新步步高高二物理人教版选修3-4学案：13.6光Word版含解析.docxVIP

学案6　章末总结一、几何光学几何光学是以光线为工具研究光的传播规律，所以解决几何光学问题的关键是根据“光的传播规律”画出光路图，然后再利用几何学知识，寻找相应的边角关系． 例1　一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图1所示．玻璃的折射率为n＝.图1(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？(2)一细束光线在O点左侧与O相距R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置．解析　(1)在O点左侧，设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ，则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图甲所示．由全反射条件有sinθ＝①由几何关系有OE＝Rsinθ②由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为l＝2OE③联立①②③式，代入已知数据得l＝R④(2)设光线在距O点R的C点射入后，在上表面的入射角为α，由几何关系及①式和已知条件得α＝60°θ⑤光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G点射出，如图乙所示．由反射定律和几何关系得OG＝OC＝R⑥射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出．答案　(1)R　(2)见解析二、测折射率的方法测折射率常见的方法有成像法、插针法及全反射法，不管哪种方法其实质相同，由折射定律n＝知，只要确定出入射角θ1及折射角θ2即可测出介质的折射率．例2　在“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D.在插入第四个大头针D时，要使它________．图2是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边．根据该图可算得玻璃的折射率n＝________.(计算结果保留两位有效数字)图2解析　插在D点的大头针必须挡住C及A、B的像，这样才能保证沿A、B的光线折射后经过C、D；作出光路图如图所示，以入射点O为圆心作圆，分别交入射光线与折射光线于E、F，从E、F作法线的垂线交于G、H，用刻度尺量出EG、FH的长分别为6.5mm、4.0mm，由公式n＝＝求出折射率．答案　挡住C及A、B的像　1.6(1.5～1.7都算对)三、光的干涉1．产生干涉的条件：两列频率相同、相位差恒定、振动情况相同的光．2．产生亮暗条纹的条件：当Δγ＝kλ时出现亮条纹；当Δγ＝(2k＋1)时出现暗条纹(其中k＝0,1,2……)．相邻亮(或暗)条纹间距：Δx＝λ.3．双缝干涉图样的特点：单色光照射时为间距相同的明暗相间的条纹，白光照射时为彩色条纹．4．双缝干涉法测量光的波长：相邻亮(或暗)条纹间距Δx＝λ得λ＝.5．薄膜干涉(1)薄膜干涉中的条纹是从薄膜前、后两个表面反射的光在光源这一侧干涉形成的．(2)同一条纹上的点厚度相同，所以若用肥皂薄膜做实验，条纹为横条纹．例3　如图3所示为双缝干涉实验，甲图为用绿光照射时的结果，a为中央亮条纹，a′为相邻亮条纹；乙图为换用另一种单色光照射的结果，a为中央亮条纹，a′为相邻亮条纹，两次实验中双缝间距和双缝到屏的距离相等，以下说法正确的是(　)图3A．乙图可能是用红光照射，表明红光波长较长B．乙图可能是用紫光照射，表明紫光波长较长C．乙图可能是用紫光照射，表明紫光波长较短D．乙图可能是用红光照射，表明红光波长较短解析　由题图知甲图中条纹间距大，由Δx＝λ可知，在l和d相同的情况下，Δx大，则λ大；Δx小，则λ小；所以乙图中所用单色光波长较短，因紫光比绿光波长短，故选项C正确．答案　C四、几何光学与光的本性的结合几何光学和光的本性(例如干涉、衍射等)结合点是折射率n和光的频率f，n和f间虽然不存在公式关系，但它们的大小存在对应关系：频率f越大，折射率n越大，再由c＝λf找出与波长的关系，由波长关系可联系双缝干涉、光的衍射等现象的应用．例4　半圆形玻璃砖横截面，AB为直径，O点为圆心．在该界面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O点的距离相等．两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图4所示，则a、b两束光(　)图4A．在同种均匀介质中传播，a光的传播速度大B．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角大C．从同一介质以相同的入射角射向空气，若a光不能进入空气，则b光也不能进入空气D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大解析　由于两束光的入射点到O点的距离相等，因此它们在半圆边界上的入射角相同，由于b光发生全反射，而a光能够折射，说明b光的全反射临界角小于a光的全反射临界角，由n＝可知，b光在介质中的折射率大于a光的折射率，b光的频率比a光的频率高，由v＝可知，在同种介质中a光的传播速度大，A项正确；以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射程