高三物理光学复习重点
知识网络：
第一单元 光的传播 几何光学
一、光的直线传播
1、几个概念
①光源：能够发光的物体
②点光源：忽略发光体的大小和形状，保留它的发光性。（力学中的质点，理想化） ③光能：光是一种能量，光能可以和其他形式的能量相互转化（使被照物体温度升高，使底片感光、热水器电灯、蜡烛、太阳万物生长靠太阳、光电池）
④光线：用来表示光束的有向直线叫做光线，直线的方向表示光束的传播方向，光线实际上不存在，它是细光束的抽象说法。（类比：磁感线 电场线）
⑤实像和虚像
点光源发出的同心光束被反射镜反射或被透射镜折射后，若能会聚在一点，则该会聚点称为实像点；若被反射镜反射或被透射镜折射后光束仍是发散的，但这光束的反向延长线交于一点，则该点称为虚像点．实像点构成的集合称为实像，实像可以用光屏接收，也可以用肉眼直接观察；虚像不能用光屏接收，只能用肉眼观察．
2．光在同一种均匀介质中是沿直线传播的
注意前提条件：在同一种介质中，而且是均匀介质。否则，可能发生偏折。如光从空气斜射入水中（不是同一种介质）；“海市蜃楼”现象（介质不均
匀）。
点评：光的直线传播是一个近似的规律。当障碍物或孔的尺寸和波长可以比拟或者比波长小时，将发生明显的衍射现象，
光线将可能偏离原来的传播方向。
【例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
解：小球抛出后做平抛运动，时间t 后水平位移是vt ，竖直位移是h =2
1gt 2，根据相似
形知识可以由比例求得t t v
gl x ∝=2，因此影子在墙上的运动是匀速运动。 【例2】某人身高1.8 m ，沿一直线以2 m/s 的速度前进，其正前方离地面5 m 高处有一盏路灯，试求人的影子在水平地面上的移动速度。
解析：如图所示，设人在时间t 内由开始位置运动到G 位置，人头部的影子由D 点运动到C 点。
三角形ABC ∽FGC ，有FG
AB FG FA CF -= 因为三角形ACD ∽AFE ，所以有 EF
EF CD FA CF -= 由以上各式可以得到
FG AB FG EF EF CD -=- 即t t
S 22-影=8
.158.1- 解得S 影=3.125t 。 可见影的速度为3.125m/s 。
二、反射 平面镜成像
1、反射定律
光射到两种介质的界面上后返回原介质时，其传播规律遵循反射定律．反射定律的基本内容包含如下三个要点：
① 反射光线、法线、入射光线共面；
② 反射光线与入射光线分居法线两侧；
③ 反射角等于入射角，即 21θθ=
2．平面镜成像的特点——平面镜成的像是正立等大的虚像，
像与物关于镜面对称
3．光路图作法——根据成像的特点，在作光路图时，可以先画像，后补画光路图。
4．充分利用光路可逆——在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆。（眼睛在某点A 通过平面镜所能看到的范围和在A 点放一个点光源，该点光源发出的光经平面镜反射后照亮的范围是完全相同的。）
5．利用边缘光线作图确定范围
【例3】 如图所示，画出人眼在S 处通过平面镜可看到障碍
物后地面的范围。 解：先根据对称性作出人眼的像点S /，再根据光路可逆，设想S 处有一个点光源，它能通过平面镜照亮的范围就是人眼能通过平面镜看到的范围。图中画出了两条边缘光线。
【例4】如图所示，用作图法确定人在镜前通过平面
镜可看到AB 完整像的范围。
解：先根据对称性作出AB 的像A /B /，分别作出A 点、
B 点发出的光经平面镜反射后能射到的范围，再找到它们
的公共区域（交集）。就是能看到完整像的范围。
三、折射与全反射
1．折射定律 (荷兰 斯涅尔)
光射到两种介质的界面上后从第一种介质进入第二种
介质时，其传播规律遵循折射定律．折射定律的基本内容
包含如下三个要点： ① 折射光线、法线、入射光线共面；
② 折射光线与入射光线分居法线两侧；
③ 入射角的正弦与折射角的正弦之比等于常数，即
=2
1sin sin θθ
折射定律的各种表达形式：C
v c n sin 1sin sin 21='===λλθθ (θ1为入、折射角中的较大者，C 为全反射时的临界角。)
④折射光路是可逆的。
⑤n ＞1
⑥介质确定，n 确定。（空气1.00028 水n ＝1.33 酒精n ＝1.6）（不以密度为标准） ⑦光密介质和光疏介质——（1）与密度不同(2)相对性 （3）n 大角小，n 小角大
2．全反射现象
（1）现象：光从光密介质进入到光速介质中时，随着入射角的增加，折射光线远离法线，强度越来越弱，但是反射光线在远离法线的同时强度越来越强，当折射角达到90度时，折射光线认为全部消失，只剩下反射光线——全反射。
（2）条件：①光从光密介质射向光疏介质；② 入射角达到临界角，即C ≥1θ
（3）临界角: 折射角为900（发生全发射）时对应的入射角,n
C 1sin = 【例5】 直角三棱镜的顶角α=15°， 棱镜材料的折射率n =1.5，一细束单色光如图所示垂
直于左侧面射入，试用作图法求出该入射光第一
次从棱镜中射出的光线。 解：由n =1.5知临界角大于30°小于45°，
边画边算可知该光线在射到A 、B 、C 、D 各点时
的入射角依次是75°、60°、45°、30°，因此在A 、B 、C 均发生全反射，到D 点入射角才第一次小于临界角，所以才第一次有光线从棱镜射出。
3．光导纤维，海市蜃楼和内窥镜
全反射的一个重要应用就是用于光导纤维（简称光纤）。光纤有内、外两层材料，其中内层是光密介质，外层是光疏介质。光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料的界面，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。这样使从一个端面入射的光，经过多次全反射能够没有损失地全部从另一个端面射出。
【例6】如图所示，一条长度为L =5.0m 的光导纤维用折射率为n =2的材料制成。一细束激光由其左端的中心点以α= 45°的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出。求：⑴该激光在光导纤维中的速度v 是多大？⑵该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少？
解：⑴由n=c/v 可得v =2.1×108m/s
⑵由n=sin α/sin r 可得光线从左端面射入后的折射
角为30°，射到侧面时的入射角为60°，大于临界角45
因此发生全反射，同理光线每次在侧面都将发生全反射，直到光线达到右端面。由三角关系可以求出光线在光纤中通过的总路程为s =2L /
3，因此该激光在光导纤维中传输所经历的
时间是t =s /v =2.7
×10-8s 。
四、棱镜和玻璃砖对光路的作用
1．棱镜对光的偏折作用
一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。射出方向与入射方向相比，向底边偏折，虚像向顶角偏移。
【例7】 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n 1和n 2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
A.n 1 B.n 1 C.n 1>n 2，a 红光，b 蓝光 D.n 1>n 2，a 蓝光，b 红光 解：由图可知，b 光线经过三棱镜后的偏折角较小，因此折射 率较小，是红光。 2．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。选择适 当的入射点，可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90o （右图1）或180o （右图2）。要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射。 【例8】 如图所示，自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理。它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯的原理如图所示，下面说法中正确的是 （ C ） A.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发生全反射 B.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右表面发生全反射 C.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的左 表面发生全反射 D.