专题九 光学 电磁波 相对论简介 - 图文

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金太阳新课标资源网化学学科高三年级

第二轮复习讲义（新课标）

专题九 光学 电磁波 相对论简介

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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 一、专题解读

光学部分由几何光学的光的反射和折射与物理光学的光的波动性和粒子性四个部分组成，其中光的反射、折射要求属Ⅱ级要求，高考热点多集中在光的折射与全反射、光的干涉、衍射等。电磁波和相对论考查相对较少。

本部分高考试题以选择、实验和计算等形式出现，复习过程中，应以教材内容为依据，强化基础知识记忆理解、对Ⅱ级要求的考点注意作图、计算题的分析求解。

二、备考策略

本专题的复习要熟练掌握的几点是：1、光的折射及折射定律、全反射；2、光的干涉、衍射、光的偏振；3、电磁波谱等考点，高考都可能进行考查。复习过程中要对折射定律、全反射给予足够重视，复习中要注意知识间的联系，加强迁移应用，培养综合能力。

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要点梳理

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一、光的折射 （2）决定因素：折射率由介质本身性质决定， 与入射角的大小无关。 1、折射率：光从真空射入某种介质，入射角（3）实验证明：（c表示光在真空中的速度，v的正弦跟折射角的正弦之比，叫做介质的折射率。 表示光在介质中的速度）。

注意：折射率n?1

sin?1（1）定义式：n?：?1表示真空中光

sin?22、全反射和临界角

（1）全反射条件：光线从光密介质射向光疏

线与法线的夹角，?2表示介质中光线与法线的夹

介质，且入射角大于或等于临界角。

角，如图所示。 （2）临界角公式：光线从某种介质射向真空

（或空气）时的临界角为C，则nsi C?1n?vc。

【特别提醒】

①在遇到光由光密介质射入光束介质作光路图时，必须注意是否发生了全反射。若入射角小于

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金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com 临界角，要同时画出反射光线和折射光线；若反射角大于或等于临界角，则只画反射光线，不能再画折射光线，同时要注意光线的虚实及箭头等； ②折射率、全反射、临界角的分析与计算是高考的热点，预计高考选做部分中将出现以生产生活中的光现象为背景的计算题。 二、棱镜与光的色散 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。入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折。 区域使得“振动”加强，出现亮条纹；某些区域使得振动减弱，出现暗条纹。振动加强和振动减弱的区域相互间隔，出现明暗相间条纹的现象，这种现象叫光的干涉现象。 （2）产生稳定干涉的条件：两列波频率相同，相差恒定。 （3）双缝干涉 ①双缝作用：将一束光分成两束（分光法），获得相干光。 ②条纹间距公式：?x?③亮暗条纹的条件： 亮纹：光的路程差r2?r1??k?（k?0、1、2?） ?（2k?1）暗纹：光的路程差r2?r1??2Ld 注意：红光偏折最小，紫光偏折最大。 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oo射棱镜的作用在射出后偏转90或180（如图所示）。 ? 3、平行玻璃砖：当光线从上表面入射，从下表面射出时，其特点是：（1）射出光线和入射光线平行；（2）射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；（3）可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。 （k?0、1、2?） （4）薄膜干涉现象： ①形成：光照到薄膜上，由薄膜前、后表面反射的两列光波叠加而成。 ②条纹：劈形薄膜干涉可产生平行相间条纹。 ③应用：增透膜、利用光的干涉检查平整度。 【特别提醒】 ①薄膜干涉中，同一级条纹上各点膜的厚度相同，条纹弯曲说明膜的厚度发生变化。 ②由于发光过程的量子性，任何两个独立的光源都不可能发生干涉现象，只有采用“特殊”的分光方法，将一束光分为两束，才能获得相干光。 2、光的衍射现象 ①定义：光的衍射现象是光离开直线路径而绕到障碍物阴影里的现象。 4、全反射的重要应用：光导纤维 三、光的波动性 1、光的干涉 （1）定义：两列波在相遇的叠加区域，某些金太阳教育版权所有 侵权必究

