1、1第十三章 光复习课 （学案）知识梳理与例题讲练（一）光的折射：光从一种_进入另一种_并改变传播方向的现象。1光的折射定律：_。2在折射现象中光路可逆。3介质的折射率：n=_=_ （对应光从真空进入介质）4实验：测定玻璃的折射率【例 1】安全门上的观察孔，直径 d=4 cm，门的厚度 L=3.464 cm，为了扩大向外观察的范围，在孔中嵌入折射率为 的圆柱形玻璃，圆柱体轴线与门3面垂直，如图所示。从圆柱底面中心看出去，可以看到的门外入射光线与轴线间的夹角称做视场角。求：嵌入玻璃后的视场角。自主训练：如图所示，ABC 为一直角三棱镜的截面，其顶角=30， P 为垂直于直线 BCD 的光屏，现一宽
2、度等于 AB 的单色平行光束垂直射向 AB 面，在屏 P 上形成一条宽度等于 2AB/3的光带，试作出光路图并求棱镜的折射率. 【例 2】某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器。如图7 所示，在一个圆盘上，过其圆心 O 做两条互相垂直的直径 BC、EF。在半径 OA 上，垂直盘面插上两枚大头针 P1、P 2 并保持 P1、P 2 位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使夜面与直径 BC 相平，EF 作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察 P1、P 2 的像，并在圆周上插上大头针P3，使 P3 正好挡住 P1、P 2 的像。同学们通过计算，预先在
3、圆周 EC 部分刻好了折射率的值，这样只要根据 P3 所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值。（1）在用此仪器测量液体的折射率时，下列说法正确的是_ （填字母代号）A大头针 P3 插在 M 位置时液体的折射率值大于插在 N位置时液体的折射率值B大头针 P3 插在 M 位置时液体的折射率值小于插在 N 位置时液体的折射率值C对于任何液体，在 KC 部分都能观察到大头针 P1、P 2 的像D可能有一种液体，在 KC 部分观察不到大头针 P1、P 2 的像（2）若 AOF=30，OP 3 与 OC 的夹角为 30，则液体的折射率为 。（二）光的干涉和衍射BCOAEFKMNP1P221双缝干涉产生稳
4、定干涉的条件：两光源发出的光频率_，相位差_现象：屏上出现_的条纹分析：路程差 r=_亮纹；r=_暗纹。相邻亮条纹间距：与单色光波长成_，公式 x=_应用：用双缝干涉测光波的波长。【 例 3】 在 双 缝 实 验 中 ， 双 缝 到 光 屏 上 P 点 的 距 离 之 差 d=0.6 m.若 分 别 用 频 率 为f1=5.01014 Hz 和 频 率 为 f2=7.51014 Hz 的 单 色 光 垂 直 照 射 双 缝 ， 则 P 点 出 现 条 纹 的 情况 是A 用 频 率 为 f1 的 单 色 光 照 射 时 ， P 点 出 现 明 条 纹B 用 频 率 为 f2 的 单 色 光 照
5、 射 时 ， P 点 出 现 明 条 纹C 用 频 率 为 f1 的 单 色 光 照 射 时 ， P 点 出 现 暗 条 纹D 用 频 率 为 f2 的 单 色 光 照 射 时 ， P 点 出 现 暗 条 纹【例 4】用双缝干涉测光的波长。实验装置如图 144（甲）所示，已知单缝与双缝间的距离 L1=100mm，双缝与屏的距离 L2=700mm，双缝间距 d=0.25mm。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心（如图 14-4（乙）所示） ，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中
6、心，记下此时手轮上的读数。（1）分划板的中心刻线分别对准第 1 条和第 4 条亮纹的中心时，手轮上的读数如图 14-4（丙）所示，则对准第 1 条时读数 x1=_mm、对准第 4 条时读数 x2=_mm（2）写出计算波长 的表达式，=_（用符号表示） ，=_nm2薄膜干涉原理：利用薄膜前后表面反射光作为相干光波。应用：检查平面平整程度 、增透膜、增反膜。3光的衍射：光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象。明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。单缝衍射现象：明暗相间的条纹。条纹宽度和亮度不等，中央亮纹最宽最亮。泊松亮斑：影子中心一个很小的亮斑15 205 100202515
7、图（丙）第 1 条时读数第 4 条时读数15 205 100 30354045图（乙）光源滤光片 单缝 双缝 遮光筒 屏图（甲）L1 L23（三）光的颜色 色散含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做色散。干涉、衍射、折射时都会发生色散。色散现象表明：（1）白光是复色光；（2）当各种色光通过同一介质时，紫光的折射率最大，红光的折射率最小；（3）在同一介质中，红光的传播速度最大，紫光的传播速度最小。折射率与波长之间的关系：波长越短，折射率越大。（四）全反射发生全反射的条件：（1）光从光密介质射向光疏介质（2）入射角大于临界角临界角：光从光密介质射入光疏介质时，折射角为 90时的入射角。临界角 s
