【考綱知識梳理】
一、光的折射及折射率
1、 光的折射
（1）折射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象．
（2）折射定律：
①內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比.
②表達(dá)式： ,式中n12是比例常數(shù).
③光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的.
2、 折射率
（1）定義：光從真空射入某種介質(zhì),入射角的正弦跟折射角的正弦之比,叫做介質(zhì)的折射率．注意：指光從真空射入介質(zhì)．
（2）公式：n=sini/sinγ ，折射率總大于1．即n＞1．
（3）各種色光性質(zhì)比較：紅光的n最小，ν最小，在同種介質(zhì)中（除真空外）v最大，λ最大，從同種介質(zhì)射向真空時(shí)全反射的臨界角C最大，以相同入射角在介質(zhì)間發(fā)生折射時(shí)的偏折角最�。ㄗ⒁鈪^(qū)分偏折角和折射角）。
（4）兩種介質(zhì)相比較，折射率較大的叫光密介質(zhì)，折射率較小的叫光疏介質(zhì)．
二、全反射
1．全反射現(xiàn)象：光照射到兩種介質(zhì)界面上時(shí)，光線全部被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象．
條件：光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于或等于臨界角．
2．臨界角公式：光線從某種介質(zhì)射向真空（或空氣）時(shí)的臨界角為C，則sinC=1/n=v/c
色散現(xiàn)象nvλ(波動性)衍射C臨干涉間距γ (粒子性)E光子光電效應(yīng)
紅
黃
紫小
大大
小大 (明顯)
小 (不明顯)容易
難小
大大
小小 (不明顯)
大 (明顯)小
大難
易
三 、光的干涉現(xiàn)象
1、 兩列波在相遇的疊加區(qū)域，某些區(qū)域使得“振動”加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋；某些區(qū)域使得振動減弱，出現(xiàn)暗條紋。振動加強(qiáng)和振動減弱的區(qū)域相互間隔，出現(xiàn)明暗相間條紋的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象叫光的干涉現(xiàn)象。
2、 產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：
兩列波頻率相同，振動步調(diào)一致(振動方向相同)，相差恒定。兩個(gè)振動情況總是相同的波源，即相干波源
（1）.產(chǎn)生相干光源的方法（必須保證 相同）。
①利用激光 (因?yàn)榧す獍l(fā)出的是單色性極好的光)；
②分光法(一分為二)：將一束光分為兩束頻率和振動情況完全相同的光。(這樣兩束光都來源于同一個(gè)光源,頻率必然相等)
下面4個(gè)圖分別是利用雙縫、利用楔形薄膜、利用空氣膜、利用平面鏡形成相干光源的示意圖
點(diǎn)(或縫)光源分割法：楊氏雙縫(雙孔)干涉實(shí)驗(yàn)；利用反射得到相干光源：薄膜干涉
利用折射得到相干光源：
（2）．雙縫干涉的定量分析
如圖所示，縫屏間距L遠(yuǎn)大于雙縫間距d，O點(diǎn)與雙縫S1和S2等間距，則當(dāng)雙縫中發(fā)出光同時(shí)射到O點(diǎn)附近的P點(diǎn)時(shí)，兩束光波的路程差為 δ=r2－r1；由幾何關(guān)系得：r12=L2+(x－ )2， r22=L2+(x+ )2.
