高三物理二轮专题复习课件：光及光的本性相对论.ppt

光及光的本性相对论,1.光的折射:(1)光从真空进入介质时:n=_。(2)折射率决定式:n=_。(3)光的色散:白光通过三棱镜后发生_现象,说明白光是_,由_单色光组成。,色散,复色光,七种,增大,减小,减小,减小,2.光的全反射:(1)产生条件:光从_进入_,入射角_临界角;(2)临界角公式:sinC=_。,光密介质,光疏介质,大于或,等于,3.光的干涉、衍射和偏振现象:(1)发生干涉的条件:两光源_相等,_恒定;出现明暗条纹的条件:r=_,明条纹;r=_,暗条纹。相邻明(暗)条纹间距:x=_。(2)光的衍射条件:_。(3)光的偏振现象证明光是_,偏振光平行透过偏振片时光_,垂直时_。,频率,相位差,k,d,横波,最强,最弱,4.相对论知识:(1)狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是_的。(2)光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是_的,与光源和观察者的运动_关系。(3)质能方程:E=_。,相同,相同,没有,mc2,1.(2013四川高考)光射到两种不同介质的分界面,分析其后的传播情形可知()A.折射现象的出现说明光是纵波B.光总会分为反射光和折射光C.折射光与入射光的传播方向总是不同的D.发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同,【解析】选D。横波和纵波都能发生折射现象,故折射现象并不能说明光是纵波,光能发生偏振现象,说明光是横波,故选项A错误;光在发生全反射时,没有折射光,故选项B错误;当入射光垂直射到分界面时,折射光与入射光的传播方向是相同的,故选项C错误;光在不同介质中的传播速度不同,从而发生折射,故选项D正确。,2.(2012四川高考)a、b两种单色光组成的光束从介质进入空气时,其折射光束如图所示。用a、b两束光(),A.先后照射双缝干涉实验装置,在缝后屏上都能出现干涉条纹,由此确定光是横波B.先后照射某金属,a光照射时恰能逸出光电子,b光照射时也能逸出光电子C.从同一介质以相同方向射向空气,其界面为平面,若b光不能进入空气,则a光也不能进入空气D.从同一介质以相同方向射向空气,其界面为平面,a光的反射角比b光的反射角大,【解析】选C。双缝干涉、单缝衍射说明了光是一种波,光的偏振说明光是一种横波,A错误;由题图可知,折射时偏折角大的是a单色光,其折射率和频率大,所以a光刚好能发生光电效应时,b光一定不能发生光电效应,B错误;a单色光的频率大于b单色光的频率,故b光的临界角大于a光的临界角,b光不能进入空气,其入射角大于b光的临界角,更大于a光的临界角,所以C正确;发生光的反射时,入射角若相同,则反射角一定相同,D错误。故选C。,3.(2013大纲版全国卷)下列现象中,属于光的衍射的是()A.雨后天空出现彩虹B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C.海市蜃楼现象D.日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹,【解析】选B。光在传播过程中若遇到尺寸比光的波长大得不多的障碍物时,光会传到障碍物的阴影区并形成明暗变化的光强分布的现象是光的衍射现象,通过一个狭缝观察日光灯看到彩色条纹,就是光的衍射现象,B对;雨后天空出现的彩虹是光的色散现象,是由于光的折射形成的,A错;海市蜃楼现象是光的全反射现象,C错;日光照射在肥皂膜上出现的彩色条纹,是光的干涉现象,D错。,热点考向1 光的折射与全反射【典例1】(多选)(2013绵阳一模)OMON为半圆形玻璃砖的横截面,OO为过截面圆心且垂直于MN的直线,两条可见单色光线a、b距OO的距离为d,从空气中垂直MN射入玻璃砖中,在半圆形界面上发生反射和折射的实际情况如图所示,下列说法正确的是(),A.a光在玻璃砖内的频率和在空气中的相等B.a光在玻璃砖内的传播速度比在空气中的小C.a光的频率比b光的大D.在玻璃砖中,a光的波长比b光的长,【解题探究】(1)全反射临界角公式sinC=_。(2)光的折射率越大,则光的频率越_。(3)光的波长=_。,大,【解析】选A、B、C。单色光线a、b进入玻璃砖并从玻璃砖射向空气时,入射角相同,而a光发生了全反射,这说明a光的临界角小于b光的,根据临界角公式sinC=可知,a光的折射率较大,即nanb;单色光的频率由光源决定,与介质无关,所以选项A正确;根据关系式v=可知,a光在玻璃砖内的传播速度比在空气中的小,所以选项B正确;a光的折射率较大,频率也较大,在玻璃砖中,a光的波长比b光的短,选项C正确,D错误。