第十六章第十六章光学光学电磁波电磁波相对论相对论光的折射和全反射考点考点43光的干涉、衍射和偏振实验：测定玻璃的折射率光学与几何知识的综合应用专题专题15考点考点44考点考点45实验：用双缝干涉测光的波长考点考点46电磁波相对论考点考点4712u考点考点43 43 光的折射和全反射光的折射和全反射l高考考法突破考法考法1 1对折射和折射定律的考查对折射和折射定律的考查l应试基础必备考法考法2 2对全反射和光的色散的考查对全反射和光的色散的考查u考点考点57 57 光的折射和全反射光的折射和全反射1.光的折射折射定律光的折射折射定律光线从一种介质斜射到另一种介质，传播方向发生改变的现象，叫光的折射现象折射定律：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线、入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦值与折射角的正弦值成正比3.全反射(1)光照射到两种介质的界面上时，光线全部被反射回原介质的现象(2)发生全反射的条件：光线由光密介质射向光疏介质；入射角大于或等于临界角4棱镜和光的色散棱镜和光的色散(1) 通过棱镜的光线折射后要向棱镜底边偏折；像的位置向棱镜顶角方向偏移(2) 光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散34考法考法2 2对全反射和光的色散的考查对全反射和光的色散的考查1对全反射现象的理解和应用(1)全反射现象中，只发生反射现象，不发生折射现象全反射只在光线由光密介质射向光疏介质时发生发生全反射的临界点是折射角为90(2) 发生全反射现象时的光能量的变化光从光密介质射入光疏介质，入射角增大，反射光能量增强，折射光能量减弱 (3) 光导纤维：内芯和外套两层内芯折射率比外套大，内芯与外套界面发生全反射2光的色散(1) 单色光从一种介质进入另一种介质，频率不变，波长改变，光速改变(2) 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56u考点考点44 44 光的干涉、衍射和偏振光的干涉、衍射和偏振l高考考法突破考法考法3 3光的干涉和衍射光的干涉和衍射l应试基础必备考法考法4 4光的偏振光的偏振u考点考点44 44 光的干涉、衍射和偏振光的干涉、衍射和偏振1. 光的干涉光的干涉频率相同的两列光波相叠加，某些区域光被加强，某些区域光被减弱，光被加强和被减弱的区域互相间隔称为光的干涉(1)双缝干涉：单色光做双缝干涉实验，双缝处两列光的振动情况完全相同，光屏上距双缝的光程差为光波波长整数倍的地方出现亮条纹，光屏上距双缝的光程差为光波半波长的奇数倍的地方光出现暗条纹两狭缝间的距离d和狭缝与光屏间的距离L不变，单色光产生的干涉条纹间距跟光的波长成正比(2) 薄膜干涉：光照射到薄膜上时，薄膜的前后表面反射的两列光相叠加，也可发生干涉现象若入射光为单色光，可形成明暗相间的干涉条纹；若入射光为白光，可形成彩色的干涉条纹在薄膜干涉中，同一级亮条纹(或暗条纹)出现在薄膜的厚度相同处，故此种干涉又常称为等厚干涉72光的衍射光绕过障碍物继续向前传播的现象叫做光的衍射只有在障碍物或孔的尺寸比光的波长小或者跟光的波长差不多的条件下，才能发生明显的衍射现象3光的偏振(1) 偏振：横波只沿某一特定的方向振动，称为波的偏振(2) 自然光：与光波传播方向垂直的平面内，光振动沿各个方向振动强度都相同(3) 偏振光：与光波传播方向垂直的平面内，只有沿着某一个特定方向振动的光(4) 光的偏振现象说明光是一种横波(5) 偏振光的应用：照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等4激光(1) 激光的特点：相干性好、平行度好、亮度高(2) 激光的应用：全息照相、医用激光刀、引起核聚变等8考法考法3 3光的干涉和衍射光的干涉和衍射1光的干涉与衍射的比较(1)光的干涉是在光重叠区域出现加强或减弱的现象 光的衍射是光绕过障碍物偏离直线传播的现象(2)光的干涉产生条件是两束光频率相同、相位差恒定，必须是相干光源 明显衍射现象产生条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多(3)光的双缝干涉图样是中央为明纹，两边等间距分布明暗相间的条纹 光的单缝衍射图样是中央最宽、最亮的明纹，两边不等间距分布明暗相间的条2薄膜干涉的形成(1) 肥皂液薄膜干涉实验将肥皂液薄膜竖直立放，并把液膜当成镜面从前面看火焰的反射后的虚像可观察到火焰反射虚像中近似水平的明暗相间的条纹(2) 明暗相间条纹的来源楔形薄膜前表面和后表面分别反射的两列波的叠加，两列波是同一光源发出的相干波，同一水平线上的薄膜厚度近似相同，所以干涉后能产生水平的明暗条纹(3) 白光照射，薄膜某一厚度某一波长的光反射后增强，另一些波长减弱，出现彩色条纹9中央大且亮的圆形亮斑，周围分布明暗相间的同心圆环 越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小只有圆孔足够小时，才能得到明显的衍射图样圆孔由大减小，光屏依次得到：圆形亮斑、光源的像、明暗相间的圆环、完全黑暗不同色光照射圆孔，得到衍射图样大小和位置不同 波长越大，中央圆形亮斑直径越大白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度减弱（2）圆孔衍射3.