考慮到 L》d 和 L》x，可得 δ= .若光波長為λ，
①亮紋：則當(dāng)δ=±kλ(k=0,1,2,…) 屏上某點(diǎn)到雙縫的光程差等于波長的整數(shù)倍時(shí)，兩束光疊加干涉加強(qiáng)；
②暗紋：當(dāng)δ=±(2k－1) (k=0,1,2,…)屏上某點(diǎn)到雙縫的光程差等于半波長的奇數(shù)倍時(shí)，兩束光疊加干涉減弱，
據(jù)此不難推算出： (1)明紋坐標(biāo) x=±k λ (k=0，1，2，…） (2)暗紋坐標(biāo) x=±(2k－1) ? (k=1，2，…）
測量光波長的方法 (3)條紋間距[相鄰亮紋(暗紋)間的距離] △x= λ. (縫屏間距L，雙縫間距d)
用此公式可以測定單色光的波長。則出n條亮條紋(暗)條紋的距離a,相鄰兩條亮條紋間距
用白光作雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),由于白光內(nèi)各種色光的波長不同,干涉條紋間距不同,所以屏的中央是白色亮紋,兩邊出現(xiàn)彩色條紋。
結(jié)論：由同一光源發(fā)出的光經(jīng)兩狹縫后形成兩列光波疊加產(chǎn)生．
①當(dāng)這兩列光波到達(dá)某點(diǎn)的路程差為波長的整數(shù)倍時(shí)，即δ=kλ，該處的光互相加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋；
②當(dāng)?shù)竭_(dá)某點(diǎn)的路程差為半波長奇數(shù)倍時(shí)，既δ= ，該點(diǎn)光互相消弱，出現(xiàn)暗條紋；
③條紋間距與單色光波長成正比． (∝λ)，
所以用單色光作雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，屏的中央是亮紋，兩邊對稱地排列明暗相同且間距相等的條紋
用白光作雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，屏的中央是白色亮紋，兩邊對稱地排列彩色條紋，離中央白色亮紋最近的是紫色亮紋。
原因：不同色光產(chǎn)生的條紋間距不同，出現(xiàn)各色條紋交錯現(xiàn)象。所以出現(xiàn)彩色條紋。
將其中一條縫遮住：將出現(xiàn)明暗相間的亮度不同且不等距的衍射條紋
（3）．薄膜干涉現(xiàn)象：光照到薄膜上，由薄膜前、后表面反射的兩列光波疊加而成．劈形薄膜干涉可產(chǎn)生平行相間條紋，
兩列反射波的路程差Δδ,等于薄膜厚度d的兩倍，即Δδ=2d。 由于膜上各處厚度不同，故各處兩列反射波的路程差不等。 若：Δδ=2d=nλ(n=1,2…)則出現(xiàn)明紋。
Δδ=2d=(2n-1)λ/2(n=1,2…)則出現(xiàn)暗紋。
應(yīng)注意：干涉條紋出現(xiàn)在被照射面(即前表面)。后表面是光的折射所造成的色散現(xiàn)象。
單色光明暗相間條紋，彩色光出現(xiàn)彩色條紋。
薄膜干涉應(yīng)用：肥皂膜干涉、兩片玻璃間的空氣膜干涉、浮在水面上的油膜干涉、牛頓環(huán)、蝴蝶翅膀的顏色等。
光照到薄膜上，由膜的前后表面反射的兩列光疊加�？吹侥ど铣霈F(xiàn)明暗相間的條紋。
四、光的衍射。
1.光的衍射現(xiàn)象是光離開直線路徑而繞到障礙物陰影里的現(xiàn)象．
單縫衍射：中央明而亮的條紋，兩側(cè)對稱排列強(qiáng)度減弱，間距變窄的條紋。
圓孔衍射：明暗相間不等距的圓環(huán)，（與牛頓環(huán)有區(qū)別的）
2.泊松亮斑：當(dāng)光照到不透光的極小圓板上時(shí)，在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑。當(dāng)形成泊松亮斑時(shí)，圓板陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。
3.各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射。至使輪廓模糊不清，
4.產(chǎn)生明顯衍射的條件：
（1）障礙物(或孔)的尺寸可以跟波長相比，甚至比波長還小。(當(dāng)障礙物或孔的尺寸小于0.5mm時(shí)，有明顯衍射現(xiàn)象)
Δd≤300λ 當(dāng)Δd=0.1mm=1300λ時(shí)看到的衍射現(xiàn)象就很明顯了。
小結(jié)：光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結(jié)果，但存在明顯的區(qū)別：
（2）單色光的衍射條紋與干涉條紋都是明暗相間分布，但衍射條紋中間亮紋最寬，兩側(cè)條紋逐漸變窄變暗，
干涉條紋則是等間距，明暗亮度相同。