,【总结提升】解决光的折射和全反射问题的注意事项(1)当遇到题目中光从光密介质斜射到光疏介质时,要注意考虑是否会发生全反射现象。(2)无论光是从真空斜射到某介质表面,还是从某介质表面斜射到真空,折射率n=1;对折射率n=的理解,要注意i比r大,即i是入射光线、折射光线分别与法线之间的两个夹角中较大的那个角。(3)处理光的折射、全反射类问题,一定要根据题意先画出光路图,找出临界光线,由几何关系和折射定律求解。,【变式训练】(2013乐山二模)为了表演“隐形的大头针”节目,某同学在半径为r的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针,并将其放入盛有水的碗中,如图所示。已知水的折射率为,为了保证表演成功(在水面上看不到大头针),大头针末端离水面的最大距离h为(),A.rB.rC.rD.r,【解析】选A。当大头针末端发出的光线射到圆形软木片边缘时的入射角恰好等于临界角C时,大头针末端离水面的距离h最大,此时有:sinC=,sinC=,解得h=r,故A正确。,热点考向2 光的波动性【典例2】(多选)如图所示,两束单色光a、b从水下射向A点后,光线经折射合成一束光c,则下列说法中正确的是(),A.用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距B.用a、b光分别做单缝衍射实验时,它们的衍射条纹宽度都是均匀的C.在水中a光的速度比b光的速度小D.a光在水中的临界角大于b光在水中的临界角,【解题探究】(1)介质对a光和b光的折射率大小关系:_;(2)求折射率的表达式为:_。(3)光的干涉和衍射所形成的条纹是否都间距相等?提示:光的干涉所形成的条纹是明暗相间、等间距的条纹;光的衍射所形成的条纹是明暗相间、不等间距的条纹,中央最亮、最宽。,nanb,【解析】选A、D。由题图知,a光的折射率小,波长长,波速大,临界角大,故A、D正确,C错误;任何光的衍射条纹宽度都不均匀,故B错误。,【总结提升】分析光的干涉现象的三点注意(1)干涉条件:频率相同、相位差恒定、振动方向在同一条直线上。(2)明暗条纹形成条件;r=k,k=0,1,2,3明条纹;r=(k+),k=0,1,2,3暗条纹。(3)条纹间距:x=;用双缝干涉实验测光波波长的原理:=x。,【变式训练】如图所示,用单色光做双缝干涉实验,P处为第二亮纹,改用频率较高的单色光重做实验(其他不变)时,则第二亮纹的位置()A.仍在P处B.在P点上方C.在P点下方D.要将屏向双缝方向移近一些才能看到亮纹,【解析】选C。x=,频率较高的单色光较小,x变小,则条纹间距变小,则第二亮纹的位置在P点下方,故选C。,1.(2013上海高考)白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的()A.传播速度不同B.强度不同C.振动方向不同 D.频率不同【解析】选D。白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的频率不同。,2.(2013成都二模)如图所示,一个三棱镜的截面为等腰直角ABC,A为直角。此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边,进入棱镜后直接射到AC边上,并刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射率为()A.B.C.D.,【解析】选A。作出几何光路图,如图所示。由折射规律可得=n,若光线在AC边上的D点刚好发生全反射,则sin=,由几何关系又有r=90-,结合以上三式可得n2=,即n=,正确答案为A。,3.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是()A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C.在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,【解析】选D。A项是利用薄膜干涉的原理,错误;B项,用三棱镜观察白光看到的彩色图样,是由于三棱镜对不同频率的光折射率不同而形成的色散现象,错误;C项,在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射原理,错误;D项,光学镜头上的增透膜是利用了薄膜干涉的原理,正确。,4.