第 3 页 共 13 页 金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com

金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com ②发生明显衍射现象的条件：障碍物(或孔)的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。 ③几种衍射现象 Ⅰ、单缝衍射：中央明而亮的条纹，两侧对称排列强度减弱，间距变窄的条纹。 Ⅱ、圆孔衍射：明暗相间不等距的圆环，（与牛顿环有区别的） Ⅲ、泊松亮斑：当光照到不透光的极小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑。当形成泊松亮斑时，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。 ④双缝干涉和单缝衍射现象的区别 双缝 干涉 单缝 衍射 光强度的分布 各亮条纹的强度差相同 中央亮纹光强度大，随条纹级数的增加，强度衰减 中央条纹特别条纹的宽度 本质 条纹间距均匀 光 波 的 宽，两侧较窄 叠 加 光。 四、光学实验 1、实验：测定玻璃的折射率 （1）实验原理 用插针法确定出射光线，找出跟入射光线相应的折射光线，用量角器测出入射角i和折射角?；根据折射定律即可计算出玻璃的折射率：n?sinisin? （2）注意事项 ①玻璃砖要厚，用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃毛面或棱，严禁用玻璃砖当尺子画界面； ②入射角应在15°到75°之间； ③大头针要竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一些，以减少确定光路方向时造成的误差； ④玻璃砖的折射面要画准； ⑤由于要多次改变入射角重复实验，所以入射光线与出射光线要一一对应编号，以免混乱。 2、用双缝干涉测光的波长 （1）实验原理 单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮（暗）纹间的距离?x与双缝间的距离d、双缝到屏的距离L、单色光的波长 （5）光的偏振 ①横波只沿某个特定方向振动，这种现象叫做波的偏振。只有横波才有偏振现象。 ②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0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。 ?之间满足??d??xL ③应用：立体电影、照相机的镜头、消除车灯的眩光等。 【特别提醒】除了直接从光源发出的光是自然 （2）实验器材 双缝干涉仪----即：光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双逢、遮光筒、毛玻璃屏、金太阳教育版权所有 侵权必究

第 4 页 共 13 页 金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com

金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com 测量头、刻度尺 六、电磁波谱 1、按电磁波的波长或频率大小的顺序排列成谱，叫电磁波谱。按波长从长到短的顺序排列，依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、?射线。 2、电磁波谱的分析应用 电磁波谱 无线电波 特征 波动性强，易发生衍射 热效应 引起视觉 化学效应、荧光效应、能杀菌 贯穿本领强 贯穿本领最强 应用 无线电技术 红外线遥感 照明、摄影 医用消毒、防伪 检查、医用透视 工业探伤、医用治疗 【特别提醒】使分划板中心刻线对齐某亮条纹中央，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2；并记下两次测量时移过的条纹数n，则相邻两亮条纹间距?x?|a2?a1n|。 红外线 可见光 紫外线 （3）注意事项 ①双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒，测量头等元件。 ②滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸或干净软片轻轻擦去。 ③安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行。 ④光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。 ⑤调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴线所致，干涉条纹不清晰一般主要原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节。 五、电磁场与电磁波 1、麦克斯韦电磁场理论的要点 （1）变化的磁场产生电场 （2）变化的电场产生磁场 (3）变化的磁场和变化的电场互相联系着，形成一个不可分离的统一体——电磁场。 2、电磁波的发射、传播和接收 （1）有效发射电磁波的条件：高频、开放电路。 （2）发射过程：调制（调幅、调频）；发射；调谐；解调（检波）。 3、磁波的应用：（1）电视技术；（2）雷达 x射线 ?射线 七、相对论简介 1、伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的。 2、狭义相对论的两个基本假设： （1）狭义相对性原理：在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的。 （2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。 3、时间和空间的相对性： （1）“同时”的相对性：“同时”是相对的。在一个参考系中看来“同时”的，在另一个参考系中却可能“不同时”。 （2）长度的相对性：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小。即 v2l?l01?() c式中l是与杆相对运动的人观察到的杆长，l0 是与杆相对静止的人观察到的杆长。 金太阳教育版权所有 侵权必究

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