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的右 表面发生全反射 3．光的折射和色散 一束白光经过三棱镜折射后形式色散，构成红橙黄 绿蓝靛紫的七条彩色光带，形成光谱。光谱的产生表明白光是由各种单色光组成的复色光，各种单色光的偏转角度不同。 4．玻璃砖——所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱。当光线从上表面入射，从下表面射出时，其特点是：⑴射出光线和入射光线平行；⑵各种色光在第一次入射后就发生色散；⑶射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；⑷可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。 【例9】 透明材料做成一长方体形的光学器材，要求从上表面射入的光线可能从右侧面射出，那么所选的材料的折射率应满足B A.折射率必须大于2 B.折射率必须小于2 C.折射率可取大于1的任意值 D.无论折射率是多大都不可能 解：从图中可以看出，为使上表面射入的光线经两次折射后从右侧 面射出，θ1和θ2都必须小于临界角C ，即θ1 故C >45°，n =1/sin C <2，选B 答案。 第二单元 光的本性 物理光学 知识网络： 一、粒子说和波动说 1、 微粒说——（牛顿）认为个光是粒子流，从光源出发，在均匀介质中遵循力学规律做 匀速直线运动。 红 紫 物理光学 光的本性学说发展史 光的波粒二象性 粒子性――光电效应 微粒说（牛顿） 波动说（惠更斯） 电磁说（麦克斯韦） 光子说（爱因斯坦） 光的波粒二象说 光的干涉 波动性 光的衍射 成功——直线传播（匀速直线运动）、反射（经典粒子打在界面上） 困难——干涉，衍射（波的特性），折射（粒子受到界面的吸引和排斥：折射角、不能一视同仁），光线交叉 2、波动说——（荷兰）惠更斯、（法）菲涅尔，光在“以太”中以某种振动向外传播 成功——反射、折射、干涉、衍射 困难——光电效应、康普顿效应、偏振 19世纪以前，微粒说一直占上风 （1）人们习惯用经典的机械波的理论去理解光的本性。 （2）牛顿的威望 （3）波动理论本身不够完善（以太、惠更斯无法科学的给出周期和波长的概念） 3、光的电磁说——（英）麦克斯韦，光是一种电磁波 4、光电效应——证明光具有粒子性 二、光的双缝干涉——证明光是一种波 1、实验 1801年，（英）托马斯·杨 2 （1）接收屏上看到明暗相间的等宽等距条纹。中央亮条纹 （2）波长越大，条纹越宽 （3）如果用复色光（白），出现彩色条纹。中央复色（白）原因：相干光源在屏上叠加（加强或减弱） 3、小孔的作用：产生同频率的光 双孔的作用：产生相干光源（频率相同，步调一致，两小孔出来的光是完全相同的。）4、条纹的亮暗 L2—L1=（2K+1）λ/ 2 弱 L2—L1=2K*λ/ 2 =Kλ强 5、条纹间距∝波长 △X = λ L / d 波长双缝到屏的距离双缝距离 6、 1 m = 10 9nm 1 m = 10 10 A 【例1】用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为Δx。下列说法中正确的有（ C ） A.如果增大单缝到双缝间的距离，Δx将增大 B.如果增大双缝之间的距离，Δx将增大 C.如果增大双缝到光屏之间的距离，Δx将增大 D.如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，Δx将增大 三、薄膜干涉——光是一种波 1、实验酒精中撒钠盐，火焰发出单色的黄光 2、现象 （1） 条纹等宽 （2）波长越大，条纹越宽 （3）如果用复色光，出现彩色条纹 3、原因——从前后表面反射回来的两列频率相同 的光波叠加，峰峰强、谷谷强、峰谷弱（阳光 下的肥皂泡、水面上的油膜、压紧的两块玻璃 ） 4、 科技技上的应用 （1）查平面的平整程度 单色光入射，a 的下表面与b 的上表面反射光叠加， 出现明暗相间的条纹 ，如果被检查的平面是平的，那么空气厚度相同的各点就位于同一条直线上，干涉后得到的是直条纹，否则条纹弯曲。 （2）增透膜 膜的厚度为入射光在薄膜中波长的1/4倍时，从薄膜的两个面 反射的波相遇，峰谷叠加，反射减，抵消黄、绿光，镜头呈淡 紫色。 【例2】 运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照 射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n =1.5，所要消除的紫外线的频率为8.1×1014Hz ，那么它设计的这种“增反膜”的厚度至少是多少？ 解：为了减少进入眼睛的紫外线，应该使入射光分别从该膜的前后两个表面反射形成的光叠加后加强，因此光程差应该是波长的整数倍，因此膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的 1/2。紫外线在真空中的波长是λ=c/ν=3.7×10-7m ，在膜中的波长是λ/=λ/n =2.47×10-7m ， 因此膜的厚度至少是1.2×10-7m 。 四．光的衍射——光是一种波 1、实验 a 单缝衍射 b 小孔衍射 光绕过直线路径到障碍物的阴影里去的现象，称光的衍射，其条纹称衍射条纹 2、条纹的特点：条纹宽度不相同，正中央是亮条纹，最宽最亮， 若复色光（白），彩色条纹，中央复色（白） 3、泊送亮斑——（法）菲涅尔理论 泊松数学推导 4、光的直线传播是近似规律 五．光的电磁说—— 麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同，提出光在本质上是一种电磁波，这就是光的电磁说，赫 兹用实验证明了光的电磁说的正确性。 1、电磁波谱：波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线（一切物体都放出红外线，1800年，英国 赫谢尔 ）、可见光、紫外线（一切高温物体，如太阳、弧光灯发出的光都含有紫外线，1801年， 德国 里特）、X 射线（高速电子流照射到任何固体上都会产生x 射线，1895年，德国 伦琴，）、γ射线。各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠。 各种电磁波的产生机理分别是：无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的；γ射线是原子核受到激发后产生的。 3、实验证明：物体辐射出的电磁波中辐射最强的波长λm 和物体温度T 之间满足关系λ m T = b （b 为常数） 。可见高温物体辐射出的电磁波频率较高。在宇宙学中，可以根据接收到的恒星发出的光的频率，分析其表面温度。 【例4】 为了转播火箭发射现场的实况，在发射场建立了发射台，用于发射广播电台和电视台两种信号。其中广播电台用的电磁波波长为550m ，电视台用的电磁波波长为0.566m 。为了不让发射场附近的小山挡住信号，需要在小山顶上建了一个转发站，用来转发_____信号，这是因为该信号的波长太______，不易发生明显衍射。 解：波长越长越容易明显衍射，波长越短衍射越不明显，表现出直线传播性。这时就需要在山顶建转发站。因此本题的转发站一定是转发电视信号的，因为其波长太短。 【例5】 伦琴射线管的结构，电源E 给灯丝K 加热，从而发射出热电子，热电子在K 、A 间的强电场作用下高速向对阴极A 飞去。电子流打到A 极 表面，激发出高频电磁波，这就是X 射线。正确的有 （ AC ） A.P 、Q 间应接高压直流电，且Q 接正极 B.P 、Q 间应接高压交流电 C.K 、A 间是高速电子流即阴极射线，从A 发出的是X 射线即一种高频电磁波 D.从A 发出的X 射线的频率和P 、Q 间的交流电的频率相同 六．光电效应——在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。（右图装置中，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器 带正电。）光效应中发射出来的电子叫光电子。 （1）光电效应的规律。①各种金属都存在极限频率ν0， 只有ν≥ν0才能发生光电效应；②光电子的最大初动能与入 射光的强度无关，只随入光的频率增大而增大；③当入射光 的频率大于极限频率时，光电流的强度与入光的强度成正比； ④瞬时性（光电子的产生不超过10-9s ）。 （2）．