1、高三一轮复习光学知识点+练习题+高考题光第一课时光的折射全反射 实验：测定玻璃的折射率2、折射定律内容：折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数表达式：在光的折射现象中，光路是可逆的3、折射率定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦与折射角r 的正弦的比值n，叫做这种介质的折射率定义式：物理意义：折射率反映了介质对光的偏折程度，折射率越大，介质使光偏离原来方向的程度就越厉害折射率与光速的关系：介质的折射率等于光在真空中的传播速度与在介质中的传播速度之比，即 ， 可见n1.光疏介质和光密介质：两种介质相比，折
2、射率较大的介质叫光密介质，折射率较小的介质叫光疏介质折射率的理解：折射率是用光线从真空斜射入介质时，入射角正弦与折射角正弦之比定义的，由于光路可逆，入射角、折射角随光路可逆而“换位”因此，在应用时折射率可记忆为 .(真空角为真空中光线与法线的夹角，介质角为介质中的光线与法线夹角)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小 .折射率的大小不仅与介质本身有关，还与折射光的频率有关：同一种介质，对频率大的光折射率大，对频率小的光折射率小【例与练】斜插入水中的筷子与竖直方向成45角，由空气中向下观察，看到筷子在水中的部分与竖直方向成的角度为，则( )A.45B.45C.=
3、45D .条件不足，无法判断【例与练】假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比（ ）A.将提前 B.将延后C.在某些地区将提前，在另一些地区将延后 D.不变【例与练】光线以30的入射角从玻璃射向空气，它的反射光线与折射光线成90 夹角，则玻璃的折射率为 ？【例与练】如图所示，有一个长方形容器，高为30cm，宽为40cm，在容器的底部平放着一把长40cm 的刻度尺。眼睛在OA的延长线上的E点观察，视线沿着EA斜向下看恰能看到尺的左端零刻度。现保持眼睛的位置不变，向容器内倒入某种液体且满至容器口，这时眼睛仍沿EA方向观察，恰能看到尺上的20cm刻度。则此种液体的折射
4、率为 。 光折射的应用：垂直于液面观察折射率为n的液体中的物体，其视深h与实际深度h 的关系为：在折射率为n的液体中垂直液面观察液面上的物体，其视高h与实际高度h 的关系为：【例与练】空中有一只小鸟，距水面3m，其正下方距离水面4m深处的水中有一条鱼，已知水的折射率为4/3，则鸟看水中鱼离它的距离是 m；鱼看空中的鸟离它的距离是 m。4、光的色散光的色散说明白光是复色光，是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光组成的从光的色散可以看出：同一种介质对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大从红到紫的方向有：同一介质对不同色光的折射率逐渐增大在同一介质中不同色光的传播速度逐渐减
5、小光的频率逐渐增大在真空中的波长逐渐减小注意：一种光在真空中的波长是0，进入折射率为n 的介质中的波长为。则：【例与练】一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b。已知a光的频率小于b光的频率。下列哪个光路图可能是正确的( )【例与练】如图所示，两细束平行的单色光a、b射向同一块玻璃砖的上表面，最终都从玻璃砖的下表面射出。已知玻璃对单色光a的折射率较小，那么下列说法中正确的有 （ C ） A.进入玻璃砖后两束光仍然是平行的B.从玻璃砖下表面射出后，两束光不再平行C.从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离一定减小了D.从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离可能和射入前相同
6、【例与练】如图所示，一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M，若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，下列说法中正确的是 （ B ） A.n1n2，a为红光，b为蓝光 B.n1n2，a为红光，b为蓝光 D.n1n2，a为蓝光，b为红光 【例与练】如图所示，一束红光和一束紫光以适当的角度射向半圆形的玻璃砖圆心，其出射光线都是由圆心O沿OP方向射出，由此可以判定（ ） A、AO是紫光，它穿过玻璃砖所用的时间长B、AO是红光，它穿过玻璃砖所用的时间长C、BO是紫光，它穿过玻璃砖所用的时间短D、BO是红光，它穿过玻璃砖所用的时间短【例与练】如图是一透明的圆
7、柱体的横截面，其半径R=20 cm，折射率为1.73，AB是一条直径，今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体。试求:(1)光在圆柱体中的传播速度.(2)距离直线AB多远的入射光线，折射后恰经过B点.二全反射1、定义：光从光密介质射向光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线完全消失的现象2、条件：光从光密介质射向光疏介质，入射角大于或等于临界角3、临界角：折射角等于90时的入射角(刚好发生全反射)表达式：sin C1/n当光由光密介质射向光疏介质时：若入射角iC，则不发生全反射，既有反射又有折射现象随着入射角增大折射角越来越大，折射光线越来越弱，而反射光线越来越强。若入射角iC，则发生全反射现象
8、，临界角的计算sinC1/n.4、光导纤维：利用了光的全反射原理，由内芯和外套组成，内芯的折射率比外套的折射率大工作原理：当光线射到光导纤维的端面上时，光线就折射进入光导纤维内，经内芯与外套的界面发生多次全反射后，从光导纤维的另一端面射出，而不从外套散逸，故光能损耗极小。【例与练】如图所示，只含黄光和紫光的复色光束PO，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两光速OA和OB沿如图所示方向射出。则 （ ）A、OA为黄光，OB为紫光 B、OA为紫光，OB为黄光C、OA为黄光，OB为复色光 D、OA为紫光，OB为复色光【例与练】图示为一直角棱镜的横截面，bac900，abc600。一平行细光束从