白光的衍射條紋與干涉條紋都是彩色的。
（3）意義：①干涉和衍射現(xiàn)象是波的特征：證明光具有波動性。λ大，干涉和衍射現(xiàn)明顯，越容易觀察到現(xiàn)象。
②衍射現(xiàn)象表明光沿直線傳播只是近似規(guī)律，當(dāng)光波長比障礙物小得多和情況下(條件)光才可以看作直線傳播。(反之)
③在發(fā)生明顯衍射的條件下，當(dāng)窄縫變窄時(shí)，亮斑的范圍變大，條紋間距離變大，而亮度變暗。
光的直進(jìn)是幾何光學(xué)的基礎(chǔ)，光的衍射現(xiàn)象并沒有完全否認(rèn)光的直進(jìn)，而是指出光的傳播規(guī)律受一定條件制約的， 任何物理規(guī)律都受一定條件限制。(光學(xué)顯微鏡能放大2000倍，無法再放大，再放大衍射現(xiàn)象明顯了。)
五、 光的偏振
橫波只沿某個(gè)特定方向振動，這種現(xiàn)象叫做波的偏振。只有橫波才有偏振現(xiàn)象。
根據(jù)波是否具有偏振現(xiàn)象來判斷波是否橫波，實(shí)驗(yàn)表明，光具有偏振現(xiàn)象，說明光波是橫波。
（1）自然光。太陽、電燈等普通光源直接發(fā)出的光，包含垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各個(gè)方向振動的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫自然光。自然光通過偏振片后成形偏振光。
（2）偏振光。自然光通過偏振片后，在垂直于傳播方向的平面上，只沿一個(gè)特定的方向振動，叫偏振光。自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，如果光的入射方向合適，使反射和折射光之間的夾角恰好是90°，這時(shí)，反射光和折射光就都是偏振光，且它們的偏振方向互相垂直。我們通�？吹降慕^大多數(shù)光都是偏振光。除了直接從光源發(fā)出的光外。
偏振片(起偏器)由特定的制成，它上面有一個(gè)特殊方向(透振方向)只有振動方向和透振方向平行的光波才能通過偏振片。
（3）只有橫波才有偏振現(xiàn)象。光的偏振也證明了光是一種波，而且是橫波。
各種電磁波中電場E的方向、磁場B的方向和電磁波的傳播方向之間，兩兩互相垂直。
（4）光波的感光作用和生理作用主要是由電場強(qiáng)度E引起的，因此將E的振動稱為光振動。
（5）應(yīng)用：立體電影、照相機(jī)的鏡頭、消除車燈的眩光等。
【要點(diǎn)名師透析】
類型一 折射定律及折射率的應(yīng)用
【例1】如圖所示，真空中有一個(gè)半徑為R，折射率為n= 的透明玻璃球。一束光沿與直徑成θ0=45°角的方向從P點(diǎn)射入玻璃球，并從Q點(diǎn)射出，求光線在玻璃球中的傳播時(shí)間。
解析：設(shè)光線在玻璃球的折射角為θ，由折射定律得
解得：θ=30°
由幾何知識可知光線在玻璃球中路徑的長度為
L=2Rcosθ=
光在玻璃的速度為v=
光線在玻璃球中的傳播時(shí)間t=
類型二 光的折射、全反射的綜合應(yīng)用
【例2】如圖所示，一棱鏡的截面為直角三角形ABC，∠A＝30°,斜邊AB＝a，棱鏡的折射率為n= .在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線以45°的入射角從AC邊的中點(diǎn)M射入棱鏡．畫出光路圖，并求光線從棱鏡射出的點(diǎn)的位置(不考慮光線沿原路返回的情況)．
【詳解】設(shè)入射角為i，折射角為r，由折射定律得 ①
由已知條件及①式得r=30° ②
如果入射光線在法線的右側(cè)，光路圖如圖所示，設(shè)出射點(diǎn)為F，由幾何關(guān)系可得∠AFM＝90°
AF= ③
即出射點(diǎn)在AB邊上離A點(diǎn) 的位置.
如果入射光線在法線的左側(cè)，光路圖如圖所示．設(shè)折射光線與AB的交點(diǎn)為D．
由幾何關(guān)系可知，在D點(diǎn)的入射角θ＝60° ④
設(shè)全反射的臨界角為θC，則 ⑤
由⑤和已知條件得θC=45° ⑥
因此，光在D點(diǎn)發(fā)生全反射．
設(shè)此光線的出射點(diǎn)為E，由幾何關(guān)系得∠DEB=90°BD=a-2AF ⑦
BE=DBsin30° ⑧
聯(lián)立③⑦⑧式得BE= a
即出射點(diǎn)在BC邊上離B點(diǎn) a的位置．
類型三 雙縫干涉和薄膜干涉的應(yīng)用
【例3】(2011?南京模擬)用某一單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),已知雙縫間距離為0.25 mm,在距離雙縫為1.2 m處的光屏上,測得5條亮紋間的距離為7.5 mm.
