高考物理沖刺專題復(fù)習(xí)課件 第14單元-光學(xué)（大綱版）

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歡迎進入物理課堂 第十四單元光學(xué) 第十四單元 知識框架 第十四單元 考綱展示 第十四單元 考綱展示 第十四單元 命題趨勢 近年高考對光學(xué)的考查一直沒有放松 因此 要求學(xué)生全面復(fù)習(xí)光學(xué)知識 并注重幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合 對利用光路圖及光路可逆原理研究幾何光學(xué)問題 如求折射率 光的色散 觀察像或物的范圍等要引起重視 物理光學(xué)部分如干涉現(xiàn)象 電磁波譜 光的粒子說 光的波粒二象性等方面的內(nèi)容是復(fù)習(xí)的重點 本單元考題注重綜合性 難度中等偏下 主要題型為選擇題 分值為6分左右 第十四單元 復(fù)習(xí)策略 1 本單元復(fù)習(xí)光的傳播規(guī)律和光的波動現(xiàn)象 光的傳播以光的直線傳播為基礎(chǔ) 同時遵循反射定律和折射定律 要求學(xué)生掌握平面鏡成像 全反射 色散現(xiàn)象 光學(xué)作圖方法等內(nèi)容 其中折射率概念 光路作圖 運用光路可逆原理分析光的傳播問題是復(fù)習(xí)重點 光的波動性是循著歷史發(fā)展的線索 通過對光的干涉 衍射現(xiàn)象的介紹與分析 認識到光是一種波 通過對麥克斯韋電磁理論的學(xué)習(xí) 認識到光的電磁本質(zhì) 通過對光的偏振現(xiàn)象的觀察和分析 了解到光是一種橫波 這一部分復(fù)習(xí)的重點是要弄清物理光學(xué)與幾何光學(xué)的知識聯(lián)系 并會解答有關(guān)的綜合習(xí)題 第十四單元 復(fù)習(xí)策略 2 復(fù)習(xí)時建議主要突破下列重點與難點內(nèi)容 1 強化研究幾何光學(xué)的兩個意識 作光路圖意識 光路可逆意識 規(guī)范作圖 2 會用光路圖分析光的反射與折射中的實際問題 如視場 球形或半球形玻璃磚的折射與反射等問題 3 透徹理解折射率的概念 把握折射率與光的頻率的關(guān)系 會結(jié)合折射率分析相關(guān)問題 光的折射 光的全反射 光的色散等問題 光的干涉 光的衍射 光的粒子說等問題 幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合問題 第十四單元 使用建議 1 考試大綱對本單元的能力要求較低 在本單元的復(fù)習(xí)中首先要弄清現(xiàn)象與規(guī)律的對應(yīng)聯(lián)系 理解各種光現(xiàn)象產(chǎn)生的原因 用光路圖研究光的傳播是幾何光學(xué)中的重要研究方法 利用這一方法可分析平面鏡的成像 光的色散 全反射 視場范圍 光的傳播 折射率計算等問題 有時還要結(jié)合幾何圖形 光路可逆原理進行分析 要熟記一些重要結(jié)論 平面鏡虛像和物對稱 紅 橙 黃 綠 藍 靛 紫在同一均勻介質(zhì)中折射率不斷增加 同一介質(zhì)對頻率較高的光的折射率也大 同一色光在不同介質(zhì)中光速不同 波長不同但頻率不變 通過光的干涉 衍射現(xiàn)象認識到光是一種電磁波 通過光的偏振現(xiàn)象認識到光是一種橫波 對實際生活中光現(xiàn)象要能恰當(dāng)?shù)亟忉?如日出時光的折射 海市蜃樓 彩虹 日食和月食 小孔成像 增透膜 貓眼 光導(dǎo)纖維等 2 課時安排 本單元建議安排6課時 第52講 第53講各2課時 第54講 單元訓(xùn)練各1課時 第52講 光的傳播 第52講光的傳播 第52講 編讀互動 1 高考對幾何光學(xué)考查的內(nèi)容有 運用光路圖分析光傳播中的應(yīng)用問題 以折射率為核心的物理光學(xué)與幾何光學(xué)的綜合問題 其題型為選擇題 因此 本講復(fù)習(xí)要強化研究幾何光學(xué)時作光路圖意識 光路可逆意識 會用光路圖與幾何知識分析光的反射與折射中的實際問題 視深 視場 球形或半球形玻璃磚問題等 透徹理解折射率的物理意義 把握折射率與光的頻率的關(guān)系 