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.docx

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.docx

《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.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《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.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

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＜

。

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=

，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；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=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，cosr最小为了

，因此n最小为

。

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60J以后，便逐渐消失。

一颗酒色斑的面积为50mm2，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=3.0×10-3m。

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50mm2的酒色斑需要光脉冲数为n=E·S1/S·ΔE=60J×50mm2/102mm2×0.1J=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。

四、变式迁移

1．在我国古代学者沉括的著作《梦溪笔谈》中有如下记载：

“若鸢飞空中，其影随鸢而移；或中间为窗隙所束，则影与鸢遂相违，鸢东则影西，鸢西则影东。

”意是说，若鹞鹰在空中飞翔，它的影子随鹞鹰而移动；如鹞鹰的影子中间被窗户孔隙所约束，影子与鹞鹰就作相反方向移动，鹞鹰向东则影子向西移，鹞鹰向西则影子向东移。

这描述的是光的什幺现象?

（　　　）

A．直线传播现象　　　　B．折射现象

C．干涉现象　　　　　　D．衍射现象

2．如图所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为d。

当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B。

当桶内油的深度等于桶高的一半时，在A点沿AB方向看去，看到桶底上的C点，C、B相距

，由此可得油的折射率n=；光在油中传播的速度v=m/s。

（结果可用根式表示）

五、本章习得（此处留空给学生复习总结用）

六、总结性测评

1．关于日食和月食的下列各说法中,正确的是（）

A．发生日环食时的月、地距离,较发生日全食时的大

B．我们观察不到月环食是因为月球距地球较近,月球较小

C．发生日全食时,地球上没有任何地方能看到日偏食

D．发生月全食时,由于地球大气散射太阳光,月面并不完全黑暗

2．如图所示，S为静止的点光源，M为与竖直方向成θ角的平面镜，若平面镜在水平方向作振幅为A的简谐振动，则光源S在平面镜中的像S′的运动情况是（）

A．像S′在水平方向上振动；

B．像S′作振幅为2Acosθ的简谐振动；

C．SS′连线与水平方向夹角为θ；

D．在SS′连线上作振幅为4Acosθ的简谐振动.

3．

在做“测定玻璃折射率”实验时，不慎将玻璃砖向上平移了些，放在如图所示的位置上，而实验时的其他操作均正确，则测得的折射率将（）

A．偏大B．偏小C．不变D．无法确定

4．如图所示，半球形玻璃的折射率为n，半径为R。

平行光从左方射入，当入射光距球心逐渐增大到x时，光线再不能穿过球面出射。

则x的值等于（）翰林汇

A．R／nB．R／（n－1）；

C．R／（n＋1）D．nR／（n＋1）．

5．如图所示，一束红光和一束紫光以适当的角度射向半圆形的玻璃砖圆心，其出射光线都是由圆心O沿OP方向射出，由此可以判定（）翰林汇

A．AO是红光，它穿过玻璃砖所用的时间较长

B．BO是红光，它穿过玻璃砖所用的时间较短

C．AO是紫光，它穿过下班砖所用的时间较长

D．BO是紫光，它穿过玻璃砖所用的时间较短

6．如图所示，一束白光从左侧入射直立的肥皂薄膜。

下面说法正确的是（）

A．人从右侧向左看，可见到彩色条纹；

B．人从左侧向右看，可见到彩色条纹；

C．彩色条纹是水平排列的；

D．彩色条纹是竖直排列的．

7.用单色光做杨氏双缝干涉实验时，若把双缝中的一条遮住，则（）

A．屏上干涉条纹仅亮度变暗B．屏上出现图形与原来不一样的明暗交替条纹

C．屏上只出现一条明条纹D．屏上一片模糊

8．太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色、瀑布在阳光下呈现的彩虹和通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹，这些现象分别属于（）

A．光的干涉、色散和衍射现象B．光的干涉、衍射和色散现象

C．光的衍射、色散和干涉现象D．光的干涉、干涉和色散现象

9．根据电磁波谱选出各种电磁波的范围相互交错重叠,且波长顺序由短到长的情况（）

A．微波、红外线、紫外线B．γ射线、x射线、紫外线

C．紫外线、红外线、无线电波D．紫外线、x射线、γ射线

10．声波和光波分别由空气进入水中,则（）

A．声波的波速变小,光波的波速变大

B．声波的波速变大,光波波速变小

C．声波的波长变短,光波波长变长

D．声波的波长变长,光波波长变短

11．某人身高160厘米，肩宽48厘米，两眼中心距离8厘米。

欲购一穿衣镜，要求试用时能看到自己的全身像。

此平面镜的长度不能少于厘米，宽度不能少于__厘米。

若他的眼心离头顶的竖直高度为10厘米，买镜时按最小长度取材，则在安装时此平面镜的下沿离地面的高度应为_____厘米。

12．用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如右图所示。

⑴在本题的图上画出所需要的光路。

⑵为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是______、_______，在图上标出它们。

⑶计算折射率的公式是n=_______。

13、大厅里挂着一盏有白瓷灯罩的电灯,灯罩的球半径为20cm,在电灯的正下方有一张半径为50cm的圆桌,桌子高80cm,桌面离电灯的距离为3m,求桌面投射到地面上的本影有多大.（要求画出本影与半影图）

14．如图所示，透明槽中液体的折射率为

，水平光线垂直器壁入射，投射到放置在O点的平面镜M上，为了使光线不从液体与空气的交界面射出来，平面镜与水平面的夹角α应满足什么条件?

15．一束很细的激光束从空气射到某透明材料的表面发生反射和折射，测得入射光束跟折射光束之间的夹角为150°，折射光束跟反射光之间的夹角为90°。

求：

（1）入射角，反射角，折射角各为多大?

（2）这种透明材料的折射率为多大?

翰林汇

（3）利用这种材料能否制成全反射棱镜.

16．黄光频率是5.0×1014Hz，当它从某种液体射入空气发生全反射时临界角为30°，求它在该液体中的波长.

17．如图所示，一顶角为30°的玻璃三棱镜，对红光的折射率为1.51，对紫光的折射率为1.53，一束白光由棱镜的一个侧面垂直射入，在另一侧面折射出来，射到距射出侧面2m远的光屏上，求光屏上得到的光谱的长度？

18．阅读如下资料并回答问题：

自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射，热辐射具有如下特点：

①辐射的能量中包含各种波长的电磁波；②物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；③在辐射的总能量中．各种波长所占的百分比不同。

处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态．则能量保持不变。

若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体．它能100％地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体。

单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P0=δT4，其中常量δ=5.67×10-8W/m2·K4

在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体，有关数据及数学公式：

太阳半径Rs=696000km，太阳表面温度T=5770K，火星半径r=3395km，球面积S=4πR2，其中R为球半径。

（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-7m～1×102m范围内，求相应的频率范围；

（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？

（3）火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为πr2，（r为火星半径）的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度。