(1)求這種單色光的波長.
(2)若用這種單色光照射到增透膜上,已知增透膜對這種光的折射率為1.3,則增透膜的厚度應(yīng)取多少?
【詳解】
類型四 光的偏振現(xiàn)象
【例4】奶粉的碳水化合物 (糖)的含量是一個(gè)重要指標(biāo)，可以用“旋光法”來測量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量.偏振光通過糖的水溶液后，偏振方向會相對于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α的值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將α的測量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測樣品的含糖量了.如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動B，使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，然后將被測樣品P置于A、B之間.
(1)偏振片A的作用是什么？
(2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種______ .
(3)以下說法中正確的是( )
A.到達(dá)O處光的強(qiáng)度會明顯減弱
B.到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會明顯減弱
C.將偏振片B轉(zhuǎn)動一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最大，偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于α
D.將偏振片A轉(zhuǎn)動一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最大，偏振片A轉(zhuǎn)過的角度等于α
【答案】(1)自然光源發(fā)出的光不是偏振光，但當(dāng)自然光經(jīng)過偏振片后就變成了偏振光，因此偏振片A的作用是把自然光變成偏振光.
(2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種橫波.
(3)因?yàn)锳、B的透振方向一致，故A、B間不放糖溶液時(shí)，自然光通過偏振片A后變成偏振光，通過B后到O.當(dāng)在A、B間加上糖溶液時(shí)，由于溶液的旋光作用，使通過A的偏振光的振動方向轉(zhuǎn)動了一定角度，使通過B到達(dá)O的光的強(qiáng)度不是最大，但當(dāng)B轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，恰好使透振方向與經(jīng)過糖溶液后的偏振光的振動方向一致時(shí)，O處光強(qiáng)又為最強(qiáng)，故B的旋轉(zhuǎn)角度即為糖溶液的旋光度.若偏振片B不動而將A旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，再經(jīng)糖溶液旋光后光的振動方向恰與B的透振方向一致，則A轉(zhuǎn)過的角度也為α，故選項(xiàng)A、C、D正確.
【感悟高考真題】
1.（2011?四川理綜?T15）下列說法正確的是
A 甲乙在同一明亮空間，甲從平面鏡中看見乙的眼睛時(shí)，乙一定能從鏡中看見甲的眼睛
B 我們能從某位置通過固定的任意透明的介質(zhì)看見另一側(cè)的所有景物
C 可見光的傳播速度總是大于電磁波的傳播速度
D 在介質(zhì)中光總是沿直線傳播
【答案】選A.
【詳解】根據(jù)反射定律和光路可逆知A正確；由于透明介質(zhì)的形狀、厚薄未定，根據(jù)折射定律可知B錯；光也是一種電磁波，在真空中二者的速度一樣，C錯；由折射定律可知，在非均勻介質(zhì)中，光可以不沿延直線傳播.
2.（2011?大綱版全國?T16）雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹。設(shè)水滴是球形的，圖中的圓代表水滴過球心的截面，入射光線在過此截面的平面內(nèi)，a、b、c、d代表四條不同顏色的出射光線，則它們可能依次是
A.紫光、黃光、藍(lán)光和紅光
B. 紫光、藍(lán)光、黃光和紅光
C.紅光、藍(lán)光、黃光和紫光
D. 紅光、黃光、藍(lán)光和紫光
【答案】選B
【詳解】第一次折射時(shí)，把水珠看做三棱鏡，向下偏折程度最大的光線一定是紫光，偏折程度最小的是紅光，故第二次折射后，從圖上可看出紫光是a.，紅光是d，所以正確答案是B.
3.（2011?重慶理綜?T18）在一次討論中，老師問道：“假如水中相同深度處有a、b、c三種不同顏色的單色點(diǎn)光源，有人在水面上方同等條件下觀測發(fā)現(xiàn)，b 在水下的像最深，c照亮水面的面積比a的大。關(guān)于這三種光在水中的性質(zhì)，同學(xué)們能做出什么判斷？”有同學(xué)回答如下：
①c光的頻率最大 ②a光的傳播速度最小
③b光的折射率最大 ④a光的波長比b光的短
根據(jù)老師的假定，以上回答正確的是
A. ①② B. ①③
C. ②④ D. ③④
【答案】選C.
