《高考物理月刊專(zhuān)版 專(zhuān)題11 光學(xué)綜合 光及光的本性課件》由會(huì)員分享,可在線(xiàn)閱讀,更多相關(guān)《高考物理月刊專(zhuān)版 專(zhuān)題11 光學(xué)綜合 光及光的本性課件(28頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、 光及光的本性 本專(zhuān)題以光的折射、全反射、干涉、衍射、偏振為重點(diǎn),結(jié)合作圖以折射率、折射角、臨界角的計(jì)算為考點(diǎn),以干涉、衍射為高考間歇性熱點(diǎn),高考題以選擇題、實(shí)驗(yàn)結(jié)合計(jì)算形式出現(xiàn),難度較低,每年一道題復(fù)習(xí)時(shí)要注意知識(shí)間的聯(lián)系,加強(qiáng)遷移應(yīng)用,培養(yǎng)綜合能力 2010年浙江卷16題考查了光電效應(yīng)的應(yīng)用,側(cè)重圖象的理解和分析能力.2011年要繼續(xù)關(guān)注考綱中的變化,折射和全反射仍是考查重點(diǎn),關(guān)注規(guī)律和幾何關(guān)系的結(jié)合 【例題1】一輛實(shí)驗(yàn)小車(chē)可沿水平地面(圖中紙面)上的長(zhǎng)直軌道勻速向右運(yùn)動(dòng)有一臺(tái)發(fā)出細(xì)光束的激光器在小轉(zhuǎn)臺(tái)M上,到軌道的距離MN為d=10m,如圖1111所示轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),使激光束在水平面內(nèi)掃描
2、,掃描一周的時(shí)間為T(mén)=60s.光束轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖中箭頭所示當(dāng)光束與MN的夾角為45時(shí),光束正好射到小車(chē)上如果再經(jīng)過(guò)t=2.5s光束又射到小車(chē)上,則小車(chē)的速度是多少?(結(jié)果保留兩位數(shù)字) 圖1111光的直線(xiàn)傳播光的直線(xiàn)傳播 111t360154530(tan45tan30 ) 1.7m/s 1tTNtMNLLdv 根據(jù)題意,作圖,如圖所示,可知符合題意的小車(chē)運(yùn)動(dòng)速度有兩種可能:在內(nèi),光束轉(zhuǎn)過(guò)角度光束照到小車(chē)時(shí)小車(chē)正在靠近 點(diǎn),時(shí)間內(nèi)光束與的夾角從變?yōu)?,小?chē)走過(guò)由圖可知由、兩式并代入【數(shù)值,得解析】【評(píng)析【評(píng)析】該題是光的直線(xiàn)傳播、勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)等規(guī)律的綜合,物理情景較新,對(duì)學(xué)生分析問(wèn)題的能
3、力要求較高,通過(guò)作圖,利用所學(xué)知識(shí)、規(guī)律來(lái)求解 222124560 (tan60tan45 ) 2.92m/sNtLMNLvtLdv光束照到小車(chē)時(shí),小車(chē)正在遠(yuǎn)離 點(diǎn), 內(nèi)光束與的夾角從變?yōu)椋≤?chē)走過(guò) ,速度為由圖可知由、兩式并代入數(shù)值,得【變式題1】如圖1112所示,一點(diǎn)光源S,它距離墻壁MN的水平距離為L(zhǎng),現(xiàn)從S處以水平速度v0拋出小球P,P在墻上形成的影子為P,在球做平拋運(yùn)動(dòng)中,其影子P的速度v是多大? 圖111220200.12122SxyyPSPPSAAPxySBBPLyPtxv tyatLLgLyyattxv tv 要求影子的速度,先要知道影子做什么運(yùn)動(dòng)設(shè)小球從 處平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離
4、為 ,豎直位移為 ,影子在墻上豎直位移為 ,如圖所示,設(shè)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)中的任一點(diǎn),延長(zhǎng)到 ,由三角形相似可知,即設(shè)小球到 點(diǎn)所用的時(shí)間為 ,由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)可知:,由上面三式可求:【解析】 【評(píng)析【評(píng)析】 本題是光的直線(xiàn)傳播與運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)的綜合,解題過(guò)程中應(yīng)分析光路的運(yùn)動(dòng)軌跡,由物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律建立方程,并由幾何關(guān)系建立輔助方程求出影子的位移與時(shí)間關(guān)系,從而確定運(yùn)動(dòng)情況 002LvytygLvtv而在本題中 和 都是一定的, 與 成正比,因此可知影子在豎直墻上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),其速度是一定值即:“”111321+fffvfcc接 收發(fā) 出接 收車(chē)發(fā) 出生 活 中 經(jīng) 常 用 呼 嘯 而 來(lái)形 容 正 在 駛近
5、 的 車(chē) 輛 , 這 是 聲 波 在 傳 播 過(guò) 程 中 對(duì) 接 收 者 而 言頻 率 發(fā) 生 變 化 的 表 現(xiàn) , 無(wú) 線(xiàn) 電 波 也 具 有 這 種 效 應(yīng) 如 圖所 示 , 圖 中 的 測(cè) 速 雷 達(dá) 正 在 向 一 輛 接近 的 車(chē) 輛 發(fā) 出 無(wú) 線(xiàn) 電 波 , 并 接 收 被 車(chē) 輛 反 射 的 無(wú)線(xiàn) 電 波 由 于 車(chē) 輛 的 運(yùn) 動(dòng) , 接 收 的 無(wú) 線(xiàn) 電 波 頻 率與 發(fā) 出 時(shí) 不 同 利 用 頻 率 差就 能 計(jì) 算 出車(chē) 輛 的 速 度 已 知 發(fā) 出 和 接 收 的 頻 率 間 關(guān) 系 為【 變 式 題 2】, 式 中 為9210 Hz400Hz30m / s.
