选修3-4光学复习学案.docVIP

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光学

【重点知识整合】

一、几何光学的常见现象

项目

内容

折射

定律

(1)三线共面(2)分居两侧

(3)入射角正弦与折射角正弦之比为常数eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n

折射率

定义式:光从真空进入介质时n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)

折射率

决定式:n＝

物理意义:描述透明介质对光线的偏折作用,n越大,折射光线偏离入射方向的夹角越大

全反射

发生条件:(1)从光密介质进入光疏介质

(2)入射角大于或等于临界角,即θ1≥C

临界角：sinC＝

光的

色散

产生原因：(1)太阳光是复色光；

(2)不同的色光折射率不同

规律:光的频率越大,折射率越大

红光→紫光:折射率逐渐增大,在介质中的速度逐渐减小;

(3)临界角逐渐减小;波长逐渐减小

常见光

学元件

的特点

平行玻璃板:(1)出射光线与入射光线平行;(2)出射光线发生侧移

棱镜:(1)光线向底边偏折;(2)能发生色散

全反射棱镜:(1)垂直于直角边射入,出射光线方向改变90°;(2)垂直于斜边射入,出射光线方向改变180°

二、光的干涉、衍射和偏振现象

项目

内容

光的

干涉

双缝

干涉

产生条件:两光源频率相等,相位差恒定

出现明暗条纹的条件:路程差Δs＝nλ,明条纹;Δs＝(n＋)λ,暗条纹

相邻条纹间距:Δx＝λ

光的

干涉

薄膜

干涉

产生原因：同一束光分别经薄膜的前后表面反射的光叠加而成

规律:经薄膜上厚度相等的位置反射的光叠加后在同一干涉条纹上,相邻条纹间距与波长成正比,与斜面倾角成反比

应用:(1)光干涉法检查平面的平整度

(2)在光学镜头上涂增透膜d＝λ

光的

衍射

明显衍射条件

障碍物或孔的尺寸跟光的波长差不多或者比光的波长小

衍射现象

单缝衍射:中间条纹亮、宽;两侧条纹暗、窄;波长越长,条纹越宽,间距越大

圆孔衍射:明暗相间的圆形条纹

圆板衍射:圆形阴影的外侧是明暗相间的圆形条纹,中间是亮斑(泊松亮斑)

光的

偏振

偏振片有特定的透振方向,

自然光通过后成为偏振光,

两偏振光片平行时透过的光最强,

垂直时最弱

【特别提醒】

(1)光的干涉和衍射现象说明光具有波动性,光的偏振现象说明光是横波.

(2)光的干涉条纹和光的衍射条纹的最大区别是研究条纹间距是否均匀,中央条纹和两侧条纹的亮度是否相同.

三、光电效应及光的波粒二象性

项目

内容

光电

效应

概念

金属在光(包括不可见光)的照射下发射电子的现象

规律

(1)每种金属都有一个极限频率,ν≥ν0时才会发生光电效应

(2)光电子的最大初动能与光强无关,随ν的增大而增大

(3)光电效应的产生几乎是瞬时的

(4)饱和光电流与光强成正比

光电

效应

解释

光子说:(1)光在传播时是一份一份的,每份叫一个光子;(2)光子能量E＝hν,h＝6.63×10－34J·s

逸出功:电子脱离金属时克服原子核引力做功的最小值W＝hν

光强:P＝nhν

光电效应方程:Ek＝hν－W

物质波

每个实物粒子对应一种波,叫物质波

物质波的波长λ＝

波粒二

象性

概率波:只能预测粒子在某区域出现的概率,概率符合波动规律

【高频考点突破】

考点一光的折射和全反射的应用

1．确定研究的光线

2．找入射点，确认界面，并画出法线．

3．明确两介质折射率的大小关系

(1)若光疏→光密：定有反射、折射光线

(2)若光密→光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定发生全反射．

4.根据反射定律、折射定律作出光路图,结合几何关系,具体求解.

例1、如图12－1所示，空气中有一折射率为eq\r(2)的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB.一束平行光平行于横截面，以45°入射角照射到OA上，OB不透光．若

【变式探究】如图12－3,半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方.一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖,在O点发生反射和折射,折射光在光屏上呈现七色光带.若入射点由A向B缓慢移动,并保持白光沿半径方向入射到O点,观察到各色光在光屏上陆续消失.在光带未完全消失之前,反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是()

图12－3

A．减弱，紫光

B．减弱，红光

C．增强，紫光

D．增强，红光

解析：选C.因n红n紫，再由临界角公式sinC＝eq\f(1,n)可得，C红C紫，因此当增大入射角时，紫光先发生全反射，紫光先消失，且当入射光的入射角逐渐增大时，折射光强度会逐渐减弱，反射光强度会逐渐增强，故应选C.

考点二光的干涉现象分析

1．光的干涉要分析的几个问题

(1)干涉条件：频率