光的衍射图样缝变窄，亮纹的亮度降低入射光波长越大，单缝越窄，中央亮条纹宽度及条纹间距越大白光做单缝衍射，中央亮条纹是白色，两边是彩色条纹，中央亮条纹最宽最亮（1）单缝衍射10考法考法4光的偏振光的偏振1自然光与偏振光的比较自然光是直接从光源发出的光，偏振光是通过偏振器后的光自然光在垂直于光的传播方向的平面，光振动的方向沿各个方向，沿各个方向振动的强度相同，偏振光在垂直光的传播方向平面内，光振动方向沿特定方向2偏振光要点提示偏振片只存在一个偏振方向，平行于该方向振动的光通过，其他方向的光被吸收1112u考点考点45 45 测定玻璃的折射率测定玻璃的折射率l应试基础必备u考点考点45 45 实验：测定玻璃的折射率实验：测定玻璃的折射率131415u考点考点46 46 实验：用双缝干涉测光的波长实验：用双缝干涉测光的波长l应试基础必备u考点考点46 46 实验：用双缝干涉测光的波长实验：用双缝干涉测光的波长3实验步骤(1) 观察干涉条纹将光源、遮光筒、光屏依次安放在光具座上取下双缝，打开光源，调节光源高度，光束能沿着遮光筒的轴线把屏照亮放好单缝和双缝，单缝和双缝间距510 cm，缝相互平行，中心大致位于遮光筒轴线上，在屏上看到白光的双缝干涉图样在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹16175. 注意事项(1) 要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上(2) 放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上(3) 调节测量头时，使分划板中心刻线和条纹的中心对齐，记清手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐，记下手轮上的读数，两次读数之差表示这两条纹间的距离(4) 不要直接测x，测多个亮条纹间距计算得x平均值，可减小误差6误差分析(1) 双缝到屏的距离L的测量存在误差(2) 测条纹间距x带来的误差：干涉条纹没有调整到最清晰的程度误认为x为亮(暗)条纹的宽度分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清1819u考点考点47 47 电磁波电磁波 相对论相对论l高考考法突破考法考法5 5考查电磁场理论和电磁波的性质考查电磁场理论和电磁波的性质l应试基础必备考法考法6 6对对LCLC震荡电路和电磁振荡过程的考查震荡电路和电磁振荡过程的考查考法考法7 7对电磁波谱及其应用的考查对电磁波谱及其应用的考查考法考法8 8对相对论基本理论的考查对相对论基本理论的考查u考点考点47 47 电磁波电磁波 相对论相对论20考法考法5考查电磁场理论和电磁波的性质考查电磁场理论和电磁波的性质1麦克斯韦的电磁场理论2电磁波的性质的性质 (1) 电磁波是横波，电场和磁场的振荡方向都跟波的传播方向垂直. (2) 电磁波的传播不需要介质. (3) 电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射(4) 电磁波在真空中传播速度 c3.0108 m/s考法考法6对对LC振荡电路和电磁振荡过程的考查振荡电路和电磁振荡过程的考查1振荡过程振荡过程21考法考法7 对电磁波谱及其应用的考查对电磁波谱及其应用的考查1电磁波谱波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线频率和波长不同的电磁波，表现出不同特性波长较长的无线电波和红外线，易发生干涉、衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、射线等，穿透能力较强2. 红外线、紫外线、X射线的主要性质及其应用举例考法考法8 对相对论基本理论的考查对相对论基本理论的考查1经典时空观和相对论时空观(1) 经典时空观：物体的质量不随运动状态而改变，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是相同的(2) 相对论时空观：物体的质量是随物体的运动速度的增大而增大同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中不同222324u专题专题15 15 光学与几何知识的综合应用光学与几何知识的综合应用l高考考法突破考法考法9 9光学与几何知识的综合应用光学与几何知识的综合应用u专题专题15 15 光学与几何知识的综合应用光学与几何知识的综合应用考法考法9光学与几何知识的综合应用光学与几何知识的综合应用 主要讨论光的折射现象中所遵循的基本规律：折射定律和反射定律光的折射定律、折射率、反射定律、全反射现象及几何光路图是重点难点和数学中圆的知识、三角形知识以及三角函数等知识相结合在求解此类问题时，要注意以下几点：(1)认真审题，深入理解题目所给已知条件，将实际问题抽象成物理模型(2)通过合适的视角画出正确光路图，结合数学找出隐含条件，列式进行计算25