9、O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率，若不考虑原入射光在bc面上的反射光，则有光线 ( )A.从ab面射出B.从ac面射出C.从bc面射出，且与bc面斜交D.从bc面射出，且与bc面垂直【例与练】如图所示，一束光以45的入射角从空气投射到三棱镜的一个侧面上，在棱镜上发生折射，折射光线与棱镜该侧面成60角，并在棱镜另一侧面上恰好发生全反射。由此可知，该棱镜材料的折射率为_，该棱镜的顶角的大小为_。【例与练】（ 2011年福建卷）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，
10、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，红光三实验：测定玻璃的折射率1.实验目的测定玻璃的折射率学会用插针法确定光路2.实验原理如图所示，当光线AO以一定的入射角i穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线OB，从而求出折射光线OO和折射角r，再根据 或 算出玻璃的折射率3.实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针(四枚)、图钉(四枚)、量角器、三角板(或直尺)、铅笔4.实验步骤把白纸用图钉钉在木板上在白纸上画出一条直线aa作为界面
11、，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa的法线NN(如图所示)把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一条边跟aa对齐，并画出玻璃砖的另一界面bb.在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.在玻璃砖的bb一侧竖直地插上大头针P3，用眼睛观察调整视线，使P3能同时挡住P1和P2的像同样地在玻璃砖的bb一侧再竖直地插上大头针P4，使P4能挡住P3本身和P1、P2的像记下P3、P4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P3、P4引直线OB与bb交于O点，连接OO，OO就是玻璃砖内的折射光线的方向，入射角iAON，折射角rOON.用量角器量出入射角i 和折射角r 的度数从三角函数表中查出入射角和折射角的
12、正弦值，记入自己设计的表格里用上面的方法分别作出入射角是30、45、60时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据也记在表格里算出不同入射角时 的值，比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次实验中所测得 的平均值，得出玻璃的折射率5数据处理方法计算法：用量角器测量入射角i 和折射角r，算出不同入射角时的，并取平均值作sinisinr图象：改变不同的入射角i，测出不同的折射角r，作sinisinr图象，由 可知图象应为直线，如图所示，其斜率就是玻璃的折射率“单位圆法”确定sin i、sin r，计算折射率n以入射点O为圆心，以适当长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO于
13、E点，过E作NN的垂线EH，过E作NN的垂线EH.如图所示. 则：只要用刻度尺量出EH、EH的长度就可以求出n.6. 注意事项:轻拿轻放玻璃砖，手只能接触玻璃砖的毛面或棱,不能触摸光洁的光学面。严禁把玻璃砖当直尺用。实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动。插针P1与P2、P3与P4的间距要适当地大些，以减小确定光路方向时出现的误差。实验时入射角不能太小(接近零度)，否则会使测量误差加大；也不能太大(接近90），否则会不易观察到P1、P2的像。本实验中如果采用的不是两面平行玻璃砖，如采用三棱镜，半圆形玻璃砖等，只是出射光和入射光不平行，但一样能测出折射率。 【例与练】某同学由于没有量角器，他在
14、完成了光路图以后，以O点为圆心，10.00cm长为半径画圆，分别交线段OA于A点，交O、O/连线延长线于C点。过A点作法线NN/的垂线AB交NN/于B点，过C点作法线NN/的垂线CD交于NN/于D点，如图所示，用刻度尺量得OB=8.00cm，CD=4.00cm。由此可得出玻璃的折射率n=_。第二课时光的波动性 实验：用双缝干涉测光的波长一光的干涉1、光的干涉：在两列光波的叠加区域，某些区域的光被加强，出现明纹，某些区域的光被减弱，出现暗纹，且明暗相间的现象叫做光的干涉现象2、干涉的条件：两列频率相同、振动情况完全相同的相干光源3、原理：根据波的叠加原理，振动加强的地方出现明条纹，振动减弱的地方
15、出现暗条纹。4、出现明条纹和暗条纹的条件：出现明条纹：两列光波到达某点的路程差等于波长的整数倍（n=0、1、2、3)出现暗条纹：两列光波到达某点的路程差等于半波长的奇数倍（n=0、1、2、3)5、两种典型的干涉双缝干涉及其图样特点实验装置：双缝S1、S2到单缝S的距离相等，且双缝很近 ，双缝可获得两个振动情况完全相同的光源，叫相干光源(频率相同)明、暗条纹的条件：明条纹：（n=0、1、2、3)暗条纹：（n=0、1、2、3)明（暗）纹间距的公式：l：双缝到光屏的距离； d：两缝间的距离；：照射光的波长。图样特点：实验装置不变的条件下，红光干涉条纹的间距最大，紫光干涉条纹的间距最小；若用白光，在屏