【詳解】折射率越大，在水中的像看起來就越淺，b 在水下的像最深，說明b光的折射率最��；c照亮水面的面積比a的大，說明c光的臨界角大于a光的臨界角，則c光的折射率小于a光的折射率，這樣就能判斷出三種光的折射率大小關(guān)系是 ，所以a、b、c相當(dāng)于紫、綠、紅三種色光，這樣，就能十分簡單斷定選項(xiàng)C正確.
4.（2011?上海高考物理?T21）如圖，當(dāng)用激光照射直徑小于激光束的不透明圓盤時(shí)，在圓盤后屏上的陰影中心出現(xiàn)了一個(gè)亮斑。這是光的 (填“干涉”、“衍射”或“直線傳播”)現(xiàn)象，這一實(shí)驗(yàn)支持了光的 (填“波動說"、“微粒說"或“光子說")。
【答案】衍射，波動說
【詳解】圓盤后屏上的陰影中心出現(xiàn)了一個(gè)亮斑，一定不是光的直線傳播現(xiàn)象造成的，是光在傳播過程中繞過障礙物的現(xiàn)象，屬于光的衍射，衍射是波的特性，所以這一實(shí)驗(yàn)支持了光的波動說
5．（2010?重慶?20）如題20圖所示，空氣中有一折射率為 的玻璃柱體，其橫截而是圓心角為90o,、半徑為R的扇形OAB、一束平行光平行于橫截面，以45o入射角射到OA上，OB不透光，若考慮首次入射到圓弧 上的光，則 上有光透出的部分的弧長為
A. 1/6 R
B. 1/4 R
C. .1/3 R
D. 5/12 R
【答案】B
【解析】根據(jù)折射定律， 可得光進(jìn)入玻璃后光線與豎直方向的夾角為30°。過O的光線垂直入射到AB界面上點(diǎn)C射出，C到B之間沒有光線射出；越接近A的光線入射到AB界面上時(shí)的入射角越大，發(fā)生全反射的可能性越大，根據(jù)臨界角公式 得臨界角為45°，如果AB界面上的臨界點(diǎn)為D，此光線在AO界面上點(diǎn)E入射，在三角形ODE中可求得OD與水平方向的夾角為180°-（120°+45°）=15°，所以A到D之間沒有光線射出。
由此可得沒有光線射出的圓弧對應(yīng)圓心角為90°-（30°+15°）=45°，為1/4 R。
6．（2010?全國卷Ⅰ?20）某人手持邊長為6cm的正方形平面鏡測量身后一棵樹的高度。測量時(shí)保持鏡面與地面垂直，鏡子與眼睛的距離為0.4m。在某位置時(shí)，他在鏡中恰好能夠看到整棵樹的像；然后他向前走了6.0 m，發(fā)現(xiàn)用這個(gè)鏡子長度的5/6就能看到整棵樹的像，這棵樹的高度約為
A．5.5m B．5.0m C．4.5m D．4.0m
【答案】B
【解析】如圖是恰好看到樹時(shí)的反射光路，由圖中的三角形可得
，即 。人離樹越遠(yuǎn)，視野越大，看到樹所需鏡面越小，同理有 ，以上兩式解得L=29.6m，H=4.5m。
【命題意圖與考點(diǎn)定位】平面鏡的反射成像，能夠正確轉(zhuǎn)化為三角形求解
7．（2010?北京?14）對于紅、黃、綠、藍(lán)四種單色光，下列表述正確的是
A.在相同介質(zhì)中，綠光的折射率最大B.紅光的頻率最高
C.在相同介質(zhì)中，藍(lán)光的波長最短D.黃光光子的能量最小
【答案】C
【解析】紅、黃、綠、藍(lán)四種單色光的頻率依次增大，光從真空進(jìn)入介質(zhì)頻率不變，B 錯。由色散現(xiàn)象同一介質(zhì)對頻率大的光有大的折射率，A錯。頻率大的光在真空中和介質(zhì)中的波長都小，藍(lán)光的波長最短，C正確。頻率大，光子能量大，D錯。
8．（2010?江蘇物理?12(B)）（1）激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特點(diǎn)，在科學(xué)技術(shù)和日常生活中應(yīng)用廣泛。下面關(guān)于激光的敘述正確的是
（A）激光是縱波
（B）頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長相同
（C）兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象
（D）利用激光平行度好的特點(diǎn)可以測量月球到地球的距離
（2）如圖甲所示，在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，激光的波長為5.30× m,屏上P點(diǎn)距雙縫 和 的路程差為7.95× m.則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是 （選填“明條紋”或“暗條紋”）�，F(xiàn)改用波長為6.30× m的激光進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將
（選填“變寬”、“變窄”、或“不變”。
（3）如圖乙所示，一束激光從O點(diǎn)由空氣射入厚度均勻的介質(zhì)，經(jīng)下表面反射后，從上面的A點(diǎn)射出。已知入射角為i ,A與O 相距l(xiāng),介質(zhì)的折射率為n,試求介質(zhì)的厚度d.
