第四章光章末復(fù)習(xí)人教版（2019）高中物理選擇性必修第一冊知識網(wǎng)絡(luò)CONTENTS01光的折射02全反射、光導(dǎo)纖維03光的干涉、衍射及偏振04本章要點典型例題實驗：用雙縫干涉測光的波長01光的折射光光的折射定律折射率折射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，在界面上傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。折射定律內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比。表達式：n12＝，式中n12是比例系數(shù)。在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。光的折射定律折射率折射率(1)定義：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角的正弦與折射角的正弦的比值。(2)定義式：n＝。不能說n與sinθ1成正比，與sinθ2成反比。折射率由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和光的頻率決定。(3)物理意義：折射率僅反映介質(zhì)的光學(xué)特性，折射率大說明光從真空射入到該介質(zhì)時偏折大，反之偏折小。(4)計算公式：n＝，因v<c，故任何介質(zhì)的折射率總大于對折射率的理解(1)公式n＝中，不論是光從真空射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入真空，θ1總是真空中的光線與法線間的夾角，θ2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角。(2)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無關(guān)。(3)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)，光疏介質(zhì)不是指密度小的介質(zhì)。(4)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)。同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小。測定玻璃的折射率測定玻璃的折射率測定玻璃的折射率誤差分析1．確定入射光線、出射光線時的誤差。故入射側(cè)、出射側(cè)所插兩枚大頭針間距離宜大點；2．測量入射角與折射角時的誤差。故入射角不宜過小，但也不宜過大，過大則反射光較強，出射光較弱。對折射率的理解注意事項1．玻璃磚要用厚度較大的；2．入射角應(yīng)在30°到60°之間；3．大頭針要豎直插在白紙上，且距離應(yīng)盡量大一些；4．玻璃磚的折射面要畫準，不能用玻璃磚界面代替直尺畫界線02全反射、光導(dǎo)纖維光(1)全反射的條件：①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。②入射角大于或等于臨界角。(2)全反射現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下反射光。(3)臨界角：折射角等于90°時的入射角，用C表示，且sinC＝。全反射光導(dǎo)纖維(4)如圖所示的光導(dǎo)纖維傳輸過程，由此可知，光導(dǎo)纖維的傳輸原理：利用光的全反射。03光的干涉、衍射及偏振光光的干涉產(chǎn)生條件兩列光的頻率相同，振動方向相同，且具有恒定的相位差，才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣．兩種典型的干涉(1)楊氏雙縫干涉．①原理如圖所示．光的干涉②明、暗條紋的條件(Ⅰ)單色光：形成明暗相間的條紋，中央為明條紋．a(chǎn)．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0、1、2，…)，光屏上出現(xiàn)明條紋．b．光的路程差Δr＝r2－r1＝(2k＋1)(k＝0、1、2，…)，光屏上出現(xiàn)暗條紋．(Ⅱ)白光：光屏上出現(xiàn)彩色條紋，且中央亮條紋是白色(填寫顏色)．③相鄰兩個亮條紋或暗條紋的中心間距公式：Δx＝λ.薄膜干涉(2)薄膜干涉．①相干光：光照射到透明薄膜上，從薄膜的兩個表面反射的兩列光波．②圖樣特點：同雙縫干涉，同一條亮(或暗)紋對應(yīng)薄膜的厚度相等．單色光照射薄膜時形成明暗相間的條紋，白光照射薄膜時，形成彩色條紋．薄膜干涉①如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．②光照射到薄膜上時，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射出來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加．③原理分析單色光a．在P1、P2處，兩個表面反射回來的兩列光波的路程差Δr等于波長的整數(shù)倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)亮條紋．薄膜干涉b．在Q處，兩列反射回來的光波的路程差Δr等于半波長的奇數(shù)倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋．白光：薄膜上出現(xiàn)水平彩色條紋．(1)發(fā)生明顯衍射的條件：只有當障礙物的尺寸與光的波長相差不多，甚至比光的波長還小的時候，衍射現(xiàn)象才會明顯．(2)衍射條紋的特點：①單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較.光的衍射對光的衍射的理解①干涉和衍射是波的特征，波長越長，干涉和衍射現(xiàn)象越明顯．在任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是明顯與不明顯的差別．②衍射現(xiàn)象說明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有在光的波長比障礙物小得多時，光才可以看做是沿直線傳播的．光的衍射光的衍射

單縫衍射圓孔衍射單色光中央為亮且寬的條紋，兩側(cè)為明暗相間的條紋，且越靠外，亮條紋的亮度減弱，寬度越小①中央是大且亮的圓形亮斑，周圍分布著明暗相間的同心圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋的亮度越弱，寬度減小②亮環(huán)或暗環(huán)間的距離隨圓孔半徑的增大而減小白光中央為亮且寬的白色條紋，兩側(cè)為亮度逐漸變暗、寬度逐漸變窄的彩色條紋，其中最靠近中央的色光是紫光，離中央最遠的是紅光中央是大且亮的白色亮斑，周圍是不等間距的彩色的同心圓環(huán)光的干涉、衍射的比較內(nèi)容干涉衍射現(xiàn)象在光疊加區(qū)域出現(xiàn)加強或減弱的現(xiàn)象光繞過障礙物偏離直線傳播的現(xiàn)象產(chǎn)生條件兩束光頻率相同、相位差恒定障礙物或孔的尺寸與波長差不多或更小典型實驗楊氏雙縫干涉單縫衍射(圓孔衍射、圓盤衍射)圖樣特點不同點條紋寬度條紋寬度相等條紋寬度不等、中央最寬