16、上得到彩色条纹，且中央为白色【例与练】（2011年北京卷）如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以 ( ) A、增大S1与S2的间距 B、减小双缝屏到光屏的距离 C、将绿光换为红光 D、将绿光换为紫光【例与练】 2005年诺贝尔物理学奖授予对激光研究做出杰出贡献的三位科学家如图所示是研究激光相干性的双缝干涉示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹已知入射激光波长为，屏上的P点到两缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作第0号亮纹，由P向上数与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号
17、亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，设P1处的亮纹恰好是10号亮纹，直线S1P1的长度为r1，S2P1的长度为r2，则r2r1等于( )A5 B10 C20 D40薄膜干涉及其图样特点薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂膜)前后两表面的反射光波相遇而形成的干涉明、暗条纹的条件：明条纹：（n=0、1、2、3)暗条纹：（n=0、1、2、3)其中h是对应部分薄膜的厚度图样特点：同一条明(或暗)条纹对应薄膜厚度相同，单色光在肥皂膜上(上薄下厚)形成水平状的明暗相间的条纹，白光入射时形成彩色条纹常见的薄膜干涉现象：蚌壳内表面的色彩、昆虫翅翼上的彩色、激光唱片上的彩色、镜头上的增透膜、肥皂膜、水面上的油花薄膜干涉应用：a.
18、检查物体表面的平整程度在薄膜干涉中，同一条亮条纹出现在膜的厚度相同的地方。若条纹向膜较薄那侧弯曲，说明被检查表面对应部分凹若条纹向膜较厚那侧弯曲，说明被检查表面对应部分凸b. 增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的1/4时，从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长，它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为增透膜。【例与练】下列现象中，属于光的干涉的是 （ ）A雨过天晴，天空中形成的彩虹B阳光下，肥皂泡呈现彩色C一截插入水中的筷子，看上去变弯了D下雨后，在停过汽车的沥青路面上，油膜常出现彩色 例与练】如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃
19、的上表面是否平整的装置，所用单色光做光源，检查中所观察到的干涉条纹是由下列两个表面反射的光线叠加而成的（ ）A、a的上表面和b的下表面B、a的上表面和b的上表面C、a的下表面和b的上表面D、 a的下表面和b的下表面【例与练】 （08上海卷）用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图（a）是点燃酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是（ ）（A）当金属丝圈旋转30时干涉条纹同方向旋转30（B）当金属丝圈旋转45时干涉条纹同方向旋转90（C）当金属丝圈旋转60时干涉条纹同方向旋转30（D）干涉条纹保持原来状态不
20、变 【例与练】一个半径较大的透明玻璃球体，截去其下面的一部分，然后将这一部分放到标准的水平面上，现让单色光垂直射向截面，如图所示，在反射光中看到的是（ ）A、平行的明暗相间的干涉条纹B、环形的明暗相间的干涉条纹C、只能看到同颜色的平行反射光D、一片黑暗 二光的衍射1、光的衍射：光绕过障碍物偏离直线传播的现象2、光发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸与光的波长差不多，甚至比光的波长还小3、几种衍射现象圆孔衍射：明暗相间的同心圆环，中央是大且亮的圆亮斑单缝衍射：中央亮纹最宽最亮，两侧明暗相间，条纹窄且暗，若用白光时中央为白色，两侧为彩色泊松亮斑：光照在一个不透明的小圆板上，在圆板后面一定距离的屏上
21、出现：中间是亮斑，向外是相应的阴影，再向外是明暗相间的间距不等的同心圆环。光的干涉和衍射的比较【例与练】在做单缝衍射实验中，下列说法中正确的 （ ） A将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄B使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽【例与练】用单色光照射双缝，在像屏上观察到明暗相间的干涉条纹，现用遮光板将其中的一个缝挡住，则像屏上观察到（ ）A、宽度均匀的明暗相间的条纹。B、中央亮而宽，两边窄而暗条纹。C、一条亮纹。D、一片亮光。【例与练】如图所示，两个同种玻璃制成的三棱镜，顶角1略大于2，两单色光1和2分别垂直入射三棱镜
22、，其出射光线与竖直界面的夹角12，则()A在棱镜中1光的传播速度比棱镜中2光的传播速度小B1光的频率大于2光的频率C让1光和2光通过同一双缝干涉装置，1光的条纹间距小于2光的条纹间距D在利用1光和2光做衍射实验时，1光的实验效果显著三光的偏振1、偏振:振动矢量偏于某个特定方向的现象叫波的偏振只有横波有偏振现象，纵波只能沿着波的传播方向的直线上振动，所以纵波不可能有偏振。2、自然光：在与光波传播方向垂直的平面内光振动(指E的振动)沿各个方向振动强度都相同如由太阳、电灯等普通光源发出的光3、偏振光：在与光波传播方向垂直的平面内只沿着某一个特定方向振动的光如自然光经偏振片作用后的光偏振片：偏振片由特
23、定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片而其他方向振动的光被吸收不能通过偏振片4、偏振光的产生偏振片只让某一方向振动的光通过，其他振动方向的光被吸收通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器自然光射到两种介质的界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直5、偏振光的理论意义及应用理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波光的偏振现象说明光波是横波应用
