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时间:2020-08-29
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1、考纲要求核心考点光的折射定律Ⅱ折射率Ⅰ全反射、光导纤维Ⅰ光的干涉、衍射和偏振现象Ⅰ考点1光的折射全反射光导纤维一、光的折射1.折射现象:光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象。2.折射定律(1)内容:如图所示,折射光线与入射光线、法线处在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线两侧;入射角的正弦与折射角的正弦成正比。sin(2)表达式:n1,式中n是比例常数。sin2(3)在光的折射现象中,光路是可逆的。3.折射率(1)折射率是一个反映介质光学性质的物理量,折射率越大,说明光从真空中射入到该介
2、质时的偏折程度越大,反之偏折程度越小。sin(2)定义式:n1,折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定,与入射角θ和折射角θsin122无关。c(3)计算公式:n,因为v3、璃砖,出射光线和入射光线平行,且光线发生了侧移,如图所示。6.三棱镜对光路的控制(1)光密三棱镜:光线两次折射均向底面偏折,偏折角为δ,如图所示。(2)光疏三棱镜:光线两次折射均向顶角偏折。(3)全反射棱镜(等腰直角棱镜),如图所示。甲乙①当光线从一直角边垂直射入时,在斜边发生全反射,从另一直角边垂直射出(如图甲所示)。②当光线垂直于斜边射入时,在两直角边发生全反射后又垂直于斜边射出,入射光线和出射光线互相平行(如图乙所示)。特别提醒:不同颜色的光的频率不同,在同一种介质中的折射率、光速也不同,发生全反射现象的临4、界角也不同。二、全反射1.全反射现象(1)条件:①光从光密介质射入光疏介质。②入射角大于或等于临界角。(2)现象:折射光完全消失,只剩下反射光。12.临界角:折射角等于90°时的入射角,用C表示,sinC=。n3.光的色散(1)光的色散现象:含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。(2)光谱:含有多种颜色的光被分解后,各种色光按其波长的有序排列。(3)光的色散现象说明:①白光为复色光;②同一介质对不同色光的折射率不同,频率越大的色光折射率越大;③不同色光在同一介质中的传播速度不同,波长越短,波速越慢。(4)棱镜①含5、义:截面是三角形的玻璃仪器,可以使光发生色散,白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同。②三棱镜对光线的作用:改变光的传播方向,使复色光发生色散。4.全反射现象的理解与应用(1)在光的反射和全反射现象中,均遵循光的反射定律;光路均是可逆的。(2)当光射到两种介质的界面上时,往往同时发生光的折射和反射现象,但在全反射现象中,只发生反射,不发生折射。当折射角等于90°时,实际上就已经没有折射光了。(3)全反射现象可以从能量的角度去理解:当光由光密介质射向光疏介质时,在入射角逐渐增大的过程中,反射光的能量逐渐增强,6、折射光的能量逐渐减弱,当入射角等于临界角时,折射光的能量已经减弱为零,这时就发生了全反射。5.光的折射、全反射中的三个“一”一个规律:光的折射定律一个概念:折射率一个条件:全反射的条件6.解答全反射类问题的技巧(1)解答全反射类问题时,要抓住发生全反射的两个条件:①光必须从光密介质射入光疏介质;②是入射角大于或等于临界角。利用好光路图中的临界光线,准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键,且在作光路图时尽量与实际相符,这样更有利于问题的分析。(2)解答光的折射、全反射问题时抓好两个关键点:①准确作出光路图;7、②利用几何关系确定光路中的边、角关系,找准入射角和折射角。三、光导纤维1.原理:光的全反射。2.构造:由内芯跟外套两层组成,内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。3.传播路径:4.光纤通信(1)方法:光也是一种电磁波,也可以像无线电波那样,作为载体来传递信息。载有声音、图象以及各种数字信号的激光从光纤的一端输入,就可以传到千里以外的另一端,实现光纤通信。(2)优点:光纤通信的主要优点是容量大。此外,光纤传输还有衰减小,抗干扰能力强等多方面的优点。对光学仪器定标时,需要确定两条平行光线的精8、确间距x。可以用以下办法:先使两条光线垂直且对称地射到一根圆柱形玻璃棒上,如图所示,棒的半径为R,折射率n=1.60,然后调节两条光线间的距离,直到它们正好聚焦在玻璃棒圆周上对面的一点,试求x。【参考答案】1.92R【试题解析】设入射角为θ,折射角为θ,由几何关系知θ=2θ,则n==2cosθ=1.6,12122解得cosθ=0.8,sinθ=1cos2=0.6,si