8、inc=1/n【例 5】如图所示，将半圆形玻璃砖放在竖直面内，它左方有较大的光屏 P，一光束 SA 总是射向圆心 O，在光束 SA 绕圆心 O 逆时针转动过程中，在 P 上先看到七色光带，然后各色光陆续消失，则此七色光带从下到上的排列顺序以及最早消失的光是（ ）A红光紫光，红光 B紫光红光，红光C红光紫光，紫光 D紫光红光，紫光【例 6】如图所示，在清澈平静的水底，抬头向上观察，会看到一个十分有趣的景象：（1）水面外的景物（蓝天、白云、树木、房屋）都呈现在顶角=97的倒立圆锥底面的“洞”内；（2） “洞”外是水底的镜像；3） “洞”边呈彩色，且七色的顺序为内紫外红。试分析上述水下观天的奇异现象
9、。a b c q q q q 1 122 红 紫 紫（五）光的偏振 激光1光的偏振现象说明：光是一种横波。2激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性，平行度非常好，亮度非常高等特点。应用：光纤通信、全息照像、控制核聚变等。利用激光的这一特点:激光的平行度非常好能够准确测量距离和速度；激光的高亮度，可以用于医疗上用做“光刀”进行手术。【例 7】利用旋光仪这种仪器可以用来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量。其原理是：偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度 ，这一角度称为“旋光角” ， 的值与糖溶液的浓度有关。将 的测量值与标准值相比较，就能确定被测样
10、品的含糖量了。如图所示，S 是自然光源，A、B 是偏振片，转动 B，使到达 O 处的光最强，然后将被测样品 P 置于 A、B 之间，则下列说法中正确的是：（ ）A到达 O 处光的强度会明显减弱 B到达 O 处光的强度不会明显减弱C将偏振片 B 转动一个角度，使得 O 处光的强度最大，偏振片 B 转过的角度等于 D将偏振片 A 转动一个角度，使得 O 处光的强度最大，偏振片 A 转过的角度等于 【例 8】激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理。用二次曝光照相所A P BSO4获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度 与二次曝光时间间隔v的乘积等于双缝间距。实验中
11、可测得二次曝光时间间隔 、双缝到屏之距离 以及相邻t tl两条亮纹间距 。若所用激光波长为 ，则该实验确定物体运动速度的表达式是（ ）xA. B. C. D. tlvtlvtxlvxtl补充练习1如图所示，ABC 为等腰三棱镜，顶角 A 的大小为 60。一条光线由 AB 面入射，折射光线与底边 BC 平行，出射光线的偏向角 =30 。那么这个三棱镜材料的折射率是多少？2如图所示，在双缝干涉实验中，光源发出波长为 6.010-7 m 的橙光时，在光屏上获得明暗相间的橙色干涉条纹。在屏上的 A 点恰是中央亮纹一侧的第二条亮条纹。现改用频率为6.251014 Hz 的光，则在屏上 A 点应出现明条纹
12、还是暗条纹？3发出白光的细线光源 ab，长度为 l0，竖直放置，上端 a 恰好在水面以下，如图 5。现考虑线光源 a b 发出的靠近水面法线（图中的虚线）的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以 l1 表示红光成的像的长度， l2 表示蓝光成的像的长度，则 （ ）A. l1 l2l0 C.l2 l1l0 D.l2 l1l04 （2005 年天津）现有毛玻璃屏 A、双缝 B、白光光源 C、单缝 D 和透红光的滤光片 E 等光学元件，要把它们放在图 1 所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。（1）将白光光源 C 放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示
13、各光学元件的字母排列顺序应为 C、_ 、A。（2）本实验的步骤有：取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；用米尺测量双缝到屏的距离；用测量头（其读数方法与螺旋测微器相同）测量数条亮纹的间距。在操作步骤时还应注意_和_。（3）测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第 1 条亮纹，此时手轮上的示数如图 2 所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第 6 条亮纹中心对齐，记下此时图 3 中手轮上的示数_mm，求得相邻亮纹的间距 x 为_mm 。（4）已知双缝间距 d 为 2.010-4m，测得双缝到屏的距离 l 为 0.700 m，由计算式=_，求得所测红光波长为 _nm。图 5图2图 3AB Cdq1 q2q360oSS12Ad=12 10-7m屏