答案：
9.（ 2010?新課標(biāo)?33(1)）如圖，一個(gè)三棱鏡的截面為等腰直角 ABC， 為直角.此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，進(jìn)入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射.該棱鏡材料的折射率為_________.(填入正確選項(xiàng)前的字母)
A、 B、 C、 D、
答案：A
解析：根據(jù)折射率定義有， ， ，已知∠1=450∠2+∠3=900，解得：n=
10．（2010?海南物理?18(1)）一光線以很小的入射角 射入一厚度為d、折射率為n的平板玻璃，求出射光線與入射光線之間的距離（ 很小時(shí)． ）
【答案】
【解析】如圖，設(shè)光線以很小的入射角 入射到平板玻璃表面上的A點(diǎn)，折射角為 ，從平板玻璃另一表面上的B點(diǎn)射出。設(shè)AC為入射光線的延長線。由折射定律和幾何關(guān)系可知，它與出射光線平行。過B點(diǎn)作 ，交 于D點(diǎn)，則 的長度就是出射光線與入射光線之間的距離，由折射定律得
①
由幾何關(guān)系得 ②
③
出射光線與入射光線之間的距離為
④
當(dāng)入射角 很小時(shí)，有
由此及①②③④式得 ⑤
【考點(diǎn)模擬演練】
1．(2011?福建龍巖)如圖所示，a、b、c、d四個(gè)圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣．分析各圖樣的特點(diǎn)可以得出的正確結(jié)論是 ( )
A．a(chǎn)、b是光的干涉圖樣
B．c、d是光的干涉圖樣
C．形成a圖樣的光的波長比形成b圖樣光的波長短
D．形成c圖樣的光的波長比形成d圖樣光的波長短
【答案】A
【詳解】干涉條紋是等距離的條紋，因此，a、b圖是干涉圖樣，c、d圖是衍射圖樣，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤；由公式Δx＝Ldλ可知，條紋寬的入射光的波長長，所以a圖樣的光的波長比b圖樣的光的波長長，故C項(xiàng)錯誤；c圖樣的光的波長比d圖樣的光的波長長，故D項(xiàng)錯誤．
2.(2011?南通模擬)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,雙縫間的距離為d,雙縫到像屏的距離為l,調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置使得像屏上可以看到清晰的干涉條紋.關(guān)于干涉條紋的情況,下列敘述正確的是( )
A.若將像屏向左平移一小段距離,屏上的干涉條紋將變得不清晰
B.若將像屏向右平移一小段距離,屏上仍有清晰的干涉條紋
C.若將雙縫間距離d減小,像屏上的兩個(gè)相鄰明條紋間的距離變小
D.若將雙縫間距離d減小,像屏上的兩個(gè)相鄰暗條紋間的距離增大
【答案】選B、D.
【詳解】根據(jù) ,l變化,像屏上仍有清晰的干涉條紋,只是條紋間距發(fā)生變化,A錯誤,B正確.d減小時(shí),Δx變大,C錯誤,D正確.