3、璃砖,出射光线和入射光线平行,且光线发生了侧移,如图所示。6.三棱镜对光路的控制(1)光密三棱镜:光线两次折射均向底面偏折,偏折角为δ,如图所示。(2)光疏三棱镜:光线两次折射均向顶角偏折。(3)全反射棱镜(等腰直角棱镜),如图所示。甲乙①当光线从一直角边垂直射入时,在斜边发生全反射,从另一直角边垂直射出(如图甲所示)。②当光线垂直于斜边射入时,在两直角边发生全反射后又垂直于斜边射出,入射光线和出射光线互相平行(如图乙所示)。特别提醒:不同颜色的光的频率不同,在同一种介质中的折射率、光速也不同,发生全反射现象的临
4、界角也不同。二、全反射1.全反射现象(1)条件:①光从光密介质射入光疏介质。②入射角大于或等于临界角。(2)现象:折射光完全消失,只剩下反射光。12.临界角:折射角等于90°时的入射角,用C表示,sinC=。n3.光的色散(1)光的色散现象:含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。(2)光谱:含有多种颜色的光被分解后,各种色光按其波长的有序排列。(3)光的色散现象说明:①白光为复色光;②同一介质对不同色光的折射率不同,频率越大的色光折射率越大;③不同色光在同一介质中的传播速度不同,波长越短,波速越慢。(4)棱镜①含
5、义:截面是三角形的玻璃仪器,可以使光发生色散,白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同。②三棱镜对光线的作用:改变光的传播方向,使复色光发生色散。4.全反射现象的理解与应用(1)在光的反射和全反射现象中,均遵循光的反射定律;光路均是可逆的。(2)当光射到两种介质的界面上时,往往同时发生光的折射和反射现象,但在全反射现象中,只发生反射,不发生折射。当折射角等于90°时,实际上就已经没有折射光了。(3)全反射现象可以从能量的角度去理解:当光由光密介质射向光疏介质时,在入射角逐渐增大的过程中,反射光的能量逐渐增强,
6、折射光的能量逐渐减弱,当入射角等于临界角时,折射光的能量已经减弱为零,这时就发生了全反射。5.光的折射、全反射中的三个“一”一个规律:光的折射定律一个概念:折射率一个条件:全反射的条件6.解答全反射类问题的技巧(1)解答全反射类问题时,要抓住发生全反射的两个条件:①光必须从光密介质射入光疏介质;②是入射角大于或等于临界角。利用好光路图中的临界光线,准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键,且在作光路图时尽量与实际相符,这样更有利于问题的分析。(2)解答光的折射、全反射问题时抓好两个关键点:①准确作出光路图;
7、②利用几何关系确定光路中的边、角关系,找准入射角和折射角。三、光导纤维1.原理:光的全反射。2.构造:由内芯跟外套两层组成,内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。3.传播路径:4.光纤通信(1)方法:光也是一种电磁波,也可以像无线电波那样,作为载体来传递信息。载有声音、图象以及各种数字信号的激光从光纤的一端输入,就可以传到千里以外的另一端,实现光纤通信。(2)优点:光纤通信的主要优点是容量大。此外,光纤传输还有衰减小,抗干扰能力强等多方面的优点。对光学仪器定标时,需要确定两条平行光线的精
8、确间距x。可以用以下办法:先使两条光线垂直且对称地射到一根圆柱形玻璃棒上,如图所示,棒的半径为R,折射率n=1.60,然后调节两条光线间的距离,直到它们正好聚焦在玻璃棒圆周上对面的一点,试求x。【参考答案】1.92R【试题解析】设入射角为θ,折射角为θ,由几何关系知θ=2θ,则n==2cosθ=1.6,12122解得cosθ=0.8,sinθ=1cos2=0.6,si
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