會結(jié)合折射率分析光的折射 全反射 光的色散等問題 第52講 編讀互動 2 本講例題分類安排思路 1 光的反射與平面鏡成像 2 光的折射與全反射問題 3 光的色散 3 本講建議安排2課時第一課時 平面鏡成像規(guī)律的應(yīng)用 光的折射 第二課時 光的全反射 光的色散 第52講 考點整合 一 光的直線傳播1 條件 光在同一種 介質(zhì)中傳播 2 相關(guān)現(xiàn)象 1 本影與半影 本影的特點是無任何光線到達 半影的特點是有部分光線到達 2 影的移動 利用光的直線傳播作出光路圖 然后利用幾何關(guān)系求解 二 光的反射1 反射定律 三線共面 兩線分居 兩角相等 2 反射類型 1 鏡面反射 平面鏡成像的特點是成 立 對稱的虛像 2 漫反射 球面鏡 3 相關(guān)問題 視場問題 利用成像特點作出邊界光線的光路圖來確定范圍 均勻 正 等大 第52講 考點整合 大 第52講 考點整合 紅 橙 黃 綠 藍 靛 紫 小 大 小 第52講 考點整合 5 常用的光學(xué)儀器對光線的作用 1 三棱鏡 光線經(jīng)三棱鏡發(fā)生折射后 總是使光線向 偏折 光的折射率越 向底邊偏折越厲害 2 全反射棱鏡 橫截面是等腰直角三角形的棱鏡 這種棱鏡的折射率大 全反射的臨界角 3 玻璃磚 一般指橫截面為矩形的棱柱 其特點是 出射光線和入射光線 如圖52 2所示 底邊 大 小 平行 探究點一光的反射與平面鏡成像 第52講 要點探究 對于平面鏡和平面鏡成像問題應(yīng)注意以下幾點 1 平面鏡對光束的作用只改變光束的傳播方向 不改變光束的性質(zhì) 即對光線沒有會聚或發(fā)散作用 2 虛像虛像不是實際光線相交而成的 而是由反射光線反向延長線的交點組成的 只能用眼睛觀察 不能從光屏上得到 在畫光路圖時 虛像要畫成虛線 光線的反向延長線應(yīng)畫成虛線 且不加箭頭 3 平面鏡成像作圖法 第52講 要點探究 1 根據(jù)平面鏡成像特點作圖 先根據(jù)成像的對稱性作出物點的像點 然后作出物點射到平面鏡上的任意兩條光線 最后將像點與兩入射光線在平面鏡上的入射點分別用直線連接 并在鏡前延長 這兩條直線即為兩條反射光線 如圖52 3所示 2 根據(jù)光的反射定律作成像光路圖 先作出物點射到平面鏡上的任意兩條光線 然后根據(jù)反射定律作出其反射光線 最后將反射光線反向延長交于平面鏡后的一點 該點即為物點的像點 第52講 要點探究 4 確定眼睛看到完整的像的范圍 1 確定像的位置 2 畫出邊界光線 3 找出邊界光線的公共部分 這就是觀察物體完整的像的視場 5 眼睛在確定位置時能看到像的區(qū)域根據(jù)光路的可逆性 把眼睛假設(shè)為 發(fā)光點 則通過平面鏡能 照亮 的區(qū)域即為眼睛所能看到的區(qū)域 6 物或平面鏡移動問題分析方法 如圖52 4所示 第52講 要點探究 1 若鏡不動 物速為v且垂直鏡面移動 則像速為v且垂直鏡面與物體運動方向相反 像相對于物的速度為2v 2 若鏡動而物不動 當(dāng)鏡速為v且與鏡面垂直時 像相對于物的速度為2v且方向與鏡相同 7 平面鏡轉(zhuǎn)動問題當(dāng)平面鏡繞鏡面上過入射點且垂直于入射光線的軸轉(zhuǎn)過一小角度 時 據(jù)反射定律 法線也隨之轉(zhuǎn)過 角 反射光線則轉(zhuǎn)過2 角 第52講 要點探究 B 第52講 要點探究 第52講 要點探究 第52講 要點探究 B 第52講 要點探究 第52講 要點探究 第52講 要點探究 第52講 要點探究 探究點二光的折射與全反射問題 涉及光的折射和全反射的問題主要有光路作圖 估算視深 折射率的計算 全反射判斷 色散及相關(guān)計算等 在分析解題時 首先要注意確定臨界角 看是否會發(fā)生全反射 其次是注意各類問題的解題規(guī)律和技巧 第52講 要點探究 第52講 要點探究 AD 第52講 要點探究 第52講 要點探究 第52講 要點探究 B 第52講 要點探究 第52講 要點探究 探究點三光的色散 第52講 要點探究 第52講 要點探究 A 第52講 要點探究 第52講 要點探究 第52講 要點探究 變式題 2010 唐山模擬 ABC為一全反射棱鏡 它的主截面是等腰直角三角形 如圖52 11所示 一束含有紅光和紫光的光束垂直入射到AC面上 