如图所示,有一玻璃直角三棱镜ABC,其临界角小于45,一束平行于BC的白光射到AB面,在光束射出三棱镜时(设光线在棱镜内先射至BC边上)(),A.从BC面出射的是白色光束B.从AC面出射的是白色光束C.从AC面出射的是有色的不平行光束D.从AC面出射的是平行于入射光线的有色光束,【解析】选D。若光从BC面出射,应发生色散,故从BC面出射的是彩色光束,A错误;由对称性可知,各色光在AB面上的折射角都等于在AC面上的入射角,故从AC面出射的是平行于入射光线的有色光束,B、C错误,D正确。,5.(2013资阳一模)高速公路上的标志牌常用“回光返照膜”制成,夜间行车时,它能将车灯照射出去的光逆向返回,标志牌上的字特别醒目。这种“回光返照膜”是用球体反射原理制成的。如图所示,反光膜内均匀分布着直径10m的细玻璃珠,所用玻璃的折射率为,为使入射的车灯光线经玻璃的折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行,那么第一次入射的入射角是()A.60B.45C.30D.15,【解析】选A。设入射角为i,折射角为r,作出光路图如图所示,因为出射光线恰好和入射光线平行,所以i=2r,根据折射定律,所以r=30,i=2r=60。故选项A正确。,6.如图,半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖,在O点发生反射和折射,折射光在光屏上呈现七色光带。若入射点由A向B缓慢移动,并保持白光沿半径方向入射到O点,观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消失之前,反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是(),A.减弱、紫光B.减弱、红光C.增强、紫光 D.增强、红光【解析】选C。由于入射点由A向B缓慢移动,入射角增大,因此反射光增强,折射光减弱,A、B错,紫光折射率大,临界角小,因此在光屏上最先消失的是紫光,C对,D错,故选C。,7.由a、b两种单色光组成的细光束AO以45的入射角从某种介质射向空气时,光路如图所示。关于这两种单色光,下列说法中正确的是(),A.从该介质射向空气时,a光发生全反射时的临界角一定大于45B.该介质对b光的折射率一定小于C.用a光和b光分别做双缝干涉实验,若实验条件相同,则b光在屏上形成的明条纹的间距较小D.a光在介质中传播的速度大于b光在介质中传播的速度,【解析】选B。由题干光路图可知,a光已发生全反射,因此a光的临界角小于或等于45,b光的临界角大于45,b光折射率一定小于,A错B对;由于a光的折射率大,传播速度小,波长小,实验条件相同,则a光在屏上形成明条纹的间距较小,C、D错误。故选B。,8.音乐喷泉一般都会在水池底安装一些彩灯来营造气氛,吸引游人驻足观赏。仔细观察会发现水下的灯照亮水面都刚好形成一个圆。若水下的各色彩灯均为同种大小规格,只是发光颜色不同,安装在水下同一深度,且都可看为点光源,则下面说法正确的是()A.这是光的干涉现象B.这是光的衍射现象C.每个彩灯照亮水面形成的圆半径相同D.彩灯照亮水面形成的圆半径红色的比黄色的大,【解析】选D。题中现象为水下光射到水面发生全反射形成圆,A、B错误;如图所示,由于不同色光频率不同,折射率不同,在水面处发生全反射的临界角不同,红色光的临界角比黄光大,因此照亮水面形成的圆半径比黄色的大,C错D对。,9.把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上,一端用薄片垫起,构成空气劈尖,让单色光从上方射入,如图所示,这时可以看到亮暗相间的条纹。下面关于条纹的说法中正确的是()A.干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果B.干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C.将上玻璃板平行上移,条纹向右移动D.观察薄膜干涉条纹时,应在入射光的另一侧,【解析】选A。根据薄膜干涉的产生原理,上述现象是由空气膜前后表面反射的两列光叠加而成,当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时,振动加强,形成亮条纹,所以A正确、B错误;因相干光是反射光,故观察薄膜干涉时,应在入射光的同一侧,故D错误;根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的,当上玻璃板平行上移时,两玻璃板间相邻部分空气膜的厚度差不变,所以干涉条纹不变。故C错误。,