高三物理《选修3-4第三讲光》课件.ppt

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1、选修3-4第三讲 光,2.光线:沿着光的传播方向作一条线叫做光线.在光线上标明箭头,表示光的传播方向.,1.介质:光能够在其中传播的物质.,一、光的直线传播,3.光的直线传播:,2)实例:影、日食和月食的形成,小孔成像.,1)条件:光在同一均匀介质中传播.,由于光的直线传播、当光遇到不透明物体时,物体向光的表面被照明,在背光面的后方形成一个光线照不到的黑暗区域,形成影.影分本影和半影:本影:光源的光线完全照不到的区域.半影:光源的一部分光线照射的区域.若光源为非点光源时,将形成本影和半影.,影子的形成,【例1】一路灯距地面的高度为h，身高为l的人以速度v匀速行走，如图11-3-4所示。(1)试

2、证明人的头顶的影子做匀速运动；(2)求人影的长度随时间的变化率。,答案：（1）见解析,解析：,【题组突破1】如图所示，在A点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源S.现将小球从A点正对着竖直墙平抛出去，打到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是()A.匀速直线运动B.自由落体运动C.变加速直线运动D.匀减速直线运动,【题组突破1】如图所示，在A点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源S.现将小球从A点正对着竖直墙平抛出去，打到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是()A.匀速直线运动B.自由落体运动C.变加速直线运动D.匀减速直线运动,A,由于光的直线传播、当光遇到不透

3、明物体时,物体向光的表面被照明,在背光面的后方形成一个光线照不到的黑暗区域,形成影.影分本影和半影:本影:光源的光线完全照不到的区域.半影:光源的一部分光线照射的区域.若光源为非点光源时,将形成本影和半影.,影子的形成,1.反射定律 反射光线总是在入射光线和法线所决 定的平面内 反射光线和入射光线分居在法线两侧 反射角等于入射角,二、光的反射,注意:在反射现象中光路可逆.镜面反射和漫反射都遵循反射定律.,成像特点:成等大、正立的虚像,物和像关于镜面对称.平面镜成像作图技巧:确定平面镜成像观察范围的方法:若要看到物体在平面镜中的像，则需要借助边界光线,边界光线的公共部分,即为完整的观察范围.,2

4、.平面镜平面镜是利用光的反射定律来控制光路和成像的光学仪器，它不会改变光束会聚和发散的性质.,补充1.检查视力时，人与视力表之间的距离应为5m。现因屋子太小而使用了一个平面镜(如图所示)，视力表到平面镜的距离为3m，那么人到镜子的距离应为_m，若视力表全长0.8m，则视力表在镜中的像的长度为_m。,即学即用,补充1.检查视力时，人与视力表之间的距离应为5m。现因屋子太小而使用了一个平面镜(如图所示)，视力表到平面镜的距离为3m，那么人到镜子的距离应为_m，若视力表全长0.8m，则视力表在镜中的像的长度为_m。,即学即用,2,补充1.检查视力时，人与视力表之间的距离应为5m。现因屋子太小而使用了

5、一个平面镜(如图所示)，视力表到平面镜的距离为3m，那么人到镜子的距离应为_m，若视力表全长0.8m，则视力表在镜中的像的长度为_m。,即学即用,2,0.8,【例2】（2010全国卷I）某人手持边长为6cm的正方形平面镜测量身后一棵树的高度。测量时保持镜面与地面垂直，镜子与眼睛的距离为0.4m。在某位置时，他在镜中恰好能够看到整棵树的像；然后他向前走了6.0m，发现用这个镜子长度的5/6就能看到整棵树的像。这棵树的高度约为（）A.4.0m B.4.5m C.5.0m D.5.5m,【例2】（2010全国卷I）某人手持边长为6cm的正方形平面镜测量身后一棵树的高度。测量时保持镜面与地面垂直，镜子

6、与眼睛的距离为0.4m。在某位置时，他在镜中恰好能够看到整棵树的像；然后他向前走了6.0m，发现用这个镜子长度的5/6就能看到整棵树的像。这棵树的高度约为（）A.4.0m B.4.5m C.5.0m D.5.5m,B,P175T2.(2009全国卷I)某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜，两平面镜相互平行，物体距离左镜4m，右镜8m，如图11-3-6所示。物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像与物体的距离是（）A.24m B.32m C.40m D.48m,P175T2.(2009全国卷I)某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜，两平面镜相互平行，物体距离左镜4m，右镜8m，如图11-3-6所