光子说 ①、普朗克量子理论～电磁波的发射和接收是不连续的，是一份一份的，每一份叫能 量子或量子，每一份的能量是E ＝h γ，h ＝6.63×10 － 34 J ·s ，称为普朗克常量。 ②爱因斯坦光子说～光的发射、传播、接收是不连续的，是一份一份的，每一份叫一个光子。其能量E ＝h γ。 解释：一对一，不积累，能量守恒， ③爱因斯坦光电效应方程 w h mv -=γ22 1 E=h ν ν⑷：E k = h ν- W （ E k 是光电子的最大 初动能；W 是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。） （3）．光电管 K 阳极（碱金属） 【例7】 对爱因斯坦光电效应方程E K = h ν-W ，下面的理解正确的有 （C 。） A.只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能E K B.式中的W 表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功 C.逸出功W 和极限频率ν0之间应满足关系式W = h ν0 D.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比 （4）．康普顿效应 在研究电子对X 射线的散射时发现：有些散射波的波长比入射波的波长略大。康普顿认为这是因为光子不仅有能量，也具有动量。实验结果证明这个设想是正确的。因此康普顿效应也证明了光具有粒子性。 七 康普顿效应 八、光的波粒二象性 1．光的波粒二象性 人们无法用其中一种观点把光的所有现象解释清楚，只能认为光具有波粒二象性，但不能把它看成宏观经典的波和粒子。减小窄缝的宽度，减弱光的强度，使光子一个一个的通过，到达接收屏的底片上。若暴光时间短，底片上是不规则的亮点，若暴光时间长，底片上是条纹 干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。 2．正确理解波粒二象性 波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。 ⑴个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。 ⑵ν高的光子容易表现出粒子性；ν低的光子容易表现出波动性。 ⑶光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。 ⑷由光子的能量E=h ν，光子的动量λ h p =表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。 由以上两式和波速公式c=λν还可以得出：E = p c 。 【例8】 已知由激光器发出的一细束功率为P =0.15kW 的激光束，竖直向上照射在一个 固态铝球的下部，使其恰好能在空中悬浮。已知铝的密度为ρ=2.7×103kg/m 3，设激光束的 光子全部被铝球吸收，求铝球的直径是多大？（计算中可取π=3，g =10m/s 2） 解：设每个激光光子的能量为E ，动量为p ，时间t 内射到铝球上的光子数为n ，激光束对铝球的作用力为F ，铝球的直径为d ，则有：p t n F E t n P ==,光子能量和动量间关系是E = p c ，铝球的重力和F 平衡，因此F=ρg πd 3，由以上各式解得d =0.33mm 。 八、物质波（德布罗意波） 由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长λ=p h 。 【例10】 为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜。下列说法中正确的是 A A.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此不容易发生明显衍射 B.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此不容易发生明显衍射 C.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此更容易发生明显衍射 D.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此更容易发生明显衍射 解：为了观察纳米级的微小结构，用光学显微镜是不可能的。因为可见光的波长数量级是10-7m，远大于纳米，会发生明显的衍射现象，因此不能精确聚焦。如果用很高的电压使电子加速，使它具有很大的动量，其物质波的波长就会很短，衍射的影响就小多了。因此本题应选A。 九．光的偏振 ⑴光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波。各种电磁波中电场E的方向、磁场B 的方向和电磁波的传播方向之间，两两互相垂直。 ⑵光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，将E的振动称为光振动。 ⑶自然光。太阳、电灯等普通光源直接发出的光，包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光。 ⑷偏振光。自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，叫偏振光。自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射和折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向互相垂直。我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。 十、激光 （1）方向性好．激光束的光线平行度极好，从地面上发射的一束极细的激光束，到达月球表面时，也只发散成直径lm多的光斑，因此激光在地面上传播时，可以看成是不发散的． （2）单色性强．激光器发射的激光，都集中在一个极窄的频率范围内，由于光的颜色是由频率决定的，因此激光器是最理想的单色光源． 由于激光束的高度平行性及极强的单色性，因此激光是最好的相干光，用激光器作光源观察光的干涉和衍射现象，都能取得较好的效果． （3）亮度高．所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率，自然光源亮度最高的是太阳，而目前的高功率激光器，亮度可达太阳的1万倍． 【例6】有关偏振和偏振光的下列说法中正确的有 BD A.只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振 B.只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振 C.自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光 D.除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光 第十四章 高三物理光学 一、光的直线传播 1.光在同一种均匀介质中是沿直线传播的 前提条件是在同一种介质，而且是均匀介质。否则，可能发生偏折。如光从空气斜射入水中（不是同一种介质）；“海市蜃楼”现象（介质不均匀）。 当障碍物或孔的尺寸和波长可以相比或者比波长小时，将发生明显的衍射现象，光线将可能偏离原来的传播方向。 解光的直线传播方面的计算题（包括日食、月食、本影、半影问题）关键是画好示意图，利用数学中的相似形等几何知识计算。 例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 解：小球抛出后做平抛运动，时间t 后水平位移是vt ，竖直位移是h = gt 2，根据相似形知识可以由比例求得t t v gl x ∝=2，因此影子在墙上的运动是匀速运动。 2.光速 光在真空中的转播速度为c =3.00×108m/s 。 ⑴光在不同介质中的传播速度是不同的。根据爱因斯坦的相对论光速不可能超过c 。 ⑵近年来（1999-）科学家们在极低的压强（10-9Pa ）和极低的温度（10-9K ）下，得到一种物质的凝聚态，光在其中的速度降低到17m/s ，甚至停止运动。 ⑶也有报道称在实验中测得的光速达到1011m/s ，引起物理学界的争论。 二、反射 平面镜成像 1.像的特点 平面镜成的像是正立等大的虚像，像与物关于镜面为对称。 2.光路图作法 根据平面镜成像的特点，在作光路图时，可以先画像，后补光路图。 3.充分利用光路可逆 在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆。（眼睛在某点A 通过平面镜所能看到的范围和在A 点放一个点光源，该电光源发出的光经平面镜反射后照亮的范围是完全相同的。） 4.利用边缘光线作图确定范围 例2 如图所示，画出人眼在S 处通过平面镜可看到障碍物后地面的范围。 解：先根据对称性作出人眼的像点S /，再根据光路可逆，设想S 处有一个点光源，它能通过平面镜照亮的范围就是人眼能通过平面镜看到的范围。图中画出了两条边缘光线。 例3. 如图所示，用作图法确定人在镜前通过平面镜可看到AB 完整像的范围。 解：先根据对称性作出AB 的像A /B /，分别作出A 点、B 点发出的光经平面镜反射后能射到的范围，再找到它们的公共区域（交 集）。就是能看到完整像的范围。 x 1 2 高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习附答案(6) 一、选择题 1．如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O ，经折射后分为两束单色光a 和b 。下列判断正确的是 A ．玻璃对a 光的折射率小于对b 光的折射率 B ．逐渐增大入射角，b 光首先发生全反射 C ．在玻璃中，a 光的速度大于b 光的速度 D ．在真空中，a 光的波长小于b 光的波长 2．光在真空中的传播速度为c ，在水中的传播速度为v 。在平静的湖面上，距水面深h 处有一个点光源，在水面上某些区域内，光能从水面射出，这个区域的面积为（ ） A ．2222πv c v h - B ．2 22πc v h C ．222πv c v h - D ．2222)(πc v c h - 3．如图所示，一束光由空气射入某种介质，该介质的折射率等于 A ．sin50sin55? ? B ．sin55sin50? ? C ．sin40sin35? ? D ． sin35sin40? ? 4．某单色光在真空中传播速度为c ，波长为λ0，在水中的传播速度为v ，波长为λ，水对这种单色光的折射率为n ，当这束单色光从空气斜射入水中时，入射角为i ，折射角为r ，下列正确的是（ ） A ．v= n c ，λ=n c 0λ B．λ0=λn，v= sini csinr C．v=cn，λ= c v D．λ0=λ/n，v= sinr csini 5．一束单色光从空气进入玻璃，下列关于它的速度、频率和波长变化情况的叙述正确的是A．只有频率发生变化 B．只有波长发生变化 C．只有波速发生变化 D．波速和波长都变化 6．如图所示，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图中能正确描述其光路的是() A． B． C． D． 7．公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列说法正确的是( ) A．红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较小 B．红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较小 C．红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较大 D．红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较大 8．图示为一直角棱镜的横截面，。一平行细光束从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n=，若不考试原入射光在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 9．如图所示，O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于O1O2轴等距且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路如图所示，MN是垂直于O1O2放置的光屏，沿O1O2方向不断左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑P,根据该光路图，下列说法正确的是（） 光学专题总复习一、知识结构： 光的基本知识2、光在真空中的光速是km /s ，合m /s 。 3、光在不同的介质中速度是不同的：v空气v水v玻璃。 4、白光经三棱镜分解后，形成：七色按序排列的彩色 光带叫光谱。这说明不是单色光。 5、红外线和紫外线 6、色光的三基色是：红、、蓝。颜料的三原色是：品红、、蓝。 不透明体的颜色由它反射的色光决定，透明体的颜色由它透过的色光决定， 7、光在同种均匀介质中沿直线传播。 8、光在传播途径中斜射到不同或不均匀介质表面会发生反射和折射。 光的反射1、光的反射定律: 反射光和入射光及法线在同一平面内，反射光和入射光分居于 的两侧，反射角入射角。 2、镜面反射和漫反射：都遵循光的反射定律。 3、平面镜成像：成的是像，像与物体到镜面的距离相等，成像特点简记为： 成大的、立的、对称的、像。 4、平面镜应用：潜望镜、穿衣镜、自行车尾灯等。 5、凸面镜：能使平行光线发散，应用：汽车后视镜、街头转角处的反光镜等。 凹面镜：能使平行光线，应用：太阳灶、牙医的头镜、手电筒的反光装置等。 6、反射光路可逆。 光的折射1、光的折射定律: 折射光和入射光及法线在同一平面内，折射光和 分居于两侧，从空气斜射入其它介质时：折射角入射角，从其它介质斜射入空气时：折射角入射角。 2、不经光学仪器的自然的折射现象所成的像，一般为虚像。如：岸上观鱼、池水 “变”、水中的筷子“弯折”、海市蜃楼等，人所见都是虚像。 3、折射光路可逆。 4、凸透镜、凹透镜等光学仪器都是应用光的折射原理磨制成的。 透镜及凸透镜成像1、中间边缘的透镜叫凸透镜，它对光线有作用 2、凸透镜的几个要素：主光轴、光心O、F、f、 （物距u：,像距v：。） 3、中间边缘的透镜叫凹透镜，它对光线有作用。 4、透镜的三条特殊光线：（1）过光心的光线， （2）过焦点的光线， （3）平行于主光轴的光线。 5、凸透镜成像原理：光的折射。 6、凸透镜成像的规律和应用。 7、显微镜和望远镜：透镜的组合使用。 眼睛和眼1、眼睛的作用相当于透镜，眼球好像一架，来自物体的光会聚在视 网膜上，形成、的像。 2、近视眼矫正前将光会聚在视网膜（前或后），矫正时需要在眼睛前面放一 个透镜。 3、远视眼矫正前将光会聚在视网膜（前或后），矫正时需要在眼睛前面放1、光源是的物体，常见的光源有 ? 光的折射、全反射和色散 1．光密介质不是指密度大的介质，折射率的大小与介质的密度无关． 2．由n ＝ v c 知，当光从真空射向其他透明介质时，频率不变，波速和波长都发生改变． 1．光的折射 (1)折射现象：光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方向发生 的现象． (2)折射定律： ①内容：折射光线与入射光线、法线处在 ，折射光线与入射光线分别位 于 的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成 ． ②表达式：2 1sin sin θθ＝n 12，式中n 12是比例常数． ③在光的折射现象中，光路是 ． (3)折射率： ①定义：光从真空射入某介质时， 的正弦与 的正弦的比值． ②定义式：n ＝2 1sin sin θθ (折射率由介质本身和光的频率决定)． ③计算式：n ＝ v c (c 为光在真空中的传播速度，v 是光在介 质中的传播速度，由此可知，n >1)． 2．全反射 (1)发生条件：①光从 介质射入 介质；②入射角 临界角． (2)现象：折射光完全消失，只剩下 光． (3)临界角：折射角等于90°时的入射角，用C 表示，sin C ＝ n 1 . (4)应用： ①全反射棱镜； ②光导纤维，如图所示． 3．光的色散 (1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为 光的现象． (2)色散规律：由于n 红＜n 紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角不同，即紫 光偏折得更明显．当它们射到另一个界面时， 光的偏折最大， 光的偏最小． (3)光的色散现象说明： ①白光为复色光； ②同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率 ； ③不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速 ． 