《第四章光.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章光.docx（11页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。
1、第四章光第一节光的折射1.光从真空斜射入某种介质发生折射时，折射光线、入射光线和 线处在同一平面3.当我们潜入游泳池底向上看时，既能看到池底的景象，又能看到池边岸上的人或物。前 一种情况是由于来自池底的光在水面处发生了,后一种情况是来自池边岸上的人AB5. 一束平行光射入玻璃中的球形气泡，图4-2中可能正确的是（）。I批注 lfj5J: B2022沪科版练习册4.1.56.光从空气斜射入另种介质，入射角为45.0。时，折射角是27.7%根据表中的信息推批注fj6:由=黑 =s；*； 1.52知,该介质可能是玻璃2022沪科版练习册4.1.6断介质的肿科_介质折射率金刚石2.42二氧化碳1.21
2、.8批注僭7|：如图所示，光由空气斜射入玻皤礴，7.在测量玻璃折射率”的实验中，入射光线和出射光线是由大头针的位置确定的。有同学发现，虽然各组同学所选的入射角不同，但是入射光线均与出射光线平行。试用光的折射定律证明之。如图4-3所示，若玻璃砖折射率为1.5,厚度d为5cm,入射角仇为30。的光线平行于纸面，进入玻璃砖后，从下表面出射。求入射光线延长线和折射光线间的I垂直距跳，光由玻璃礴斜射入空气，由光路可逆弭，盂也n,得仇=必，即入射光战与出射光统平行。由折射定律Sin仇=&tin,sift=.19.5,8.图44所示情境中发生了奇妙的隐身现象。将小烧杯置于相同材质和折射率的大烧杯入射光线的延
3、长线和折射光线间的垂直距离中。把色拉油逐渐倒入小烧杯，随着油从小烧杯中溢出，发现小烧杯似乎逐渐消失了。这一d00WBHAo光以一定角度射入不同折射率的介质中时，介质的折射率越大，偏离入射光的角度越大，折射角越小6 .由=喘=端端1.52知该介质可能是玻璃7 .如图16所示，光由空气斜射入玻璃砖，鬻=,光由玻璃砖斜射入空气，由光路sin(0-ft)=COSl95sin(30-19.50)m9.672022沪科版练习册4.1.7批注f8:2022沪科版练习W4.1.8可逆得，鬻=得仇=为，即入射光线与出射光线平行。由折射定律sinI=ASin必，SiM=噌=仇19.5。,入射光线的延长线和折射光线
4、间的垂直距离5=向sin(仇一例)=cosisin(30-19.5o)m9.67IO-3m8.色拉油的折射率约为1.5,与实验中所选烧杯玻璃的折射率接近，光从玻璃进入油和从油进入玻璃的偏折都不明显，几乎沿直线传播。因此，无法辨别出油中的玻璃烧杯。第二节全反射2022沪科版练习册4.2.1批注图10J:弱，强2022沪科版练习册4.2.2批注图11:如图所示1.当光从.介质射入.,介质时，如果入射角超过临界角，只能看到反射光的现象称为全反射现象。临界角C和介质折射率的关系堪2.光从某介质斜射入空气时，发生了全反射现象。若逐渐减小入射角，当入射角小于临界角后，会同时发生反射和折射，且反射光的亮度越
5、来越.。(均选填“强”或”嬲一，折射光的亮度越来越3.受季的公路路面被太阳晒得很热，越靠近地面温度越高，空气的折射率越小，斜向下射向地面的光会在近地面区域偏离原直线，在观察者看来路面就如水面一般图4-5(a),假如把靠近路面的空气简化为一定厚度内折射率不变的空气层，越靠近路面，这层空气的折射率越小。在图4-5(b)中画出光在靠近路面空气中的大致光路|困。4.光由折射率为1.33的水中射入空气的临界角是多少？解糅为何水中的气泡特别帆亮IL5.一个灯泡被安装在3.0m深的水池底部，向各个方向发光。水的折射率为1.33,则该灯泡在水面上形成的亮斑的直径为多少I?6.冰的折射率为1.31,计算光从冰射