在AB面上都發(fā)生全反射 若不考慮自BC面反射的光線 下列說法正確的是 A 紅光和紫光進入棱鏡后 光子能量都變小B 紅光和紫光進入棱鏡后 波長都變大C 若入射點O的位置保持不變 入射光按順時針方向逐漸偏轉(zhuǎn) 則紅光將首先從AB面射出D 若入射點O的位置保持不變 入射光按逆時針方向逐漸偏轉(zhuǎn) 則紅光將首先從AB面射出 D 第52講 要點探究 第52講 備用習(xí)題 BC 第52講 備用習(xí)題 第53講 光的波動性 第53講光的波動性 第53講 編讀互動 1 高考對本單元的考查的內(nèi)容主要集中在光的干涉 幾何光學(xué)與物理光學(xué)的聯(lián)系等內(nèi)容 題型為選擇題 難度中等偏下 本講要求知道楊氏雙縫干涉實驗 知道產(chǎn)生光的干涉的條件 現(xiàn)象及規(guī)律 并會解釋光的干涉現(xiàn)象 知道薄膜干涉及其應(yīng)用 知道產(chǎn)生光的明顯衍射的條件 現(xiàn)象及規(guī)律 會區(qū)分干涉圖樣與衍射圖樣 2 本講例題分類安排思路 1 光的干涉 2 光的衍射與偏振 3 幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合問題 3 本講建議安排2課時第一課時 光的干涉 光的衍射與光的偏振 第二課時 幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合題 電磁波譜 第53講 考點整合 一 光的干涉現(xiàn)象1 產(chǎn)生條件 要求兩個光源 相同 振動情況總是相同 即相干光源 2 干涉現(xiàn)象 產(chǎn)生穩(wěn)定的 等距的 明暗相間的條紋 對楊氏雙縫干涉裝置而言 3 規(guī)律 1 條紋相間 2 相鄰兩明 暗 紋的間距與光的波長成 頻率 明暗 第53講 考點整合 正比 整數(shù) 第53講 考點整合 二 光的衍射現(xiàn)象1 產(chǎn)生明顯衍射條件 障礙物 或孔 的尺寸跟光波的波長相差不多 或比波長還 2 衍射現(xiàn)象 形成中央條紋寬而明 兩側(cè)的條紋窄而暗的明暗相間的條紋 對單縫衍射裝置而言 3 規(guī)律 當(dāng)狹縫變窄時 亮紋的范圍變大 條紋間距離相對變大 當(dāng)障礙物或孔的尺寸小于0 5mm時 可用眼睛觀察到較明顯的衍射現(xiàn)象 4 特例 泊松亮斑 小 第53講 考點整合 三 光的偏振現(xiàn)象1 產(chǎn)生辦法 1 讓光通過偏振片產(chǎn)生偏振光 2 讓自然光在界面產(chǎn)生反射與折射 反射光與折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光 2 說明問題 光是一種 電矢量 磁矢量 傳播方向均相互垂直 3 應(yīng)用 立體電影 自然 橫波 探究點一光的干涉 第53講 要點探究 1 光的干涉如圖53 1所示 讓一束單色光 例如紅光 投到一個有孔的屏上 這個小孔就成了一個 點光源 光從小孔出來后 射到第二個屏的兩個小孔上 這兩個小孔離得很近 約為0 1mm 而且與前一個小孔的距離相等 這樣在任何時刻從前一個小孔發(fā)出的光波都會同時傳到這兩個小孔 這兩個小孔就成了兩個振動情況總是相同的波源 對照機械波的情況 如果兩列波在相疊加的區(qū)域傳播的路程差為一個波長的整數(shù)倍 該區(qū)域的振動就加強 如果兩列波在疊加區(qū)域傳播的路程差為半波長的奇數(shù)倍 該區(qū)域的振動就減弱 第53講 要點探究 第53講 要點探究 第53講 要點探究 第53講 要點探究 第53講 要點探究 B 第53講 要點探究 點評 高考對于光的干涉的考查主要表現(xiàn)在兩個方面 第一 考查干涉原理 如本題 根據(jù)圖中裝置可知兩光源為相干光源 屏上亮條紋到兩光源距離之差應(yīng)為波長整數(shù)倍 或半波長的偶數(shù)倍 據(jù)此得到選項C 第二 考查光的干涉現(xiàn)象及其與光的衍射現(xiàn)象 光的色散現(xiàn)象的區(qū)別 詳見下表 第53講 要點探究 第53講 要點探究 探究點二光的衍射與偏振 1 對于光的衍射問題 重點是關(guān)于光的衍射現(xiàn)象的比較和分析 詳見下表 