物理思维与训练 高中（三） 第一讲：光学、原子物理 一、光的本性：光的波粒二象性（在宏观上，大量光子传播往往表现为波动性；在微观上，个别光子在与其它物质作用时，往往表现为粒子性。） ①牛顿：微粒说；②惠更斯：波动说；③麦克斯韦：电磁说；④爱因斯坦：光子说； 1、光学现象： （1）光的直线传播，光的反射现象； （2）光的干涉、衍射现象； （3）光电效应现象； 2、杨氏双缝干涉实验：相干光源(频率相同)； 等宽等亮的明暗相间条纹。 薄膜干涉： 3、光的衍射：光绕过障碍物（或孔隙）而偏离直线传播的现象。 要观察到明显．． 的光的衍射现象，障碍物（或孔隙）的尺寸必须比光波的波长小或与它差不多。 （1）单缝衍射：中央亮纹较宽，其两侧亮纹的亮度明显递减。 （2）圆孔衍射：明暗相间的同心圆环。 （3）小圆盘衍射：“泊松亮斑”。 4、电磁波谱： 麦克斯韦提出光的电磁说，后经赫兹实验证实。 各种电磁波按照频率逐渐 的顺序构成电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、 X 射线、γ射线。 在真空中有相同的传播速度c ＝3.00×108m/s 。 它们的波长λ，波速v ，频率f 的关系服从共同的规律 v ＝λf 红外线最显著的是热作用；紫外线最显著的是化学作用；X 射线有非常强的穿透能力；γ射线的穿透能力更强。 5、光电效应： 在光的照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应。 发射出的电子叫做光电子。 光电效应的规律： （1）任何一种金属都有一个极限频率ν0（或极限波长λ0），入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应； （2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光 频率的增大而增大； （3）光电子的发射几乎是瞬时的； （4）当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光 的强度成正比。 光电效应规律中的前三条，都无法用经典的波动理论来解释。 爱因斯坦提出光子说： 在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频 率成正比，即E ＝h ν，式中h 叫做普朗克恒量，h ＝6.63×10－34焦·秒。 L x d λ?=0逸 则极限频率：ν=W h 212h W mv ν=+逸方程： 高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习附答案解析(1) 一、选择题 1．一束只含红光和紫光的复色光沿PO方向射入玻璃三棱镜后分成两束光，并沿OM和ON方向射出，如图所示，已知OM和ON两束光中只有一束是单色光，则（） A．OM为复色光，ON为紫光 B．OM为复色光，ON为红光 C．OM为紫光，ON为复色光 D．OM为红光，ON为复色光 2．题图是一个1 4 圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线 EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折 射率n=5 3 ，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线 A．不能从圆孤射出B．只能从圆孤射出 C．能从圆孤射出D．能从圆孤射出 3．一束单色光从空气进入玻璃，下列关于它的速度、频率和波长变化情况的叙述正确的是A．只有频率发生变化 B．只有波长发生变化 C．只有波速发生变化 D．波速和波长都变化 4．一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，人射角为45o下面光路图中正确的是A． B． C． D． 5．甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，相邻两个亮条纹的中心距离分别记为Δx1和Δx2，已知Δx1＞Δx2。另将两单色光在真空中的波长分别用λ1、λ2，在同种均匀介质中传播的速度分别用v1、v2，光子能量分别用E1、E2、在同种介质中的折射率分别用n1、n2表示。则下列关系正确的是 A．λ1<λ2 B．v1 高考物理光学知识点之物理光学基础测试题含答案(6) 一、选择题 1．下列关于电磁波和机械波的说法中，正确的是 A．机械波和电磁波均有横波和纵波 B．机械波和电磁波均可发生干涉、衍射 C．机械波只能在介质中传播，电磁波只能在真空中传播 D．波源的振动或电磁振荡停止，空间中的波均即刻完全消失 2．如图所示两细束单色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．则下列说法中正确的是（） A．如果 a为蓝色光,则b可能为红色光 B．在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率大 C．棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角大 D．a光的折射率小于b光折射率 3．如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，.则() A．λa<λb，n a>n b B．λa>λb，n a D．在真空中，电磁波的频率越大，传播速度越小 7．下列说法不正确的是（） A．在电磁波谱中，紫外线的热效应好 B．天空是亮的原因是大气对阳光的色散 C．天空呈蓝色的原因是大气对波长短的光更容易散射 D．晚霞呈红色的原因是蓝光和紫光大部分被散射掉了 8．下图为双缝干涉的实验示意图，光源发出的光经滤光片成为单色光，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹．若要使干涉条纹的间距变大，在保证其他条件不变的情况下，可以 A．将光屏移近双缝 B．更换滤光片，改用波长更长的单色光 C．增大双缝的间距 D．将光源向双缝移动一小段距离 9．下列说法正确的是（） A．不论光源与观察者怎样相对运动，光速都是一样的 B．太阳光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象 C．波源与观察者互相靠近和互相远离时，观察者接收到的波的频率相同 D．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大10．下列四种现象不属于光的衍射现象的是 A．太阳光照射下，架在空中的电线在地面上不会留下影子 B．不透光的圆片后面的阴影中心出现一个泊松亮斑 C．用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环 D．通过游标卡尺两卡脚间的狭缝观察发光的日光灯管，会看到平行的彩色条纹 11．近期美国在韩国部署“萨德”反导系统，引起亚洲周边国家的强烈反应．“萨德”采用X波段雷达，工作的电磁频率范围在8×109?12×l09Hz，而传统雷达多采用S波段雷达，其工作的电磁波频率范围在2×109?4×109Hz．则下列说法正确的有 A．电磁波的传播需要介质 B．X波段电磁波的波长比S波段电进波的波长长 C．当电磁波从一种介质射入另一介质时，频率会发生变化 D．在传播过程中遇到障碍物时，S波段的电磁波比X波段电兹波更容易发生明显衍射12．下列说法正确的是： A．根据麦克斯韦电磁理论可知变化的电场周围存在变化的磁场 B．红外线遥感技术是利用红外线的化学作用 C．在医院里常用紫外线对病房和手术室消毒，是因为紫外线比红外线的热效应显著D．工业上的金属探伤是利用γ射线具有较强的穿透能力 1.【谈笑风生】 拼音：tán xiào fēng shēng 释义：形容谈话谈得高兴而有风趣。 2.【三部曲】 拼音：sān bùqǔ 释义：最初指情节连贯的三部悲剧，后泛指三部内容各自独立而又互相连贯的文学作品。如 3.【蹉跎】 拼音：cuōtu? 释义：光阴白白地过去。 4.【炙热】 拼音：zhìra 释义：像火烤一样的热，形容极热。 5.【螟蛉】 拼音：míng líng 释义：螟蛾的幼虫。 6.【踬仆】本周全民焐热冰封词汇 拼音：zhìpū 释义：跌倒。 7.【长年累月】 拼音：cháng nián lěi yua释义：形容很长时间。8.【濯濯】拼音：zhu?zhu? 释义：形容山上光秃秃的，没有树木。9.【妥帖】 拼音：tuǒtiē 释义：妥当合适。10.【涵洞】 拼音：hán d?ng 释义：为了使公路顺利通过水渠而不妨碍交通，修筑于路面以下的过水通道，作用和桥类似，但一般孔径较小。