2019-2020年高三物理光学专题复习教案

2019-2020年高三物理光学专题复习教案

［基本知识点回顾］ 一. 知识框架

（一）对光传播规律的研究——几何光学

（二）光的本性——物理光学

（一）几何光学重点知识总结

（1）光的直线传播规律 条件：同种、均匀介质 （2）光的反射定律

注：无论是镜面反射或漫反射，对每条反射光线都遵循反射定律。 （3）光的折射定律，特例：光从真空（空气）射入介质时，则n i

=sin sin γ

特例：

（4）光的独立传播定律：几束光在同一介质中传播时虽屡屡相交，但互不扰乱，保持

各自的方向继续传播。

（5）光路可逆原理：当光线逆着原来的反射线或折射线方向入射时，将逆着原来的入射线方向反射或折射。 （6）几点注意：

①光射到两种介质界面上，一般情况下都是既有反射，又有折射，因此需考虑每一条可能的光线（包括垂直入射时按原路返回的反射光）

②折射率反映了介质的折光本领，取决于光在真空和介质中的传播速度，即 n i c v v c

n

c =

=>∴=

③全反射的条件

1）光从介质射向真空（空气）； 2）入射角等于或大于临界角c c n

(sin

)=-1

1

3）条件应用：光线从光密介质射至光疏介质的界面时，首先要检查一下临界角，然后才能确定光线的实际传播路径。

2. 几何光学器件对光路控制作用对比表：

几点说明：

①用平面镜控制反射光线去向的相关题型：

1）给出入射光线方向与反射光线去向，要求找镜位； 2）镜旋转α反射光线改变2α

②光线通过平行透明板的侧移距的相关因素： 表达式：d z i i n i

=-

-sin (cos sin )12

2

说明d 与玻璃板厚度z ，玻璃材料折射率n 和入射角i 有关系。 ③不同色光光路与成像差异的对比：

3. 光学器件（平面镜、透镜）的成像 ①平面镜成像作图与成像计算。 题型：1）平面镜尺寸的设计 2）平面镜尺寸对像长的限制 3）有一定厚度平面镜成像设计 4）平面镜视场

②透镜的成像作图法。——例图（用焦平面和到光轴法）

（二）光的本性——物理光学重点知识

1. 对光本性的认识：光是具有电磁本质的物质。具有波粒二象性，波长较大时波动性明显，波长很小时微粒性明显。

2. 光的波动性

（1）光的干涉（现象及条件）

（2）光的衍射：

①现象：（a）圆斑衍射（b）圆孔衍射

（3）色散，光谱，电磁波谱

（4）光谱比较表：

光谱比较表

电磁波波谱对比表

3. 光的粒子性的重点知识

（1）光电效应现象

（2）光电效应实验规律（四条）

二. 重点知识规律回顾

说明：透镜成像规律计算不要求。

（3）“光子”理论成功解释光电效应。

4. 光的波粒二象性。

光子流不是一群遵从经典力学规律的粒子；光波也不是通常所理解的连续的波动。光波

强度代表那里出现的光子数。

【典型例题】

例1. 如图所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光AO 以入射角i 照射到液面上，反射光OB 射到水平的光屏上，屏上用光电容将光讯号转变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面高度，如果发现光点B 在屏上向右移动了∆s 的距离到B '，由上可知液面_______（填“升高”或“降低”）了。

解：作出两次的反射光路图如下图所示，由几何图形可知：液面下降，又由几何关系可得：O M BB s 1=='∆，液面下降的高度h s i =∆/tan 2 ∴答案：降低了h s i =∆/tan 2

2

例2. 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O 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

分析：光线经AC 面的折射情况由于未知透明介质的折射率的不确定性分为三种情况：（1）透明介质折射率大于玻璃折射率，可能出射光线为图中第6条；（2）透明介质折射率等于玻璃折射率，入射光线不偏折，是第5条光线；（3）透明介质折射率小于玻璃折射率，可能射出光线为第4条光线，所以答案为B 。

例3. 有一点光源置于透镜主轴上的A 点经透镜成像于B 点，将此点光源放在B 点，经透镜成像于C 点，且AB

A. 此透镜一定是凸透镜

B. 此透镜可能是凹透镜

C. 这两次成像都是虚像

D. 透镜一定在A 点的左侧

A B C

解析：物点由A B →时，像点由B C →，因为AB

例4. 激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为

101010.⨯W ，所发射的每个光脉冲持续的时间∆t 为101011.⨯-s ，波长为793.4 nm ，问每

列光脉冲的长度l 是多少？其中含有的光子数n 是多少？

分析与解：以∆t ，l 和c 分别表示光脉冲的持续时间，长度和光在真空中的传播速度，由题意可知，I c t =∆①以P 和E 表示红宝石激光器发射功率和光脉冲能量，则有：E P t =∆②以λ和ν表示红宝石激光的波长和频率，有：νλ

=

c

，因此得到每个红宝石激

光光子的能量，h hc

νλ

=

③，由②③两式得：n E h P t

hc

=

=

νλ∆，代入数据得：l mm n ==⨯30351017..，