7、示。物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像与物体的距离是（）A.24m B.32m C.40m D.48m,B,折射光线和入射光线分别位于法线两侧,折射光线、入射光线、法线在同一平面内,1、光的折射定律：,折射现象中,光路可逆,1 真空中角度2 介质中角度,c 真空中光速v 介质中光速,注:任何介质的折射率n均大于1,2、折射率n:,对折射率的理解:,1.在光的折射现象中,折射角随着入射角的变化而变化,而两角的正弦值之比（折射率）是个常数,2.对于不同的介质,折射率的值不同,3.折射率是由介质本身和光的频率共同决定.它取决于光在介质中传播的速度,补充2.如图所示，光线以入射角1从空气射向折射

8、率n=的玻璃表面。(1)当入射角1=45时，反射光线与折射光线间的夹角为多少？(2)当入射角1为多少时，反射光线与折射光线垂直。,即学即用,补充2.如图所示，光线以入射角1从空气射向折射率n=的玻璃表面。(1)当入射角1=45时，反射光线与折射光线间的夹角为多少？(2)当入射角1为多少时，反射光线与折射光线垂直。,即学即用,105,补充2.如图所示，光线以入射角1从空气射向折射率n=的玻璃表面。(1)当入射角1=45时，反射光线与折射光线间的夹角为多少？(2)当入射角1为多少时，反射光线与折射光线垂直。,即学即用,105,【延伸思考】,上题中，若光由玻璃射入空气中，入射角为多大时，折射光线与反

9、射光线垂直？,【延伸思考】,上题中，若光由玻璃射入空气中，入射角为多大时，折射光线与反射光线垂直？,3.有人在游泳池边上竖直向下观察池水的深度，看上去池水的视深约为h，已知水的折射率n=4/3，那么，水的实际深度约为多少？,补充3 视深与实深问题,3.有人在游泳池边上竖直向下观察池水的深度，看上去池水的视深约为h，已知水的折射率n=4/3，那么，水的实际深度约为多少？,补充3 视深与实深问题,2.光疏介质和光密介质是相对的.,1.折射率较小光疏介质,折射率较大光密介质.,(一)光疏介质和光密介质：,(二)全反射：,光从光密介质进入光疏介质;,入射角等于或大于临界角.,(三)发生全反射的条件：,

10、光由光密介质射入光疏介质时,折射角等于90（刚好发生全反射）时的入射角叫做临界角.（临界角用C 表示）,(适用于从介质射向真空或空气发生全反射时临界角的计算),由折射定律得:,(四)临界角,【例3】如图所示，一立方体玻璃砖，放在空气中，平行光束从立方体的顶面斜射入玻璃砖，然后投射到它的一个侧面，若全反射临界角为42，问：(1)这光线能否从侧面射出？(2)若光线能从侧面射出，玻璃砖折射率应满足何条件？,题型三 光的全放射和临界角,【例3】如图所示，一立方体玻璃砖，放在空气中，平行光束从立方体的顶面斜射入玻璃砖，然后投射到它的一个侧面，若全反射临界角为42，问：(1)这光线能否从侧面射出？(2)若

11、光线能从侧面射出，玻璃砖折射率应满足何条件？,题型三 光的全放射和临界角,(1)不能,【例3】如图所示，一立方体玻璃砖，放在空气中，平行光束从立方体的顶面斜射入玻璃砖，然后投射到它的一个侧面，若全反射临界角为42，问：(1)这光线能否从侧面射出？(2)若光线能从侧面射出，玻璃砖折射率应满足何条件？,题型三 光的全放射和临界角,(1)不能,【例3】(2011南京模拟)如图11-3-7所示，玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成。一束频率为5.31014Hz的单色细光束从AD面入射，在棱镜中的折射光线如图12-3-7中ab所示，ab与AD面的夹角a=60。已知光在真空

12、中的速度c=3108m/s，玻璃的折射率n=，求：,(1)这束入射光线的入射角是多大?(2)光在棱镜中的波长是多大?(3)该束光线第一次从CD面出射时的折射角。,答案：（1）45（2）4.010-7m（3）45,3.(2010湖南高考)如图11-3-8，一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（）,3.(2010湖南高考)如图11-3-8，一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