6、fff發(fā) 出接 收發(fā) 出真 空 中 的 光 速 , 若, 可 知 被 測(cè) 車(chē) 輛 的速 度 大 小 為 圖111321400Hz30m/s.vffcv車(chē)發(fā)出發(fā)出車(chē)根據(jù)題意有,解得【解析】光的折射與全反射光的折射與全反射【例【例2 2】 雨過(guò)天晴,人們??吹教炜罩谐霈F(xiàn)彩虹,它是由陽(yáng)光照射到空中彌漫的水珠上時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象在說(shuō)明這個(gè)現(xiàn)象時(shí),需要分析光線(xiàn)射入水珠后的光路一細(xì)束光線(xiàn)射入水珠,水珠可視為一個(gè)半徑為R的球,球心O到入射光線(xiàn)的垂直距離為d.水的折射率為n. (1)在如圖1121所示的圖上畫(huà)出該束光線(xiàn)射入水珠內(nèi)經(jīng)一次反射后又從水珠中射出的光路圖; (2)求這束光線(xiàn)從射向水珠到射出水珠每一次偏轉(zhuǎn)的角
7、 圖1121【解析【解析】 (1)根據(jù)光的折射定律作圖,光路如圖(a)所示 (2)以i、r表示入射光線(xiàn)的入射角、折射角,由折射定律有sini=nsinr,所以1、2、3表示每一次偏轉(zhuǎn)的角度,如圖(b)所示,由反射定律、折射定律和幾何關(guān)系可知:sini=d/R,1=ir,2=2r,3=ir.由以上各式解得:1=(sin1d/R)(sin1d/nR)2=2sin1d/nR.3=(sin1d/R)(sin1d/nR)【評(píng)析【評(píng)析】 本題涉及光的折射與反射知識(shí),結(jié)合幾何光學(xué)的特點(diǎn),通過(guò)做光路圖,根據(jù)幾何關(guān)系,運(yùn)用折射率公式進(jìn)行求解能對(duì)光的折射與反射加強(qiáng)理解,對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的要求比較高 【變式題一【變式題一
8、】(2010重慶)如圖1122所示,空氣中有一折射率為的玻璃柱體,其橫截面是圓心角為90、半徑為R的扇形OAB,一束平行光平行于橫截面,以45入射角射到OA上,OB不透光,若考慮首次入射到圓弧上的光,則上有光透出的部分的弧長(zhǎng)為( )圖1122 11A. B.6415C. D.312RRRRB【變式題二【變式題二】(2009全國(guó)卷)一玻璃磚橫截面如圖1123所示,其中ABC為直角三角形(AC邊未畫(huà)出),AB為直角邊,ABC=45;ADC為一圓弧,其圓心在BC邊的中點(diǎn)此玻璃的折射率為1.5.P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏若一束寬度與AB邊長(zhǎng)度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚,則( )A
9、從BC邊折射出寬度與BC邊長(zhǎng)度相等的平行光B屏上有一亮區(qū),其寬度小于AB邊的長(zhǎng)度C屏上有一亮區(qū),其寬度等于AC邊的長(zhǎng)度D當(dāng)屏向遠(yuǎn)離玻璃磚的方向平行移動(dòng)時(shí),屏上亮區(qū) 先逐漸變小然后逐漸變大光的折射與全反射光的折射與全反射BD圖1123 451arcsin1.5BDABBCBCABACAB 本題考查光的折射和全反射寬為的平行光進(jìn)入到玻璃中直接射到面,入射角為臨界角,所以在面上發(fā)生全反射仍然以寬度大小為長(zhǎng)度的豎直向下的平行光射到圓弧面上根據(jù)幾何關(guān)系可得到在屏上的亮區(qū)寬度小于的長(zhǎng)度, 對(duì)【解析】 正確光的色散光的色散 【例【例3 3】如圖1131所示,在水中有一厚度不計(jì)的薄玻璃片制成的中空三棱鏡,里面
10、是空氣,一束光A從棱鏡的左邊射入,從棱鏡的右邊射出時(shí)發(fā)生了色散,射出的可見(jiàn)光分布在a、b兩點(diǎn)之間,則()A從a點(diǎn)射出的光是紅光,從b點(diǎn)射出的光是紫光B從a點(diǎn)射出的光是紫光,從b點(diǎn)射出的光是紅光C從a點(diǎn)和b點(diǎn)射出的光都是紅光, 從ab中點(diǎn)射出的光是紫光D從a點(diǎn)和b點(diǎn)射出的光都是紫光, 從ab中點(diǎn)射出的光是紅光圖1131 【解析【解析】 棱鏡作用能使光束方向偏折,從真空射向玻璃,光束向底面偏折,也可根據(jù)折射定律作圖,但本題是光束是從水中射向空氣,光束會(huì)向頂角偏折,由于紅光的折射率小,在空氣中偏折角小,所以從a點(diǎn)射出的光是紫光,從b點(diǎn)射出的光是紅光選取B. 【答案【答案】 B【評(píng)析【評(píng)析】 本題考查