第53講 要點探究 2 對于光的偏振現(xiàn)象 主要理解到 光的偏振現(xiàn)象證明光是一種橫波 即可 第53講 要點探究 例2 2010 大同模擬 下列有關(guān)光現(xiàn)象的說法中正確的是 A 在太陽光照射下 水面上的油膜出現(xiàn)彩色花紋是光的色散現(xiàn)象B 在光的雙縫干涉實驗中 若僅將入射光由綠光改為黃光 則條紋間距變寬C 光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大D 光的偏振現(xiàn)象說明光是一種縱波 BC 第53講 要點探究 第53講 要點探究 第53講 要點探究 探究點三幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合問題 近年高考試題在光學(xué)考點的命題的綜合性日趨增強 其主要考查形式是光的幾何光學(xué)與光的波動性 甚至光的粒子性 綜合考查 其命題特征是通過現(xiàn)象給出某兩種單色光在某一方面的比較情況 然后要求考生分析這兩種色光在其他參量上的比較 或這兩種色光在其他現(xiàn)象中的表現(xiàn) 因此分析此類問題必須熟練掌握各種色光在幾何光學(xué) 光的粒子性 光的波動性上的規(guī)律比較情況 詳見下表 第53講 要點探究 第53講 要點探究 例3 2010 廈門模擬 用紅光和紫光做光學(xué)實驗時 下列說法正確的是 A 用同一裝置做單縫衍射實驗時 紫光的中央亮紋要寬些B 用同一裝置做雙縫干涉實驗時 紫光兩相鄰亮紋的中央間距離要大些C 紅光與紫光均以30 的入射角射向平行玻璃磚時 出射光線中紫光的側(cè)移距離要大些D 在水面下同一深度放置紅 紫兩個點光源 紫光能射出水面的面積較大 C 第53講 要點探究 第53講 備用習(xí)題 C 第53講 備用習(xí)題 第54講 本單元實驗 第54講本單元實驗 第54講 編讀互動 第54講 考點整合 第54講 考點整合 第54講 考點整合 第54講 考點整合 第54講 考點整合 4 注意事項 1 雙縫干涉儀是比較精密的儀器 應(yīng)輕拿輕放 不要隨便拆解遮光筒 測量頭等元件 2 濾光片 單縫 目鏡等如有灰塵 應(yīng)用擦鏡紙或干凈軟布輕輕擦去 3 安裝時 注意調(diào)節(jié)光源 濾光片 單縫 雙縫的中心在遮光筒的中心軸線上 并使單縫 雙縫平行且豎直 4 光源最好為線光源 并與單縫平行且靠近 5 調(diào)節(jié)的基本依據(jù)是 照在像屏上的光很弱的主要原因是光源與單縫 雙縫 測量頭與遮光筒不共軸 干涉條紋不清晰的主要原因是單縫與雙縫不平行 探究點一實驗原理與實驗步驟 第54講 要點探究 例1 2010 唐山模擬 如圖54 1所示為 用雙縫干涉測光的波長 實驗裝置圖 光具座上放置的光學(xué)元件依次為 光源 濾光片 單縫 雙縫 遮光筒 光屏 第54講 要點探究 1 本實驗的步驟有 A 取下遮光筒左側(cè)的元件 調(diào)節(jié)光源高度 使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮 B 按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件 并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上 C 用米尺測量雙縫到屏的距離 D 用測量頭 其讀數(shù)方法同螺旋測微器 測量數(shù)條亮紋間的距離 在操作步驟B時 還應(yīng)注意使單縫與雙縫 和間距約為5 10cm 2 對于某種單色光 為增加相鄰亮紋 暗紋 間的距離 除了采取減小雙縫間距離的辦法外 還可以采用 的方法 3 若測出n條亮紋間的距離是a 則相鄰兩條亮紋間的距離 x 相互平行 增大光屏和雙縫間的距離 第54講 要點探究 第54講 要點探究 探究點二實驗數(shù)據(jù)處理和誤差分析 第54講 要點探究 第54講 要點探究 入射角i 折射角r 大于 第54講 要點探究 第54講 要點探究 第54講 要點探究 第54講 要點探究 探究點三同類拓展實驗 第54講 要點探究 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全