11.【专横跋扈】 拼音：zhuān hang báhù释义：独断专行，蛮横霸道。12.【蒜薹】 拼音：suàn tái 释义：蒜的花轴，嫩的可以吃。13.【摧颓】 拼音：cuītuí 释义：蹉跎，失意。异形词：摧隤14.【醴】 拼音：lǐ 释义：一种甜酒。 15.【闺闼】拼音:：guītà 释义：指家门、家庭。”16.【运筹帷幄】 拼音：yùn ch?u w?i w? 释义：指在帐幕中谋划计策。后指在后方指挥、谋划。17.【干谒】拼音：gān ya 释义：因有所企图或为某种目的而求见显达的人。18.【平添】 拼音：píng tiān 释义：指自然而然地或无端地增添。19.【木橛】 拼音：mùju? 释义：短木桩。20.【燔】 拼音：fán 释义：烧，烤。 第十四章高三物理光学 一、光的直线传播 1.光在同一种均匀介质中是沿直线传播的 前提条件是在同一种介质，而且是均匀介质。否则，可能发生偏折。如光从空气斜射入水 中（不是同一种介质）；“海市蜃楼”现象（介质不均匀）。 当障碍物或孔的尺寸和波长可以相比或者比波长小时，将发生明显的衍射现象，光线将可 能偏离原来的传播方向。 解光的直线传播方面的计算题（包括日食、月食、本影、半影问题）关键是画好示意图， 利用数学中的相似形等几何知识计算。 l 。vt 例 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 S A h x 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1 gt2，根据相似形知识可解：小球抛出后做平抛运动，时间 t 后水平位移是 vt，竖直位移是 h= gl2 t ，因此影子在墙上的运动是匀速运动。 以由比例求得 x t 2v 2.光速 8 光在真空中的转播速度为 c=3.00×10 m/s。 ⑴光在不同介质中的传播速度是不同的。根据爱因斯坦的相对论光速不可能超过c。 -9-9 ⑵近年来（ 1999-）科学家们在极低的压强（ 10 Pa）和极低的温度（ 10 K ）下，得到一种物质的凝聚态，光在其中的速度降低到17m/s，甚至停止运动。 11 ⑶也有报道称在实验中测得的光速达到10 m/s，引起物理学界的争论。 1.像的特点 平面镜成的像是正立等大的虚像，像与物关于镜面为对称。 2.光路图作法 根据平面镜成像的特点，在作光路图时，可以先画像，后补光路图。 3.充分利用光路可逆 在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆。（眼睛在某点 A 通过平面镜所能看到的范围和在 A 点放一个点光源，该电光源发出的光经平面镜反射后照亮的范围是完全相同的。） 4.利用边缘光线作图确定范围 例2 如图所示，画出人眼在S处通过平面镜可看到障碍物后地面的范围。解：先根据对称性作出人眼的像点S /，再根据光路可逆，设想S 处有一个点光源，它能通过平面镜照亮的范围就是人眼能通过平面镜看到的 范围。图中画出了两条边缘光线。 例 3. 如图所示，用作图法确定人在镜前通过平面镜可看到 AB 完 整像的范围。 解：先根据对称性作出 AB 的像 A/ B/，分别作出 A 点、B 点发出 的光经平面镜反射后能射到的范围，再找到它们的公共区域（交 集）。就是能看到完整像的范围。S / M N S P Q 看到 AB 完整像的范围A B M N A/B/ 高中物理最新试题精编 板块四 光学部分 一、选择题：在下列每小题给出的四个答案中，至少有一个是正确的，把正确答案全选出来． 1．下列关于波的叙述中正确的是（ ） A ．光的偏振现象表明光是一种横波 B ．超声波可以在真空中传播 C ．白光经光密三棱镜折射发生色散时，红光的偏折角最大 D ．当日光灯启动时，旁边的收音机会发出“咯咯”声，这是由于电磁波的干扰造成的 答案： AD 2．关于近代物理学的结论中，下面叙述中正确的是（ ） A ．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性 B ．光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比 C ．光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率多的地方 D ．氢原子的能级是不连续的，但辐射光子的能量却是连续的 答案：C 3．以下关于光的有关说法中正确的是（ ） A ．光导纤维是应用了光的全反射现象，无影灯主要是应用了光的衍射 B ．天空中出现的彩虹是因为光的折射形成色散现象 C ．自然光是光振动沿各个方向均匀分布的光，偏振光是光振动沿着特定方向的光 D ．现在我们知道，光就是一份一份的能量 答案：BC 4．在没有月光的夜间，一个池面较大的水池底部中央有一盏灯（可看做光源），小鱼在水中游动，小鸟在水面上方飞翔，设水中无杂质且水面平静，下面的说法中正确的是（ ） A ．小鱼向上方水面看去，看到水面到处都是亮的，但中部较暗 B ．小鱼向上方水面看去，看到的是一个亮点，它的位置与鱼的位置无关 C ．小鸟向下方水面看去，看到水面中部有一个圆形区域是亮的，周围是暗的 D ．小鸟向下方水面看去，看到的是一个亮点，它的位置与鸟的位置有关 答案：BD 5．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 照射到水平面上，反射光OB 射到水平放置的光屏上，屏上用光电管 将光讯号转换为电讯号，电讯号输入控制系统来控制液面的高度，若发现 光点在屏上向右移动了△s 距离，即射到B '点，则液面的高度变化是（ ） A.液面降低i s sin ? B.液面升高i s sin ? C.液面降低i s tan 2? D.液面升高i s tan 2? 答案：D 高考物理光学部分知识点完美总结 光的反射和折射 1.光的直线传播 （1）光在同一种均匀介质中沿直线传播.小孔成像，影的形成，日食和月食都是光直线传播的例证.（2）影是光被不透光的物体挡住所形成的暗区.影可分为本影和半影，在本影区域内完全看不到光源发出的光，在半影区域内只能看到光源的某部分发出的光.点光源只形成本影，非点光源一般会形成本影和半影.本影区域的大小与光源的面积有关，发光面越大，本影区越小.（3）日食和月食: 人位于月球的本影内能看到日全食，位于月球的半影内能看到日偏食，位于月球本影的延伸区域（即“伪本影”）能看到日环食;当月球全部进入地球的本影区域时，人可看到月全食.月球部分进入地球的本影区域时，看到的是月偏食. 2.光的反射现象---:光线入射到两种介质的界面上时，其中一部分光线在原介质中改变传播方向的现象. （1）光的反射定律: ①反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居于法线两侧. ②反射角等于入射角. （2）反射定律表明，对于每一条入射光线，反射光线是唯一的，在反射现象中光路是可逆的. 3. 平面镜成像 （1.）像的特点---------平面镜成的像是正立等大的虚像，像与物关于镜面为对称。 （2.）光路图作法-----------根据平面镜成像的特点，在作光路图时，可以先画像，后补光路图。 （3）.充分利用光路可逆-------在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆。（眼睛在某点A通过平面镜所能看到的范围和在A点放一个点光源，该电光源发出的光经平面镜反射后照亮的范围是完全相同的。） 4.光的折射--光由一种介质射入另一种介质时，在两种介质的界面上将发生光的传播方向改变的现象叫光的折射. （2）光的折射定律---①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居于法线两侧. ②入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，即sini/sinr=常数.（3）在折射现象中，光路是可逆的. 5.折射率---光从真空射入某种介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的折射率，折射率用n表示，即n=sini/sinr. 高考物理专题复习 光学 【命题趋向】 10年考试大纲几何光学对光的直线传播、光导纤维、光的色散等考点为Ⅰ类要求，对光的反射和平面镜成像作图法、光的折射和全反射等考点均为Ⅱ类要求；物理光学对光的本性学说、光的干涉、光的衍射、光的偏振、光谱光谱分析和电磁波谱、光的波粒二象性和物质波、激光等考点为Ⅰ类要求，光电效应和爱因斯坦光电效应方程为Ⅱ类要求。 