高考物理二轮复习专题五光学热学近代物理初步第12讲光学课件（54页PPT）

(共54张PPT)
[复习目标]
1.理解光的折射、全反射、光的干涉及衍射等基本概念。
2.会分析处理光的折射定律、全反射规律、光的干涉图样及规律等问题。
3.熟练掌握光的折射定律、全反射规律与几何知识的综合应用。
3.光的折射问题的分析思路
(1)根据题意画出正确的光路图。
(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系,注意入射角、折射角均以法线为标准。
(3)利用折射定律、折射率公式求解。
(4)注意折射现象中光路的可逆性。
A
解析　(1)作出光路图如图所示。
1.解答光的全反射问题的两个技巧
(1)解答全反射类问题时,要抓住发生全反射的两个条件:
①光必须从光密介质射入光疏介质;
②入射角大于或等于临界角。
(2)利用好光路图中的临界光线,准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键,且在作光路图时尽量与实际相符。
2.解答光的全反射问题的四点提醒
(1)明确哪种是光密介质、哪种是光疏介质。同一种介质,相对于其他不同的介质,可能是光密介质,也可能是光疏介质。
(2)如果光线从光疏介质进入光密介质,则无论入射角多大,都不会发生全反射现象。
(3)光的反射、折射和全反射现象,光路均是可逆的。
(4)当光射到两种介质的界面上时,往往同时发生光的折射和反射现象,但在全反射现象中,只发生反射,不发生折射。
ABC
A
考向3　全反射定律在科技中的应用
[例5]　(2025·云南卷)用光学显微镜观察样品时,显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底部中心位置O点的样品等效为点光源,为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射,可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充,如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为1.5,盖玻片厚度d=2.0 mm,盖玻片与物镜的间距h=0.20 mm,不考虑光在盖玻片中的多次反射,取真空中光速c=3.0×108 m/s,π=3.14。
(1)求未滴油时,O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积(结果保留两位有效数字);
(2)滴油前后,光从O点传播到物镜的最短时间分别为t1、t2,求t2-t1(结果保留两位有效数字)。
答案　(1)1.0×10-5 m2　(2)3.3×10-13 s
2.区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法
(1)根据条纹的宽度区分:双缝干涉条纹的宽度相同,而单缝衍射的条纹,中央亮条纹最宽,两侧的亮条纹逐渐变窄。
(2)根据亮条纹的亮度区分:双缝干涉条纹,从中央亮条纹往两侧亮度变化很小,而单缝衍射条纹中央亮条纹最亮,两侧的亮条纹逐渐变暗。
[例6]　(2025·北京卷)下列现象属于光的衍射的是(　　)
A.雨后天空出现彩虹
B.通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹
C.肥皂膜在日光照射下呈现彩色
D.水中的气泡看上去特别明亮
B
解析　雨后彩虹是阳光在雨滴中发生折射、反射和色散形成的,属于光的色散现象,故A不符合题意;通过狭缝观察日光灯出现彩色条纹,是光绕过狭缝边缘产生的衍射现象,故B符合题意;肥皂膜彩色条纹是光在薄膜前后表面反射后发生干涉形成的,属于薄膜干涉,故C不符合题意;水中气泡明亮是由于光从水进入气泡时发生了全反射,使得更多光线进入人眼,故D不符合题意。故选B。
[例7]　如图甲所示为牛顿环装置示意图,将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上,用单色光照射透镜与玻璃板,就可以观察到一些明暗相间的同心圆环,如图乙所示。如果将下方的玻璃平板换成凸面朝上的平凸透镜,如图丙,则观察到的条纹可能是(　　)
B
解析　凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个空气薄膜,当竖直向下的平行光射向平凸透镜时,尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉。同一半径的圆环处的空气膜厚度相同,上、下表面反射光程差相同,因此使干涉图样呈圆环状。若将下方的玻璃平板换成凸面朝上的平凸透镜,即对应图乙同一亮环,这一厚度要内移,对应的牛顿亮环的半径变小,其他环半径依次变小,所以圆环半径要变小,环更密,故选B。
[例8]　(多选)(2025·陕晋青宁卷)在双缝干涉实验中,某实验小组用波长为440 nm的蓝色激光和波长为660 nm的红色激光组成的复合光垂直照射双缝,双缝间距为0.5 mm,双缝到屏的距离为500 mm,则屏上(　　)
A.蓝光与红光之间能发生干涉形成条纹
B.蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小
C.距中央亮条纹中心1.32 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠
D.距中央亮条纹中心1.98 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠
BC
[基础巩固练]
1.(2025·山东卷)用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝S1、S2关于OO'轴对称,光屏垂直于OO'轴放置。将偏振片P1垂直于OO'轴置于双缝左侧,单色平行光沿OO'轴方向入射在屏上观察到干涉条纹,再将偏振片P2置于双缝右侧,P1、P2透振方向平行。保持P1不动,将P2绕OO'轴转动90°的过程中,关于光屏上的干涉条纹,下列说法正确的是(　　)
A.条纹间距不变,亮度减小
B.条纹间距增大,亮度不变
C.条纹间距减小,亮度减小
D.条纹间距不变,亮度增大
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2.(2025·黑吉辽蒙卷)如图,利用液导激光技术加工器件时,激光在液束流与气体界面发生全反射。若分别用甲、乙两种液体形成液束流,甲的折射率比乙的大,则(　　)
A.激光在甲中的频率大
B.激光在乙中的频率大
C.用甲时全反射临界角大
D.用乙时全反射临界角大
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3.(2025·北京卷)“姑苏城外寒山寺,夜半钟声到客船。”除了夜深人静的原因,从波传播的角度分析,特定的空气温度分布也可能使声波传播清明致远。声波传播规律与光波在介质中传播规律类似。类比光线,用“声线”来描述声波的传播路径。地面上方一定高度S处有一个声源,发出的声波在空气中向周围传播,声线示意如图(不考虑地面的反射)。已知气温越高的地方,声波传播速度越大。下列说法正确的是(　　)
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A.从M点到N点声波波长变长
B.S点气温低于地面
C.忽略传播过程中空气对声波的吸收,则从M点到N点声音不减弱
D.若将同一声源移至N点,发出的声波传播到S点一定沿图中声线NMS
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4.(2025·山东济南一模)如图所示,两块玻璃板左端搭在一起,右端夹住一金属小球,使两玻璃板间形成一楔形薄空气膜。小球直径会随着温度的升高而增大,玻璃板受温度的影响忽略不计。现用激光垂直照射玻璃板的上表面,会观察到明暗相间的干涉条纹。当温度逐渐升高时(　　)
A.干涉条纹的间距变小,条纹向左移动
B.干涉条纹的间距变小,条纹向右移动
C.干涉条纹的间距变大,条纹向左移动
D.干涉条纹的间距变大,条纹向右移动
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解析　当温度逐渐升高,小球直径会随着温度的升高而增大,空气膜的劈角变大,空气膜厚度差等于半个波长的位置距离变小,所以相邻亮条纹间距应变小,条纹向左移动。故选A。
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[能力提升练]
6.有两种透明物质甲、乙,知道其中一种为玻璃,另一种为水晶。某同学利用图示装置根据光的干涉原理对甲、乙两种物质进行鉴别,该同学上网查得水晶的折射率略大于玻璃的折射率,他先后把透明物质甲和乙放置在双缝和屏幕之间(充满之间的区域),通过单缝S0的某种单色光经过双缝S1、S2后在屏幕上形成明暗相间的条纹,测得两相邻亮条纹的间距分别为x甲和x乙,且x甲4
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A.透明物质甲为水晶
B.光在甲中的传播速度大于在乙中的传播速度
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7.(多选)(2025·四川卷)某款国产手机采用了一种新型潜望式摄像头模组。如图所示,模组内置一块上下表面平行(θ<45°)的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射,经过三次全反射后平行于入射光射出。则(　　)
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CD
A.可以选用折射率为1.4的光学玻璃
B.若选用折射率为1.6的光学玻璃,θ可以设定为30°
C.若选用折射率为2的光学玻璃,第二次全反射入射角可能为70°
D.若入射光线向左移动,则出射光线也向左移动
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9.(2025·四川成都三模)冰雕展上,厚厚的冰墙内安装有LED光源,冰墙表面平整而光滑,光源可视为点光源。小明想测量光源到墙面的距离h及冰的折射率n,设计了如下实验:如图甲所示,将半径为r的圆形纸片贴在墙面上,圆心正对光源。用白纸板做屏,平行墙面从纸片处向后移动,当屏上黑影的半径等于2r时,测出屏到墙面的距离d,换用不同半径的纸片重复上述实验,得到多组数据,在坐标纸上画出d2-r2图如图乙所示,直线横截距为a,纵截距为b,则(　　)
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