《光》章末复习课件 (1).pptxVIP

第四章光

本章整合;本章知识可分为三部分,第一是几何光学,包括光的折射及全反射等知识;第二是物理光学,包括光的干涉、衍射、偏振现象,以及激光的相关知识;第三是测量折射率、波长的实验。;思考并回答下列问题:

1.思考关于几何光学的相关内容,填写下图。;2.思考关于物理光学的一些内容,填写下图。;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。;例题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,如图所示。玻璃的折射率为n=。

(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;(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°θ

乙

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=R射到G点的光有一部分被反射,沿原路返回到达C点射出。;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。;例题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。右图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)?;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;变式训练1

某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行。正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图所示。

(1)此玻璃的折射率计算式为n=(用图中的θ1、θ2表示);?

(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减小误差,应选用宽度(选填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。?;三、光的干涉

1.产生干涉的条件:两列频率相同、相位差恒定、振动方向相同的光。

2.产生亮暗条纹的条件:当Δs=kλ时出现亮条纹;当Δs=(2k+1)时出现暗条纹(其中k=0,1,2,…)。

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;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)肥皂薄膜上同一条纹上的点厚度相同,所以实验得到的条纹为横条纹。;例题3右图为双缝干涉实验,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()

A.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;变式训练2(多选)在用双缝干涉测量光的波长实验中,为使光屏上相邻的条纹间距增大些,可采取的措施是()

A.换用缝距大些的双缝片

B.换用缝距小些的双缝片

C.适当调大双缝与屏的距离

D.适当调小双缝与屏的距离;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。如表所示。;各种色光特性的比较;例题4(多选)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所示,则a、b两束