3．(2011?河北唐山)酷熱的夏天，在平坦的柏油公路上你會看到在一定距離之外，地面顯得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎還能看到遠(yuǎn)處車、人的倒影．但當(dāng)你靠近“水面”時(shí)，它也隨你靠近而后退．對此現(xiàn)象正確的解釋是 ( )
A．出現(xiàn)的是“海市蜃樓”，是由于光的折射造成的
B．“水面”不存在，是由于酷熱難耐，人產(chǎn)生的幻覺
C．太陽輻射到地面，使地表溫度升高，折射率大，發(fā)生全反射
D．太陽輻射到地面，使地表溫度升高，折射率小，發(fā)生全反射
【答案】D
【詳解】酷熱的夏天地面溫度高，地表附近空氣的密度小，空氣的折射率下小上大，遠(yuǎn)處車、人反射的太陽光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)發(fā)生全反射．
4.光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用,下列說法正確的是( )
A.用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象
B.用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的衍射現(xiàn)象
C.在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的色散現(xiàn)象
D.光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象
【答案】選D.
【詳解】用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的薄膜干涉現(xiàn)象,A錯;用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的色散現(xiàn)象,B錯;在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象,C錯;光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象,D正確.
5．(2011?福建福州)下列說法正確的是 ( )
A．太陽光通過三棱鏡形成彩色光譜，這是光的干涉的結(jié)果
B．用光導(dǎo)纖維傳送圖像信息，這是光的衍射的應(yīng)用
C．瞇著眼睛看發(fā)光的燈絲時(shí)能觀察到彩色條紋，這是光的偏振現(xiàn)象
D．在照相機(jī)鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時(shí)水面下的景物，可使景像清晰
【答案】D
【詳解】太陽光通過三棱鏡形成彩色光譜，是由于不同色光在介質(zhì)中折射率不同產(chǎn)生的色散現(xiàn)象，A錯；用光導(dǎo)纖維傳送圖像信息是利用了光的全反射，B錯；瞇著眼睛看發(fā)光的燈絲時(shí)觀察到彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象，C錯；在照相機(jī)鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時(shí)水面下的景物，濾去了水面的反射光，使景像清晰，D對．
6.(2011?合肥模擬)如圖所示,P、Q是兩種透明材料制成的兩塊相同的直角梯形棱鏡,疊合在一起組成一個(gè)長方體,一束單色光從P的上表面射入,折射光線正好垂直通過兩棱鏡的界面,已知材料的折射率nP＜nQ,射到P上表面的光線與P上表面的夾角為θ,下列判斷正確的是( )
A.光線一定從Q的下表面射出
B.光線若從Q的下表面射出,出射光線與下表面的夾角一定等于θ
C.光線若從Q的下表面射出,出射光線與下表面的夾角一定大于θ
D.光線若從Q的下表面射出,出射光線與下表面的夾角一定小于θ
【解析】選D.由于沒有確定幾何尺寸,所以光線可能射向Q的右側(cè)面,也可能射向Q的下表面,A錯誤;當(dāng)光線射向Q的下表面時(shí),它的入射角與在P中的折射角相等,由于nP＜nQ,進(jìn)入空氣中的折射角大于進(jìn)入P上表面的入射角,那么出射光線與下表面的夾角一定小于θ,B、C錯誤，D正確.
7. (2011?廣東中山)如圖所示，紅色細(xì)光束a射到折射率為2的透明球表面，入射角為45°，在球的內(nèi)壁經(jīng)過一次反射后，從球面射出的光線為b，則入射光線a與出射光線b之間的夾角α為 ( )
A．30° B．45°
C．60° D．75°
【答案】A
【詳解】由折射定律有2＝sin 45°sin θ，得折射角θ＝30°.畫出光路圖，由幾何關(guān)系知，夾角α＝30°，A正確．
8.光熱轉(zhuǎn)換是將太陽光能轉(zhuǎn)換成其他物質(zhì)內(nèi)能的過程，太陽能熱水器就是一種光熱轉(zhuǎn)換裝置，它的主要轉(zhuǎn)換器件是真空玻璃管，這些玻璃管將太陽光能轉(zhuǎn)換成水的內(nèi)能.真空玻璃管上采用鍍膜技術(shù)增加透射光，使盡可能多的太陽光能轉(zhuǎn)化為_________，這種鍍膜技術(shù)的物理學(xué)依據(jù)是________.
