高三物理《选修3-4第三讲光》课件.ppt

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 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 0mB 4 5mC 5 0mD 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 0mB 4 5mC 5 0mD 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 24mB 32mC 40mD 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 24mB 32mC 40mD 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 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 3 1014Hz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 已知光在真空中的速度c 3 108m 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 0 10 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 3C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 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