條紋間距各相鄰條紋間距相等各相鄰條紋間距不等

亮度情況清晰條紋、亮度基本相等中央條紋最亮，兩邊變暗相同點干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象；干涉、衍射都有明暗相間的條紋光的偏振現(xiàn)象(1)偏振光波只沿某一特定的方向的振動．(2)自然光太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包括在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各個方向振動的光波的強度都相同，這種光叫做自然光．(3)偏振光在垂直于傳播方向的平面上，只沿某個特定方向振動的光．光的偏振證明光是橫波．自然光通過偏振片后，就得到了偏振光．光的衍射04實驗：用雙縫干涉測光的波長光實驗裝置(1)根據(jù)公式Δx＝λ得λ＝Δx.(2)用刻度尺測出雙縫到光屏的距離l，用測量頭調(diào)節(jié)清晰的干涉條紋，測出n個亮紋間的距離a，則Δx＝.雙縫間距d是已知的，這樣就可以計算出波長λ.實驗方法(1)將光源、單縫、遮光筒、毛玻璃屏依次安裝在光具座上．(2)接好光源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光．(3)調(diào)節(jié)各器材的高度，使光源燈絲發(fā)出的一束光，能沿軸線到達光屏．(4)安裝雙縫，使雙縫與單縫的縫平行，二者間距約5～10cm，觀察白光的干涉條紋．實驗步驟(5)在單縫和雙縫間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋，安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋．(6)使分劃板中心刻線對齊某明(或暗)條紋的中央，記下手輪上的讀數(shù)a1，轉(zhuǎn)動手輪使分劃板中心刻線移動，記下干涉條紋的條數(shù)n和移動后手輪的讀數(shù)a2，a1與a2的差即為n條亮紋的間距．實驗步驟(7)用刻度尺測量雙縫到光屏的距離l(d是已知的)．(8)重復(fù)測量、計算，求平均值作為波長的測量結(jié)果．(9)換用不同的濾光片，重復(fù)實驗．實驗步驟(1)實驗時應(yīng)調(diào)整光源、單縫、雙縫和光屏、測量頭共軸，單縫和雙縫安裝時應(yīng)豎直且相互平行，遮光筒的軸線要與光具座導(dǎo)軌平行．若不共軸或單縫與雙縫不平行則會引起干涉條紋亮度小，不清晰，不便于觀察和測量．(2)分劃板上的刻線應(yīng)與干涉條紋的亮(暗)線平行，否則會增大測量的誤差．注意事項(3)雙縫、測量頭安裝到遮光筒上時要裝到底，使各部件的定位面緊密吻合，否則會影響測量結(jié)果．(4)雙縫干涉演示儀的測量頭有兩種，一種相當于螺旋測微器，一種相當于游標卡尺，具體應(yīng)用時要加以區(qū)別．(5)測量雙縫至屏的距離l，要多次測量取平均值，同時要固定好雙縫及屏，切勿松動．注意事項例1.(多選)如圖所示，光在真空和介質(zhì)的界面MN上發(fā)生偏折，那么下列說法正確的是（）。A．光是從真空射向介質(zhì)B．介質(zhì)的折射率為1.73C．光在介質(zhì)中的傳播速度為1.73×108m/sD．反射光線與折射光線成60°角E．反射光線與折射光線成90°角BCE課堂鞏固【答案】：BCE【解析】：因為折射角大于入射角，所以光是從介質(zhì)射向真空的，選項A錯誤。據(jù)折射率公式n＝，所以n＝1.73，選項B正確。再由折射率n＝，代入數(shù)據(jù)得v＝1.73×108m/s，選項C正確。而反射光線與折射光線成90°角，選項D錯誤，E正確。例2.(多選)關(guān)于光的干涉，下列說法中正確的是()A．在雙縫干涉現(xiàn)象里，相鄰兩明條紋和相鄰兩暗條紋的間距是相等的B．在雙縫干涉現(xiàn)象里，入射光波長變短，相鄰兩個明條紋間距將變窄C．只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉D．頻率不同的兩列光波也能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，只是不穩(wěn)定E．頻率不同的光不可能疊加ABC課堂鞏固【答案】：ABC

【解析】：在雙縫干涉現(xiàn)象中，相鄰兩明條紋和相鄰兩暗條紋的間距是相等的，入射光的波長越長，相鄰兩個明條紋的間距越大；兩列波產(chǎn)生干涉時，頻率必須相同，任何兩列光波都能疊加．例3.(多選)關(guān)于光的衍射現(xiàn)象，下面說法正確的是（）。A．紅光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋B．白光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋C．光照到不透明小圓盤上出現(xiàn)泊松亮斑，說明發(fā)生了衍射D．光照到較大圓孔上出現(xiàn)大光斑，說明光沿直線傳播，不存在光的衍射E．在單縫衍射中增大單縫到屏的距離，衍射條紋變寬ACE課堂鞏固【答案】：ACE【解析】：單色光照到狹縫上產(chǎn)生的衍射圖樣是亮暗相間的直條紋，A正確；白光的衍射圖樣是彩色條紋，故B錯誤；光照到不透明圓盤上，在其陰影處出現(xiàn)亮點，是衍射現(xiàn)象，故C正確；光的衍射現(xiàn)象只有明顯與不明顯之分，D項中屏上大光斑的邊緣模糊，正是光的衍射造成的，不能認為不存在光的衍射現(xiàn)象，D錯誤；與雙縫干涉相似，增大單縫到屏的距離，衍射條紋變寬，故E正確。例4.(多選)在雙縫干涉實驗中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上