13、能发生全反射。该棱镜材料的折射率为（）,A,4.如图11-3-9所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点。已知入射方向与边AB的夹角为=30，E、F分别为边AB、Bc的中点，则（）A.该棱镜的折射率为B.光在F点发生全反射C.光从空气进入棱镜，波长变小D.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行,4.如图11-3-9所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点。已知入射方向与边AB的夹角为=30，E、F分别为边AB、Bc的中点，则（）A.该棱镜的折射率为B.光在F点发生全反射C.光从空气进入棱镜，波长变小D.从F点出射的光束与入射到

14、E点的光束平行,AC,1、光导 纤维,(五)应用和实例：,2、海面上的蜃景,3、沙漠里的蜃景,横截面为三角形或梯形的三棱镜,简称棱镜.,(一)棱 镜,1.光密三棱镜：,2.光疏三棱镜：,棱镜产生的虚像,我们可以看到物体的彩色的虚象,这比物体的实际位置向顶角方向偏移(光密三棱镜),3、棱镜成像,眼,像,物,SinC=1/n=2/3 C为42,4、全反射棱镜,横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜.,不同颜色的光按一定规律排列而形成的彩色亮带叫光谱.,白光是各种单色光组成的复色光.,1.光谱,白光通过三棱镜后会发生色散,形成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色组成的光带,(二)光的色散,2.色散的产生

15、的原因,(2)棱镜对各种色光折射率不同,(3)各种色光在同一介质中的速度不同,红光速度最大,紫光速度最小.,V=c/n,(1)白光是由各种单色光组成的复色光,各种色光以相同入射角射入同一棱镜:,小,大,小,大,大,小,3.色散现象,【例4】abc为一全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，如图11-3-10所示。一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射，若光线入射点O的位置保持不变，改变光线的入射方向(不考虑自bc面反射的光线)（）A.使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则红光将首先射出,B.使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则紫光

16、将首先射出C.使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出ab面D.使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出ab面,答案：A,5.白光通过三棱镜发生色散，这说明（）A.不同颜色的光在真空中的光速不同B.在同一介质中红光的折射率比紫光大C.在同一介质中各种色光的折射率不同D.每种颜色的光通过三棱镜都会分成几种颜色的光,5.白光通过三棱镜发生色散，这说明（）A.不同颜色的光在真空中的光速不同B.在同一介质中红光的折射率比紫光大C.在同一介质中各种色光的折射率不同D.每种颜色的光通过三棱镜都会分成几种颜色的光,C,6.一束白光从顶角为的一边以比较大的入射角i射入并通过三棱镜后

17、，在屏P上可得到彩色光带，如图11-3-11所示，在入射角i逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则（）A.红光最先消失，紫光最后消失 B.紫光最先消失，红光最后消失 C.紫光最先消失，黄色最后消失 D.红光最先消失，黄光最后消失,6.一束白光从顶角为的一边以比较大的入射角i射入并通过三棱镜后，在屏P上可得到彩色光带，如图11-3-11所示，在入射角i逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则（）A.红光最先消失，紫光最后消失 B.紫光最先消失，红光最后消失 C.紫光最先消失，黄色最后消失 D.红光最先消失，黄光最后消失,B,7.如图11-3-12所示，一束细光线

18、a射到I、两种介质的界面后，反射光束只有b，折射光束只有c。下列说法正确的是（）A.若a是复色光，则b、c都一定是复色光B.若a是单色光，则b、c都一定是单色光C.若b是复色光，则a、b都一定是复色光D.若b是单色光，则a、c都一定是单色光,7.如图11-3-12所示，一束细光线a射到I、两种介质的界面后，反射光束只有b，折射光束只有c。下列说法正确的是（）A.若a是复色光，则b、c都一定是复色光B.若a是单色光，则b、c都一定是单色光C.若b是复色光，则a、b都一定是复色光D.若b是单色光，则a、c都一定是单色光,BD,A.光束b的频率比光束a低B.在水中的传播速度，光束a比光束b小C.水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D.若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大,【补充4】两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了如图所示的折射现象（）下列结论中正确的是(),A.光束b的频率比光束a低B.在水中的传播速度，光束a比光束b小C.水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D.若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大,C,【补充4】两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了如图所示的折射现象（）下列结论中正确的是（）,