几何光学的考查重点在光的折射定律，预计在2011年高考中，几何光学出题的可能性非常大，折射定律及全反射问题仍是出题热点。高考对物理光学的考查在光的波动性的各种特性，预计在2011年高考中，物理光学出题的可能性也非常大，光的特性的考查可能结合具体技术应用，光电效应现象及其解释光子说也将是出题的热点。 【考点透视】 一、几何光学 1．光的反射及平面镜成像：光的反射遵守反射定律，平面镜成成等大正立的虚像，像和物 关于镜面对称。 2．光的折射、全反射和临界角：重点应放在能应用光的折射定律和全反射的原理解答联系 实际的有关问题。 3．用折射规律分析光的色散现象：着重理解两点：其一，光的频率（颜色）由光源决定， 与介质无关；其二，同一介质中，频率越大的光折射率越大。 二、光的本性 1．光的波动性：光的干涉、衍射现象表明光具有波动性，光的偏振现象说明光波为横波， 光的电磁说则揭示了光波的本质——光是电磁波。在电磁波谱中，波长从大到小排列顺 序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、x 射线、γ射线，各种电磁波中，除可见光 以外，相邻两个波段间都有重叠，但各种电磁波产生机理不同，表现出来的性质也不同。 2．光的粒子性 （1）光电效应：在光的照射下，从物体发射出电子（光电子）的现象。其规律是：任何 金属都存在极限频率，只有用高于极限频率的光照射金属，才会发生光电效应现象。在 入射光的频率大于金属极限频率的情况下，从光照射到逸出光电子，几乎是瞬时的。光 电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与光强无关。单位时间内逸出的光电子 数与入射光的强度成正比。 （2） 光子说：即空间传播的光是一份一份地进行的，每一份的能量等于νh （ν为光子 的频率），每一份叫做一个光子。光子说能解释光电效应现象。爱因斯坦光电方程 W h mv m -=ν22 1 3．光的波粒二象性：光的干涉、衍射说明光具有波动性，光电效应现象表明光具有粒子性， 因此光具有波粒二象性。 【例题解析】 题型一 光的反射、光的折射和全反射 题型特点：题目主要考查光的反射定律、光的折射定律和全反射的基本应用，考查对重 要物理现象和物理规律的掌握情况。 高考物理光学知识点之几何光学基础测试题及答案解析(2) 一、选择题 1．如图所示，放在暗室中的口径较大不透明的薄壁圆柱形浅玻璃缸充满水，缸底中心有一红色发光小球（可看作点光源），从上往下看，则观察到（） A．水面有一个亮点 B．充满水面的圆形亮斑 C．发光小球在水面上的像 D．比小球浅的发光小球的像 2．先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大 ．．．．．的那种单色光，比另一种单色光（） A.在真空中的波长较短 B.在玻璃中传播的速度较大 C.在玻璃中传播时，玻璃对其折射率较大 D.其在空气中传播速度大 3．如图所示，一束光由空气射入某种介质，该介质的折射率等于 A．sin50 sin55 ? ? B．sin55 sin50 ? ? C．sin40 sin35 ? ? D．sin35 sin40 ? ? 4．题图是一个1 4 圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线 EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折 射率n=5 3 ，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线 A．不能从圆孤射出B．只能从圆孤射出 C．能从圆孤射出D．能从圆孤射出 5．如图所示，一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光。比较a、b、c三束光，可知() A．当它们在真空中传播时，a光的速度最大 B．当它们在玻璃中传播时，c光的速度最大 C．若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大 D．若它们都能使某种金属产生光电效应，c光照射出的光电子最大初动能最大 6．如图所示，两束单色光a、b同时从空气中斜射入平行玻璃砖的上表面，进入玻璃砖中后形成复合光束c则下列说法中正确的是 A．a光的能量较大 B．在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度 C．在相同的条件下，a光更容易发生衍射 D．a光从玻璃到空气的全反射临界角小于b光从玻璃到空气的全反射临界角 7．如图所示的四种情景中，属于光的折射的是（）． A．B． 中考物理光学复习专题 班姓名 一、选择题： 1．生活中的光现象丰富多彩。如图1所示的四种光现象中，属于光的直线传播形成的是（） 2．如图所示的四个现象中，利用了光的反射现象的是（） A．放大的字 B．水中倒影 C．手影 D．森林中的太阳光 3．如图2所示的现象中，属于光的反射的是（） 4．下列各种现象中，属于光的反射现象的是（） 5．以下现象中，属于光的反射的是（） A．日食和月食 B．插入水中的筷子变“弯”了 C．水中的倒影 D．雨后的彩虹 6．下列光现象中，属于光的反射的是 A．立竿见影B。能从各个方向看到黑板上的字 C．小孔成像D。斜插入水中的筷子在水下的部分看起来向上弯折了 18.如图是我市荣获“联合国教科文组织亚太地区文化遗产保护卓越奖”的庆 元后坑木拱廊桥，其在水中形成的“倒影”是由于 A.光的折射 B.光的反射 C.光的直线传播 D.光的漫反射 7．关于光的反射，下列说法正确的是（） A. 当入射光线与反射面的夹角为20°时，反射角也为20° B. 入射光线靠近法线时，反射光线也靠近法线 C. 入射角增大5°时，反射光线与入射光线的夹角也增大5° D. 镜面反射遵守光的反射定律，漫反射不遵守光的反射定律 8．如图，在观察平面镜成像的实验中，下列叙述错误的是 A橡皮泥在平面镜中成的像是虚像 B平面镜成像遵循光的反射规律 C橡皮泥与像的连线与镜面垂直 D把橡皮泥移近平面镜时，它的像会远离平面镜 9．下图中画出了光线射到空气与水的界面处发生折射和反射的四幅光路图，其中正确的光路图 是 A B C D 10．在没有其他光照的情况下，舞台追舞灯发出的红光照在穿白色上衣、蓝色裙子的演员身上， 观众看到她（） A.全身呈蓝色 B.全身红色 C.上衣呈红色，裙子呈蓝色 D.上衣呈红色，裙子呈黑色 11．如图所示，一束光线斜射人容器中，在P处形成一光斑，在向容器里逐渐加满水的过程 中，光斑将（） A ．向左移动后静止 B ．向右移动后静止 C ．先向左移动再向右移动 D ．仍在原来位置 高中物理光学综合试题 一、选择题：每题四个选项中有一个或多个选项正确，请将正确选项填在题后括号内（每题 5分）。 1.关于平面镜的虚像,下列叙述中正确的是( ). (A)虚像总是倒立的 (B)虚像是呵以用照相机拍摄的 (C)虚像可以在屏幕上出现 (D)人眼看到的虚像,是因为虚像发出的光射入人眼的视网膜 2.把物体和光屏的位置固定,在两者连线的正中间放一透镜,这时光屏上出现一个清晰的像. 如果沿着连线再移动透镜时,则在光屏上( ). (A)还可以再出现一个缩小的像 (B)还可以再出现一个放大的像 (C)出现放大、缩小的像都有可能,但要知道怎样移动才能判定 (D)以上说法都不对 3.某金属在一束绿光的照射下发生光电效应,则( ). (A)若增加绿光的照射强度,则单位时削内逸出的光电子数目不变 (B)若增加绿光的照射强度,则逸出的光电子最大初动能增加 (C)若改用紫光照射,则逸出的光电子最大初动能增加 (D)若改用紫光照射,则单位时间内逸出的光电子数目增加 4.关于对光的本性的认识,下列说法中正确的是( ). (A)牛顿的微粒说与惠更斯的波动说第一次揭示了光具有波粒二象性 (B)牛顿的微粒说与爱因斯坦的光子说没有本质的区别 (C)麦克斯韦从理论上指出电磁波传播速度跟光速相同,他提出光是一种电磁波 (D)麦克斯韦的电磁说与爱因斯坦的光子说说明光具有波粒二象性 5光源发出的光照射到不透明物体上就会形成影.下列对于光源面积与影大小的判断中正确的是( ). (A)光源的面积为零.半影区不为零(B)光源面积越大.半影区越大 (C)光源面积越大,本影区越大(D)影的大小与光源的面积无关 6.如图1所示,一个折射率为2的三棱镜,顶角是45°.有一束光以图示 方向射到三棱镜上,入射角为i(0 高中物理光学试题 1．选择题 1.1923年美国物理学家迈克耳逊用旋转棱镜法较准确地测出了光速，其过程大致如下， 选择两个距离已经精确测量过的山峰（距离为L），在第一个山峰上装一个强光源S，由它发出的光经过狭缝射在八面镜的镜面1上，被反射到放在第二个山峰的凹面镜B 上，再由凹面镜B反射回第一个山峰，如果八面镜静止不动，反射回来的光就在八面镜的另外一个面3上再次反射，经过望远镜，进入观测者的眼中．