11、了棱鏡的折射,光的色散,紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種單色光的不同特性,要求學(xué)生能熟練掌握運(yùn)用,更重要的是本題創(chuàng)設(shè)了新情景,光束從光密到光疏的色散現(xiàn)象,讓學(xué)生能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行類(lèi)推,靈活運(yùn)用 【變式題一【變式題一】 OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面.a、b兩束可見(jiàn)單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN,在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射的情況如圖1132所示,由此可知( )A棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的小B棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的大Ca光的頻率比b光的高Da光的波長(zhǎng)比b光的長(zhǎng)圖1132 BD【解析】 單色光a在棱鏡側(cè)面OM上反射和折射,而單色光b在棱鏡側(cè)面ON上發(fā)生了全反射,由于a、b兩束可見(jiàn)單色光
12、入射角相等,根據(jù)紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種單色光的不同特性,可知vavb,fbfa,ab,所以BD正確 【評(píng)析】 本題考查了不同的單色光在棱鏡中的不同特性,要熟練掌握運(yùn)用七種單色光的基本性質(zhì),輔助作圖,從某一點(diǎn)突破可輕松求解,本題可用紅、紫光進(jìn)行類(lèi)比求解 【變式題2】 (2009天津)已知某玻璃對(duì)藍(lán)光的折射率比對(duì)紅光的折射率大,則兩種光( )A在該玻璃中傳播時(shí),藍(lán)光的速度較大B以相同的入射角從空氣斜射入該玻璃中,藍(lán)光折 射角較大C從該玻璃中射入空氣發(fā)生反射時(shí),紅光臨界角較 大D用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),藍(lán)光的相鄰條紋 間距較大 C 光的波動(dòng)性光的波動(dòng)性【例【例4 4】 (2010麗水模擬
13、)市場(chǎng)上有一種燈具俗稱(chēng)“冷光燈”,用它照射物體時(shí)能使被照物體處產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低,從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面鍍一層薄膜(例如氟化鎂),這種膜能消除玻璃表面反射回來(lái)的熱效應(yīng)最顯著的紅外線(xiàn)用l表示此紅外線(xiàn)在薄膜中的波長(zhǎng),則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為() Al/8 Bl/4 Cl/2 Dl/ 22122/ 2/ 4.B.xkxxdxllll 要消除紅外線(xiàn)的反射,必須使紅外線(xiàn)在薄膜的兩個(gè)面上反射光的路程差正好等于紅外線(xiàn)半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,即,其中為光在薄膜兩個(gè)面上反射的路程差,即,的最小值為,則【解薄膜的最小厚度為故正確選項(xiàng)為析】【答案】 B
14、【評(píng)析】 本題考查薄膜干涉應(yīng)用,由于教材中較詳細(xì)講述了薄膜干涉的應(yīng)用增透膜,所以要對(duì)薄膜干涉形成條件、現(xiàn)象、條紋規(guī)律等知識(shí)點(diǎn)都要掌握鞏固,并能熟練運(yùn)用雖然,“冷光燈”與增透膜的用處不同,但它們的技術(shù)原理相同,學(xué)生要能進(jìn)行遷移尤其是要能推算光程差與薄膜的厚度的關(guān)系,且表示此紅外線(xiàn)在薄膜中的波長(zhǎng),不是空氣中的波長(zhǎng) 【變式題1】 (2010上海寶山模擬)在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣,下列四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是( ) Aa、c Bb、c Ca、d Db、d 【解析】單縫衍射的條紋是不等間距,中央亮紋又寬又亮 圖1141 D 【變式題2】 (2009福建)光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用,下列說(shuō)法正確的是( )A用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程 度是利用光的偏振現(xiàn)象B用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的 衍射現(xiàn)象C在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的色散現(xiàn)象D光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象D【解析】 用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的薄膜干涉現(xiàn)象,A錯(cuò);用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的折射形成的色散現(xiàn)象,B錯(cuò);在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象,C錯(cuò);光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象,D對(duì)