高二期末复习光学电磁振荡及相对论部分.ppt

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1、第一节,几何光学复习,选修3-4,一、光的折射,1折射定律 光射到两种介质的界面上后从第一种介质进入第二种介质时，其传播规律遵循折射定律折射定律的包含如下三个要点：折射光线、法线、入射光线共面；折射光线与入射光线分居法线两侧；入射角的正弦与折射角的正弦之比等于常数,折射率的四种表达形式：,说明：1、i 为入、折射角中的较大者，折射光路也是可逆的。2、C为全反射时的临界角。,2各种色光性质比较 可见光中，红光的折射率n最小，频率最小，在同种介质中（除真空外）传播速度v最大，波长最大，从同种介质射向真空时发生全反射的临界角C最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角和折射角）

2、。,2各种色光性质比较 可见光中，红光的折射率n最小，频率最小，在同种介质中（除真空外）传播速度v最大，波长最大，从同种介质射向真空时发生全反射的临界角C最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角和折射角）。,【例】(00全国卷）A与B是两束平行的单色光，它们从空气射入水中的折射角分别为rA、rB若rArB，则()A.在空气中A的波长大于B的波长B.在水中A的传播速度大于B的传播速度C.A的频率大于B的频率D.在水中A的波长小于B的波长,AB,AB,二、全反射（1）现象：光从光密介质射向光疏介质，且入射角达到临界角时，折射光线将消失，只剩下反射光线。（2）条件：光从光密介

3、质射向光疏介质；入射角大于等于临界角，即 iC（3）临界角,例1、如图所示，光线A由空气射入半圆形玻璃砖，进入玻璃砖的光线在圆心O点发生反射和折射，其中B为反射光线，C为折射光线。当玻璃砖绕圆心O，并垂直于玻璃砖平面的轴逆时针转动时，有（）A.反射光线和折射光线的强度均减弱B.反射光线和折射光线的强度均增强 C.反射光线的强度减弱，折射光线的强度增强D.反射光线的强度增强，折射光线的强度减弱,D,例2、已知介质对某单色光的临界角为,则()A、该介质对此单色光的折射率为1/sin；B、此单色光在该介质中的传播速度等于csin(c是真空中的光速);C、此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的sin

4、倍;D、此单色光在该介质中的频率是在真空中频率的1/sin,ABC,海市蜃楼 夏天海面下层比上层的空气温度低折射率大，光线射向空中时，不断被折射而逐渐偏离法线方向，以至于发生全反射，人们逆反射光线就会看到海上的蜃景,沙漠里的蜃景沙漠里接近沙面的的热空气比上层的空气密度小，折射率也小，光线的入射角逐渐增大，可能发生全反射，行人逆反射光线看去，会看到远处物体的倒景，以为前方有水源而奔向前去，但是可望而不可及,4.光导纤维 全反射的一个重要应用就是用于光导纤维 光纤内层是光密介质，外层是光疏介质。光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料的界面，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。这样使从一个端面

5、入射的光，经过多次全反射能够没有损失地全部从另一个端面射出。,三、光的色散 各种色光对介质的折射率不同，一束白光经三棱镜折射后发生色散现象，在光屏上形成七色光带（称光谱）,【例】如图所示，由红光和紫光组成的复色光由半圆形玻璃砖的表面A点射入，由下表面O点射出，从玻璃砖射入空气的入射角为 i，进入空气后分解为两束光OB和OC，求：（1）从A点算起，复色光中的红光和紫光哪种色光先到达O点？（2）光束OB和OC，哪个是红光？（3）如果入射角 i 逐渐增大，眼睛 在玻璃砖下方观察哪种光先消失？,四、玻璃砖 横截面为矩形的棱镜,其特点是：1、出射光线和入射光线平行；2、各种色光在第一次入射后就发生色散；

6、3、可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。,第一节,波动光学复习,选修3-4,一、光的干涉1、光的干涉的条件：两个光源必须是相干光源。（相干波源的频率必须相同）2、双缝干涉（杨氏实验）3干涉区域内产生的亮、暗纹亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即=k（n=0，1，2，）暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即=(2k-1)/2（n=1，2，）,（3）干涉条纹的间距公式,同一色光纹距相等 红光纹距最大，紫光纹距最小白光干涉条纹间距不同 屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。（内紫外红）,4、薄膜干涉（1）由于肥皂膜是上薄下厚的楔形,光照射到薄膜上时在膜的前后两个表面分别反射出来,形

7、成两列频率相同的光波发生干涉,在一些地方叠加后互相加强,出现亮条纹;在另一些地方叠加后互相削弱,出现暗条纹;,（2）干涉法检查平面平整程度,（3）增透膜在光学镜头上的增透膜减少光的反射损失，增强光的透射强度，从而提高成像质量膜厚应为光在薄膜介质中波长的1/4，从而使两反射光相互抵消在选择增透膜时，一般是使对人眼灵敏的绿色光在垂直入 射时相互抵消,二、衍射各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。发生明显衍射的条件是：障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。,红光=0.8mm 红光=0.4mm 蓝光=0.4mm,单缝衍射特点狭缝越窄衍射现象越明显,亮度降低但范围变宽;中间亮而宽,两侧对称

8、条纹暗而窄(与干涉条纹不同),圆孔衍射,圆屏（盘）衍射,三、光的电磁说麦克斯韦提出光在本质上是一种电磁波这就是光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性。电磁波谱:波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线。各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠。,四、光的偏振1、偏振是横波特有的现象。2、光是一种横波3、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同这种光叫做自然光.4、我们通常看到的反射、折射、散射等绝大部分光，都是偏振光,5、光的偏振的应用,在照相机镜头前装一片偏振滤光片，让它的

9、透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使景像清晰,第一节,电磁振荡,选修3-4,1、LC回路的周期和频率公式,2、麦克斯韦电磁理论的两个基本论点（1）变化的磁场产生电场,稳定的磁场不产生电场,均匀变化的磁场产生稳定的电场,周期性变化的磁场产生同频率变化的电场,（2）变化的电场产生磁场,稳定的电场不产生磁场,周期性变化的电场产生同频率变化的磁场,均匀变化的电场产生稳定的磁场,3、电磁波,麦克斯韦预言,赫兹实验验证,波长、周期（频率）和波速的关系,第一节,相对论,选修3-4,第一节两个基本假设,1、相对性原理,2、光速不变原理,对所有惯性系，物理规律都是相同的。,在任何惯性系中，光在真空中的速率都等于同一量值 c。,两个基本假设,1、根据狭义相对论下列说法中正确的是（）A.力学规律在任何参考系中都是相同的B.在所有惯性系中物理规律都是相同的C.在高速运动情况下，惯性系中的物理规律也不一定相同D.牛顿运动定律在非惯性系中不变E.接近光速运动的物体不再遵守经典力学规律,例题,BE,2、（2010年北京卷）属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中，（）真空中光速不变时间间隔具有相对性物体的质量不变物体的能量与质量成正比,例题,基本公式归纳,狭义相对论基本公式结论归纳,钟慢,尺缩,质量增加,速度变换,第一节,读数练习,选修3-4,