如图所示，如果八面镜在电动机带动下从静止开始由慢到快转动，当八面镜的转速为ω时，就可以在望远镜里重新看到光源的像，那么光速等于（） A．4Lω π B． 8Lω π C． 16Lω π D． 32Lω π 答案：B 2.如图所示，在xOy平面内，人的眼睛位于坐标为（3，0)的点，一个平面镜镜面向下， 左右两个端点的坐标分别为（－2，3）和（0，3）一个点光源S从原点出发，沿x轴负方向匀速运动．它运动到哪个区域内时，人眼能从平面镜中看到S的像点，像做什么运动？（） A．0～－7区间，沿x轴正方向匀速运动 B．－3～一7区间，沿x轴负方向匀速运动 C．－3～－7区间，沿x轴负方向加速运动 D．－3～－∞区间，沿x轴正方向加速运动 答案：B 3.设大气层为均匀介质，当太阳光照射地球表面时，则有大气层与没有大气层时，太阳 光被盖地球的面积相比（） A．前者较小 B．前者较大 C．一样大 D．无法判断 答案：B 4.“不经历风雨怎么见彩虹”，彩虹的产生原因是光的色散，如图所示为太阳光射到空 气中的小水珠发生色散形成彩虹的光路示意图，a、b为两种折射出的单色光．以下说法正确的是（） A．a光光子能量大于b光光子能量 B．在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度 高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习附答案 一、选择题 1．如图潜水员在水深为h的地方向水面张望，发现自己头顶上有一圆形亮斑，如果水对空气的临界角为C，则此圆形亮斑的直径是( ) A．2htanC B．2hsinC C．2hcosC D．2h 2．题图是一个1 4 圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线 EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折 射率n=5 3 ，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线 A．不能从圆孤射出B．只能从圆孤射出 C．能从圆孤射出D．能从圆孤射出 3．一束单色光从空气进入玻璃，下列关于它的速度、频率和波长变化情况的叙述正确的是A．只有频率发生变化 B．只有波长发生变化 C．只有波速发生变化 D．波速和波长都变化 4．一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，人射角为45o下面光路图中正确的是A． B． C． D． 5．公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列说法正确的是( ) A．红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较小 B．红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较小 C．红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较大 D．红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较大 6．一细光束由a、b两种单色光混合而成，当它由真空射入水中时，经水面折射后的光路如图所示，则以下看法正确的是 A．a光在水中传播速度比b光小 B．b光的光子能量较大 C．当该两种单色光由水中射向空气时，a光发生全反射的临界角较大 D．用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距7．红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若黄光恰能发生全反射，则A．绿光也一定能发生全反射 B．红光也一定能发生全反射 C．红、绿光都能发生全反射 D．红、绿光都不能发生全反射 8．在杨氏干涉实验中,从两个狭缝到达像屏上的某点的光走过的路程相等,该点即为中央亮条纹的位置(即k=0对应的那条亮条纹),双缝屏上有上下两狭缝,设想在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖上方的缝,则屏上中央亮条纹的位置将( ） A．向上移动 B．向下移动 C．不动 D．可能向上移动，也可能向下移动 光学专题 【知识概况】 【例题详解】 例题1 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：光线由左边三棱镜AB 面射入棱镜，不改变方向；接着将穿过两三棱镜间的未知透明介质进入右边的三棱镜，由于透明介质的两表面是平行的，因此它的光学特性相当于一块两面平行的玻璃砖，能使光线发生平行侧移，只是因为它两边的介质不是真空，而是折射率未知的玻璃，因此是否侧移以及侧移的方向无法确定（若未知介质的折射率n 与玻璃折射率玻n 相等，不侧移；若n >玻n 时，向上侧移；若n <玻n 时，向下侧移），但至少可以确定方向没变，仍然与棱镜的AB 面垂直。这样光线由右边三棱镜AB 面射出棱镜时，不改变方向，应为4、5、6中的任意一条。选项B 正确。 例题2 如图1 所示，放在空气中折射率为n 的平行玻璃砖，表面M 和N 平行，P ，Q 两个面相互平行且与M ，N 垂直。一束光射到表面M 上（光束不与M 平行），则： 规律：沿直线传播 小孔成像 本影和半影 日食和月食 现象 同一均匀介质中 光的波粒二象性 光谱 电磁说 光子说 电磁波速为c 能在真空中传播 波动说 光电效应 干涉、衍射 微粒说 波动说 直进、反射、折射 反射、折射 光的本性 几何光学 反射定律 平面镜 球面镜 反射定律的应用 光的反射 两面平行的玻璃砖 棱镜 折射定律 光的色散 全反射 折射定律的应用 光的折射 在两种介质的界面 光学 高考物理光学知识点之物理光学知识点总复习附答案 一、选择题 1．以下列出的电磁波中，频率最高的是（） A．无线电波 B．红外线 C．X射线 D． 射线 2．如图所示是利用薄膜干涉检查平整度的装置，同样的装置也可以用于液体折射率的测定．方法是只需要将待测液体填充到两平板间的空隙（之前为空气）中，通过比对填充后的干涉条纹间距d′和填充前的干涉条纹间距d就可以计算出该液体的折射率．已知空气的折射率为1．则下列说法正确的是（） A．d′ A．在电磁波谱中，紫外线的热效应好 B．天空是亮的原因是大气对阳光的色散 C．天空呈蓝色的原因是大气对波长短的光更容易散射 D．晚霞呈红色的原因是蓝光和紫光大部分被散射掉了 6．两束单色光Ⅰ、Ⅱ从水下同一位置同一方向射向水面，只产生两束光线，光路图如图所示，则 A．两束光在水中传播时，光束Ⅱ的速度大于光束Ⅰ的速度 B．两束光在水中传播时波长一样 C．两束光线通过同一小孔时，光线Ⅰ的衍射现象更明显 D．光束Ⅰ从水中到空气中频率变大 7．关于电磁场和电磁波理论，下面几种说法中正确的是 A．在电场的周围空间一定产生磁场 B．任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场 C．振荡电场在周围空间产生振荡磁场 D．交替产生的电磁场形成电磁波，只能在大气中传播 8．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是() A．在电场的周围，一定存在着由它激发的磁场 B．变化的磁场在周围空间一定能形成电磁波 C．赫兹通过实验证实了电磁波的存在 D．无线电波的波长小于可见光的波长 9．下列说法正确的是() A．电磁波在真空中以光速c传播 B．在空气中传播的声波是横波 C．光需要介质才能传播 D．一束单色光由空气进入水中，传播速度和频率都改变 10．下列现象中，属于光的色散现象的是（） A．雨后天空出现彩虹 B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹 C．海市蜃楼现象 D．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹 11．下图为双缝干涉的实验示意图，光源发出的光经滤光片成为单色光，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹．若要使干涉条纹的间距变大，在保证其他条件不变的情况下，可以高三物理光学
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