比,接近光波长或小于光波长。

（3）单缝衍射：光通过单缝照射到屏上时，屏上将出现“有明有暗，明暗相间”的衍射条纹，

与双缝干涉的干涉条纹不同的是：干涉条纹均匀分布，而衍射条纹的中央明纹较宽，较亮。

（4）泊松亮斑：光照射到不透光的小圆板上时，在圆板阴影中心处出现的衍射亮斑。 &

7．光的偏振现象

（1）自然光与偏振光：沿着各个方向振动的强度 的光称自然光；只沿某一特定

方向振动的光称偏振光。

（2）偏振现象：自然光经过某一偏振片（起偏器）A 后即变为偏振光；若再使光经过另一

偏振片（检偏器）B 并逐渐转动偏振片B 使A 与B 的偏振化方向相互垂直，则光就完全不能透过偏振片B 。这样的现象叫做光的偏振现象。

（3）意义：光的偏振现象充分表明光波是横波。因为偏振现象是横波所特有的现象。 二、电磁波

1．麦克斯韦电磁场理论的要点:

（1）变化的磁（电）场所产生的电（磁）场取决于 。具体地说，均匀

变化的磁（电）场将产生恒定的电（磁）场，非均匀变化的磁（电）场将产生变化的电（磁）场，周期性变化的磁（电）场将产生周期相同的周期性变化的电（磁）场。 （2）变化的磁场和变化的电场互相联系着，形成一个不可分离的统一体——电磁场。 2．电磁波传播规律。

电磁波在真空（空气）中传播速度为 C=3×108m/s '

其波长λ，频率f 与波速C 间的关系为 C=λf.

【分类典型例题】

题型一：折射定律及其应用

解决这类问题需要注意: 通过做光路图挖掘几何关系，从而求解透明体的厚度以及光在透明体里运动的时间。做光路图也是解此类题的关键所在。

【例1】 如图所示，一束光线以60°的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在正上方与平面镜平行的光屏上留下一光点P 。现将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上，如图中虚线所示，则进入透明体的光线经平面境反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的光点P ′与原来相比向左平移了

3.46cm ，已知透明体对光的折射率为3。 （1）作出后来的光路示意图，标出P ′ 位置； （2）透明体的厚度为多大 ！ （3）光在透明体里运动的时间多长

［解析］（1）光路示意图如图所示（注意出射光线平行，各处光线的箭头） （2）由sinα = n sin β ， 得β=30°

设透明体的厚度为d ，由题意及光路有 2 d tan60° ―2 d tan30° = △s 。

解得d =1.5cm

（3）光在透明体里运动的速度 v =

n

c

光在透明体里运动的路程

β

cos 2

d

s =

∴ 光在透明体里运动时间βcos 2c dn v s t ==2

3

1033

105.1282⨯

⨯⨯⨯⨯=

-s = 2×10－

10 s 【变式训练1】半径为R 的半圆形玻璃砖横截面如图所示，O 为圆心，光线a 沿半径方向射入玻璃砖后，恰在O 点发生全反射，已知∠aOM =45°，求：

（1）玻璃砖的折射率n ；

（2）另一条与a 平行的光线b 从最高点入射玻璃砖后，折射到MN 上的d 点，则这根光线能否从MN 射出Od 为多少 题型二：光的色散 全反射 解决这类问题需要注意：（1）色散的实质是由于各种色光在同一

介质中传播的速率不同，或同一介质对不同色光的折射率不同而引起的。光的频率越大，折射率越大。红光折射率最小，紫光折射率最大。

（2）全反射的条件是，光从光密介质进入光疏介质，且入射角达到临界角。 【例2】某棱镜顶角θ=°，一束白光以较大的入射角从棱镜的一个侧面射入，通过棱镜后从另一个侧面射出，在光屏上形成由红到紫的彩色光带如右图所示，当入射角i 逐渐减B ．紫光最先消失，最后只剩下黄光、橙光和红光 C ．红光最先消失，最后只剩下紫光、蓝光

D ．红光最先消失，最后只剩下紫光、蓝光和绿光 ［解析］：屏上的彩色光带最上端为红色，最下端为紫色，当入射角i 减小时，光线在棱镜右侧面的入射角变大，因紫光临界角最小，所以紫光最先达到临界而发生全反射，故紫色最先在屏上消失，当入射角减小到i′=0时，仅剩下红光和橙光未达到临界角而射出，到达光屏，故选A 。

［变式训练2］ 在一个圆形轻木塞的中心插上一根大头针，然后把它倒放在水面上，调节针插入的深度，使观察者不论在什么位置都刚好不能看到水下的大头针，如图所示，量出针露出的长度为d ，木塞的半径为r ，求水的折射率。 >

题型三:光的干涉、衍射、偏振

解决这类问题需要注意：准确理解干涉现象的产生条件，产生明显衍射现象的条件。 【例3】能产生干涉现象的两束光是（ ） A ．频率相同、振幅相同的两束光 B ．频率相同、相位差恒定的两束光 C ．两只完全相同的灯光发出的光

D ．同一光源的两个发光部分发出的光 ［解析］：只有频率相同、相差恒定、振动方向相同的光波，在它们相遇的空间里能够产生稳定的干涉，观察到稳定的干涉图样,所以应选B.

［变式训练3］如图所示是双缝干涉实验装置，屏上O 点到双缝S 1、S 2的距离相等。当用波长为μm 的单色光照射时，P 是位于O 上方的第二条

-

色光

紫 蓝 绿 黄 橙 红 折射率 *

临界角

°

°

°

°

°

； °

S 1

《

S

S

O

r 1

r 2

P

a b O ` d M N