高三物理复习-光的反射和折射光的波动性总结综合与拓展

14.4 综合、总结与拓展

一、知识地图

二、应考指要

本章高考内容分为《光的反射和折射》和《光的波动性》两部分。前者属几何光学，后者属物理光学，在新大纲中增加了光的偏振这一考点，本讲所占分约为全卷的8％。

光的直线传播、光的反射定律、光的折射定律是光传播的基本规律，平面镜成像、棱镜色散偏移等光现象是这些基本规律的应用，高考试题多是从分析、确定像的位置、性质、光线的传播方向、观察像或物的范围等方面，通过作光路图、计算等方式来考查学生对基本规律的理解和掌握。

《光的波动性》知识单元以对光的本性的认识为线索，介绍了近代物理光学的一些初步理论，以及建立这些理论的实验基础和一些重要的物理现象．如光的波动说，干涉现象，衍射现象，双缝干涉，薄膜干涉，单缝衍射；光的电磁说，电磁波谱；光的波动性的不少实验现象，只是从理论上作了初步的解释，或者就是从实验现象观察的结果，没有严格的推导．例如干涉条纹的间距与光波波长的关系，公式推导课本上已删掉，但仍有这方面的内容，这就要求我们在复习这部分知识时，必须重视有关实验．另一方面要注意这些知识的实际应用，如增透膜、劈尖干涉等．这些应用可以结合实例来考查基本知识，是应用型题、能力型题的出题点。

三、好题精析

例1：如图所示，两平面镜AO、BO相交于O，

镜前有一发光点S，S与镜之间有一挡光物P，

试用作图法确定能从镜AO中看到S的像S/

和从镜BO中看到S的像S// 时，人眼分别所处的空间范围，然后指出能同时看到两个像S/ 和S// 时，人眼所处的空间范围．

解析：人眼能从平面镜AO中看到s的像s/ 的条

件是S发出、并经平面镜AO反射的光能进入

人眼．换言之，人眼必需处于S发出并经平

面镜AO反射后，反射光所能射向的空间范

围．因为这一范围必然存在恰好包围这一范

围的边界光线，所以勿须每条光线都去考虑，只须找到包围这一范围的两条边界光线即可．要找到这两条边界光线，就必需确定它们分别对应的两条入射光线，这两条入射光线就是镜边缘的入射光线和障碍物的擦边入射光线．

点评：平面镜前有障碍，观察范围作图以镜边缘光线和障碍物擦过光线为思维起点。

例2：已知各种不同玻璃的折射率有所差别，

但都在1.5～1.9之间。现在有一块在实验

室用来测定玻璃折射率的玻璃砖，将它如

图放在一张报纸上，那么从它的侧面（图

中有阴影的一面）能否看到报纸上的字？

为什么？

解析：设能从侧面看到字，字发出的光折射光路如图所示，则应该有α＜β，β＜θ0，而α+β=90º，故临界角θ0＞45º，n＜2。不能看到报纸上的字。

点评：看到报纸上的字的物理含义是从报纸上发出的光能进入人眼，本题的推理运用了反证法的思想。

例3：如图所示的是一种恒偏向棱镜．其折射率n=1.56，一条光线从a 点进入棱镜，然后在棱镜中沿光路ab行进，ab平行cd。

（1）从棱镜的左外方开始，绘出这条光线经过棱镜后折射到空气中的光路图。

（2）试证明在空气中原来的入射方向和最后出射方向间夹角为π／2。

解析：（1）根据折射定律计算知：θ1=θ2=51°，

作光路如图所示，。

（2）设出射线对入射线的偏向角为δ，由

图可知：δ=∠gab＋∠gha=（θ1-30°）+ [90-

（θ1-30°）]=90°。即与入射角大小无关。

因此从ca面入射的光其出射方向对入射

方向的偏转恒为90°。

点评：许多光学仪器常利用这种棱镜作光路控制。注意光行进至de面时会发生全反射现象。

例4：高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，所以标牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制作的。反光膜内部均匀分布着直径为10μm的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为n=3，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和入射光线平行，求第一次入射时的入射角应是多大？

解析：根据题意画出示意图如图，设光线在此过

程中的三个入射点分别为A、B、C，作出过这

三点的球半径。从图中可看出各个角的关系；

图14—

在A 点的折射角、在B 点的入、反射角和在C 点的入射角都是相等的。设为r ，图中光线第一次射入时的入射角i 和ΔABO 的外角θ是相等的，而且i=θ=2r 。由折射定律n=r r

r r i cos 2sin 2sin sin sin ==，23cos =r ，r=30º，即第一次入射的入射角是60º。

点评：从本题的分析可以得知：（1）入射到每个小玻璃珠的所有平行光线中，当且仅当人射角为60º的入射光线能够经一次反射和一次折射后沿原方问返回。（2）为了制成这种回归反光膜，所用小玻璃球材料的折射率是有一定要求的，由于折射角 r 最大为 45º，cos r 最小为了

2

2，因此 n 最小为2。

例5：激光器是发射激光的装置，一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光称为一个光脉冲。若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10-10s ，波长694.2nm ，发射功率为1.0×1010w ，问：

（1）每列光脉冲的长度是多少？

（2）用红宝石激光照射皮肤上酒色斑，每平方厘米酒色斑吸收能量达到60 J 以后，便逐渐消失。一颗酒色斑的面积为50mm 2，则它要吸收多少个红宝石激光脉冲，才能逐渐消失？

解析：光脉冲的持续时间即为发射一个光脉冲所需的时间，所以一个光脉冲的长度Δl=c ·Δt ＝3.0×108 ×1.0×10-11m=3.0 ×10-3 m 。而一个光脉冲所携带的能量为：ΔE=P ·Δt=1.0×1010 ×1.0×10-11J=0.1J 。消除面积为50mm 2的酒色斑需要光脉冲数为

n=E ·S 1/S ·ΔE=60J ×50mm 2/102mm 2×0.1J=300

点评：本题要求考生理解光是一种电磁波，并能根据能量守恒思想讨论求解。