24、：照相机偏振镜、立体电影、消除车灯眩光等四用双缝干涉测光的波长1、实验目的明确实验器材的构成及其作用观察白光及单色光的双缝干涉图样测定单色光的波长2、实验原理白光经滤光片后的光即为单色光经单缝射出的光，再经双缝后射出的两束光即为相干光条纹间距公式：测量头的测量原理及读数方法类似于螺旋测微器因y很小通常测n条亮纹间距a，即：3、实验器材双缝干涉仪(包括光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏、测量头)学生电源、导线、刻度尺测量头：4、实验步骤观察双缝干涉图样把直径为10cm、长约1m的遮光筒水平放在光具座上；筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏(装置如图所示)取下双缝，打开光源，调节光源的
25、高度，使光线能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮放好单缝和双缝，单缝和双缝间距离约为5 cm10 cm，并使缝相互平行，中心位于遮光筒的轴线上通过测量头观察屏上出现的白光的干涉图样在单缝和光源之间放上滤光片，观察单色光的干涉图样测定单色光的波长用米尺测出屏到双缝的距离l.转动手轮，使分划板中心刻线与条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数为亮纹1的位置转动手轮，使分划板中心刻线对准另一条纹的中心，记下此时手轮上的读数，即为条纹n 的位置，两次读数之差为这两条条纹间的距离a.相邻亮纹间距 ，代入 (其中d在双缝上已标出)即可求得光波波长换用不同的滤光片，重复实验测量其他单色光的波长注意事项：安装仪器的顺序：
26、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏双缝与单缝相互平行，且竖直放置光源、虑光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上若出现在光屏上的光很弱，由于不共轴所致若干涉条纹不清晰，与单缝和双缝是否平行有很大关系【例与练】(06陕西卷）利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法：A.将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D.换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄E.去掉滤光片后，干涉现象消失其中正确的是。【例与练】抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的
27、条纹即可判断细丝粗细的变化（ ） A这主要是光的干涉现象 B这主要是光的衍射现象 C如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗 D如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细【例与练】用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d=0.1mm，双缝到屏的距离l=6.0m，测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是3.8cm。求：氦氖激光器发出的红光的波长是多少？假如把整个装置放入折射率是4/3的水中，这时屏上的亮条纹间距是多少？高考链接（全国卷1）21.一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角射入，穿过玻璃砖自下表射出.已知该玻璃对红光的折射率为1.5.设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和
28、t2，则在从0逐渐增大至90的过程中A.t1始终大于t2 B.t1始终小于t2C.t1先大于后小于t2 D.t1先小于后大于t2答案：B 解析：设折射角为，玻璃砖的厚度为h，由折射定律n= ，且n= ，在玻璃砖中的时间为t= ，联立解得t2，红光频率较小，为零时，t1t2，为90时，趋近渐近线，初步判定该函数为单调函数，通过带入为其它特殊值，仍然有t1t2，故B对。（全国卷2）15一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是A红光以30的入射角入射B红光以45的入射角入射C紫光以30的入
29、射角入射D紫光以45的入射角入射答案：D解析：因为同种介质对紫光的折射率较大，故入射角相同时，紫光侧移距离较大，A、B项错；设入射角为i,折射角为r,则侧移距离,可见对于同一种色光,入射角越大,侧移距离越大,D项正确。（北京卷）13下列说法正确的是A用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象B用X光机透视人体是利用光电效应C光导纤维舆信号是利用光的干涉现象D门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象答案：A 解析：用X光机透视人体是利用X光的穿透性；光导纤维传输信号是利用光的全反射现象；门镜可以扩大视野是利用光的折射现象（天津卷）16下列有关光现象的说法正确的是 A在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大 B以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射 C紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射 D拍摄