【答案】內(nèi)能 光的干涉
【詳解】太陽能熱水器是把太陽光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置，玻璃管上采用鍍膜技術(shù)增加透射光，此鍍膜為增透膜，是利用了光的干涉原理.
9.(2011?蘇州模擬)如圖所示,在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,已知SS1=SS2,且S1、S2到光屏上P點(diǎn)的路程差Δs=1.5×10-6 m.
(1)當(dāng)S為λ=0.6 μm的單色光源時(shí),在P點(diǎn)處將形成_____條紋.
(2)當(dāng)S為λ=0.5 μm的單色光源時(shí),在P點(diǎn)處將形成 _____ 條紋.(均選填“明”或“暗”)
【答案】(1)暗 (2)明
【詳解】 (1)由題意，當(dāng)λ=0.6 μm時(shí)，Δs=2λ+ λ,為半波長的奇數(shù)倍,故P點(diǎn)為暗條紋.
(2)當(dāng)λ=0.5 μm時(shí),Δs=3λ,為波長的整數(shù)倍,故這時(shí)P點(diǎn)將形成明條紋.
10.登山運(yùn)動員在登雪山時(shí)要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長時(shí)間被紫外線照射，否則將會嚴(yán)重地?fù)p傷視力.有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對眼睛傷害的眼鏡.他選用的薄膜材料的折射率為n=1.5,所要消除的紫外線的頻率為ν=8.1×1014 Hz,
(1)他設(shè)計(jì)的這種“增反膜”所依據(jù)的原理是_________.
(2)這種“增反膜”的厚度是多少？
(3)請判斷以下有關(guān)薄膜干涉的說法正確的是( )
A.薄膜干涉說明光具有波動性
B.如果薄膜的厚度不同，產(chǎn)生的干涉條紋一定不平行
C.干涉條紋一定是彩色的
D.利用薄膜干涉也可以“增透”
【答案】(1)兩反射光疊加后加強(qiáng) (2)1.23×10-7 m
(3)A、D
【詳解】(1)為了減少進(jìn)入眼睛的紫外線，應(yīng)使入射光分別從該膜的前后兩個(gè)表面反射后形成的反射光疊加后加強(qiáng)，從而使透射的紫外線減弱.
(2)光程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)應(yīng)等于光在薄膜中的波長λ′的整數(shù)倍，即2d=Nλ′(N=1,2,…),因此，膜的厚度至少是紫外線在膜中波長的 .紫外線在真空中的波長是λ=c/ν=3.7×10-7 m.在膜中的波長是λ′=λ/n=2.47×10-7 m,故膜的厚度至少是1.23×10-7 m.
(3)干涉和衍射都證明光具有波動性，如果薄膜厚度均勻變化，則干涉條紋一定平行，白光的干涉條紋為彩色條紋，單色光的干涉條紋則為該色光顏色，當(dāng)膜的厚度為四分之一波長時(shí)，兩反射光疊加后減弱則會“增透”.
11. (2011?海南�？谀M)一束光波以45°的入射角，從AB面射入如圖所示的透明三棱鏡中，棱鏡折射率n＝2.試求光進(jìn)入AB面的折射角，并在圖上畫出該光束在棱鏡中的光路．
【答案】C＝45° 光路圖如下
【詳解】sin r＝sin in＝222＝12，r＝30°
由sin C＝1n＝22，得C＝45°.
光在AC面發(fā)生全反射，并垂直BC面射出．
12．如圖表示某雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)裝置，當(dāng)用波長為0.4μm的紫光做實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于像屏大小有限，屏上除中央亮條紋外，兩側(cè)只看到各有3條亮條紋，若換用波長為0.6μm的橙光做實(shí)驗(yàn)，那么該像屏上除中央條紋外，兩側(cè)各有幾條亮條紋？
【答案】2
【詳解】設(shè)用波長為0.4 μm的光入射，條紋寬度為Δx1，則Δx1＝ldλ1，屏上兩側(cè)各有3條亮紋，則屏上第三條亮紋到中心距離為3Δx1.
用0.6μm光入射，設(shè)條紋寬度為Δx2，則Δx2＝ldλ2，設(shè)此時(shí)屏上有x條亮紋，則有xΔx2＝3Δx1
∴x＝ldλ2＝3ldλ1
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