2019-2020年高三物理光学专题复习教案.doc

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2019-2020年高三物理光学专题复习教案基本知识点回顾一. 知识框架(一)对光传播规律的研究几何光学(二)光的本性物理光学(一)几何光学重点知识总结 (1)光的直线传播规律 条件:同种、均匀介质 (2)光的反射定律 注:无论是镜面反射或漫反射,对每条反射光线都遵循反射定律。 (3)光的折射定律,特例:光从真空(空气)射入介质时,则 特例: (4)光的独立传播定律:几束光在同一介质中传播时虽屡屡相交,但互不扰乱,保持各自的方向继续传播。 (5)光路可逆原理:当光线逆着原来的反射线或折射线方向入射时,将逆着原来的入射线方向反射或折射。 (6)几点注意: 光射到两种介质界面上,一般情况下都是既有反射,又有折射,因此需考虑每一条可能的光线(包括垂直入射时按原路返回的反射光) 折射率反映了介质的折光本领,取决于光在真空和介质中的传播速度,即 所以,测定了介质的折射率,即可算出光在介质中的速度。 全反射的条件 1)光从介质射向真空(空气); 2)入射角等于或大于临界角 3)条件应用:光线从光密介质射至光疏介质的界面时,首先要检查一下临界角,然后才能确定光线的实际传播路径。 2. 几何光学器件对光路控制作用对比表: 几点说明: 用平面镜控制反射光线去向的相关题型: 1)给出入射光线方向与反射光线去向,要求找镜位; 2)镜旋转反射光线改变 光线通过平行透明板的侧移距的相关因素: 表达式: 说明d与玻璃板厚度z,玻璃材料折射率n和入射角i有关系。 不同色光光路与成像差异的对比: 3. 光学器件(平面镜、透镜)的成像 平面镜成像作图与成像计算。 题型:1)平面镜尺寸的设计 2)平面镜尺寸对像长的限制 3)有一定厚度平面镜成像设计 4)平面镜视场 透镜的成像作图法。例图(用焦平面和到光轴法)(二)光的本性物理光学重点知识 1. 对光本性的认识:光是具有电磁本质的物质。具有波粒二象性,波长较大时波动性明显,波长很小时微粒性明显。 2. 光的波动性 (1)光的干涉(现象及条件) (2)光的衍射: 现象:(a)圆斑衍射 (b)圆孔衍射 (3)色散,光谱,电磁波谱 (4)光谱比较表:光谱比较表电磁波波谱对比表 3. 光的粒子性的重点知识 (1)光电效应现象 (2)光电效应实验规律(四条)二. 重点知识规律回顾重要规律对比表规律主要内容说明(1)光的直线传播定律光在均匀介质中,总是沿直线传播的。在同一种介质中光线不一定直线传播。(2)光的反射定律“三线”共面,“两线”对称,“两角”相等。“三线”为入射、反射与法线,入、反射线关于法线对称,反射角等于入射角。(3)平面镜成像规律像与物以镜面为对称,像与物大小一样,恒为虚像。即v=u,v像距,u物距,可依据反射定律作图成像。(4)光的折射定律“三线”共面、两线不共介质“两角”正弦成正比,n(折射率)i是入射线与法线间的夹角。是折射线与法线间的夹角。c是光在真空中的速度,v是光在介质中的速度。(5)全反射规律只有反射光线,没有折射光的现象。光线由介质进入真空产生全反射的条件(1)光线从光密介质射向光疏介质(2)入射角(临界角)(6)光的色散规律复色光通过三棱镜分解为单色光,为偏折角,紫色光偏折角最大由于同一介质不同色光的传播速度不同,则*(7)透镜成像规律,根据实验、作图及公式计算得出:u(物距),则v(像距);由光路可逆性,若,则u2f时,则fv2f,倒立缩小实像(K1),据光路可逆性fuf,K1,倒立放大实像u=2f, v=2f, K=1,倒立等大实像u1,正立放大虚像,K表示垂直于主轴方向的线度放大率。 说明:透镜成像规律计算不要求。 (3)“光子”理论成功解释光电效应。 4. 光的波粒二象性。 光子流不是一群遵从经典力学规律的粒子;光波也不是通常所理解的连续的波动。光波强度代表那里出现的光子数。【典型例题】 例1. 如图所示,激光液面控制仪的原理是:固定的一束激光AO以入射角i照射到液面上,反射光OB射到水平的光屏上,屏上用光电容将光讯号转变成电讯号,电讯号输入控制系统用以控制液面高度,如果发现光点B在屏上向右移动了的距离到,由上可知液面_(填“升高”或“降低”)了。 解:作出两次的反射光路图如下图所示,由几何图形可知:液面下降,又由几何关系可得:,液面下降的高度 答案:降低了 例2. 如图所示,两块同样的玻璃直角三棱镜ABC,两者的AC面是平行放置的,在它们之间是均匀的未知透明介质,一单色细光束O垂直于AB面入射,在图示的出射光线中( ) A. 1,2,3(彼此平行)中的任一条都有可能 B. 4,5,6(彼此平行)中的任一条都有可能 C. 7,8,9(彼此平行)中的任一条都有可能 D. 只能是4,6中的某一条 分析:光线经AC面的折射情况由于未知透明介质的折射率的不确定性分为三种情况:(1)透明介质折射率大于玻璃折射率,可能出射光线为图中第6条;(2)透明介质折射率等于玻璃折射率,入射光线不偏折,是第5条光线;(3)透明介质折射率小于玻璃折射率,可能射出光线为第4条光线,所以答案为B。 例3. 有一点光源置于透镜主轴上的A点经透镜成像于B点,将此点光源放在B点,经透镜成像于C点,且ABBC,如图所示,则( ) A. 此透镜一定是凸透镜 B. 此透镜可能是凹透镜 C. 这两次成像都是虚像 D. 透镜一定在A点的左侧 解析:物点由时,像点由,因为ABBC,说明物体移动速度小于像移动速度,像移动速度大,应为放大的像,所以此透镜肯定是凸透镜,若是实像,物放在像的位置时,由光路可逆性知,成的像应在原来物的位置,即物像位置互换,但此题并非如此,所以只能是放大的虚像,透镜处于A的左侧,所以答案为A、C、D。 例4. 激光器是一个特殊的光源,它发出的光便是激光,红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光,每道闪光称为一个光脉冲,现有一红宝石激光器,发射功率为,所发射的每个光脉冲持续的时间为,波长为793.4 nm,问每列光脉冲的长度l是多少?其中含有的光子数n是多少? 分析与解:以,l和c分别表示光脉冲的持续时间,长度和光在真空中的传播速度,由题意可知,以P和E表示红宝石激光器发射功率和光脉冲能量,则有:以和表示红宝石激光的波长和频率,有:,因此得到每个红宝石激光光子的能量,由两式得:,代入数据得:
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