6、入空Yr气的临界角Co若在极冷的环境下，用直径*j为IOem、长为Im的冰柱代替玻璃制作“冰纤”,使光在冰柱内沿图4-6所示路径传播,则入射角为惨少|?2022沪科版练习册423批注图12J:光由水射入空气时，临界角为arcsin而=483。与没有气泡时相比，光在水与气泡的界面处发生全反射，即有更多的光反射进入眼附，观察者感到水中的气泡特别亮.2022沪科版练习册4.2.4批注f13:如图所示，设当光到达A和A,及以外的区域发生全反射,则an:Sin而工48.8。.设灯泡形成的亮斑半径为X.则tan48.80=J3tan48.803.43m,则亮斑的直径为Ir=6.86m.2022沪科版练习册
7、4.2.5批注僭14:临界角C=arcsin49.8o.设入射角为,折射角为仇，根据图4-6和冰柱的尺寸,得tan优=竽=0.1.W5.7,由于90-ftC,得光在冰纤中发生全反射,由折射率=暇1.31,得入射角l7.5.2022沪科版练习册4.2.67.如图4-7所示，光以与界面夹角30.0的方向射入折射率为1.50的玻璃三棱柱AB边的I中点(1)画出光在玻璃中的传播路径，计算光从玻璃射入BC边的入射角.(2)判断光是否会穿过BC边，说明理由。批注图15):(I)如图19所示,设光从空气射入玻瑞的入射角为仇，折射角为私，光由玻坳射入空气的入射角为Oi,则=M.即=1.50,得Oi=35.3,
8、由三角形的内角和为180%得=24.7.8.有一种未知折射率的透明介质，如何利用折射定律测量光从该介质射入空气时发生全反射的临界角氏小|?9.智能雨刮器会在下雨时自动启动，并根据雨量的大小调节雨刮器的速度。图4-8为前挡风玻璃的横截面示意图。雨刮器的工作原理可做如下简化：激光光源P发出的光在玻璃内传播，在N处发生全反射后被接收器Q接收，下雨会导致Q处接收到的光照强度发生突然变化，从而启切雨刮器(1)为何不下雨时，激光光源P处发出的光在N处会发生全反射？(2)为何下雨时N处有积水会导致接收器Q接收到的光照强度发生突然变化？参考解答I.光密，光疏，w=4.光由水射入空气时，临界角为arcsin48
9、.8o与没有气泡时相比，光在水与气泡的界面处发生全反射,即有更多的光反射进入眼睛,观察者感到水中的气泡特别亮。5.如图18所示，设当光到达A和At及以外的区域发生全反射，则O=arcsin48.8%设灯泡形成的亮斑半(2)玻璃的临界角C=arcsin而=42。,即Oi。，得光在冰纤中发生全反射，由折射率=黑=1.31,得入射角仇之7.5。7 .(1)如图19所示，设光从空气射入玻璃的入射角为仇，折射角为仇，光由玻璃射入空气的入射角为仇,则黑=,即鬻=1.50,得仇=35.3。，由三角形的内角和为180%得O3=24.7%(2)玻璃的临界角C=arcsin$=42,即OiC,所以光会穿过BCe8
10、 .让光从空气斜射入该介质，通过测量入射角仇和折射角优，根据n=程X得到折射率，再利用SinC=得出全反射的临界角。9 .(1)光源P发出的光斜射到N处，N处为玻璃和空气的界面，若入射角0大于临界角，就会发生全反射。(2)下雨时N处外侧会有水滴，N处为玻璃和水的界面。由于玻璃对水的临界角大于玻璃对空气的临界角，入射角为的激光不再满足全反射条件，激光在N处同时发生折射和反射，部分光线会从挡风玻璃前表面射出到车辆外侧，接收器Q感知到光照就会突然变弱，做出挡风玻璃外侧有水的判断，启动雨刮器。第三节光的干涉1 .肥皂膜和水面上的油膜在阳光下都呈现出多彩的花纹，这是由于入射光分别经膜的前后表面射回来的两
11、列光波会加，产生光的觊象I。)2 .距离我们非常遥远的恒星看上去是天空中一个个明亮的点。如果有两颗恒星距离很近，是否有可能看到它们发出的光发生用涉？)肥包膜上的条纹是横条纹肥皂膜上的条纹是均匀分布的肥皂膜上的条纹是稳定不变的4.Ax=Fonm).对应了某次双缝干涉实验中所获得的条纹间距的表达式(I1tttj21:该实验F间距为0.2mm的又2022沪科版练习册H波长为530nm的单色光，照射又缝，双缱到光屏的距离为2m。4.3.4批注“22:(D不戴激光防护镜。(2)双缝干涉图样一定时双缝间距晰：反之，条纹不可(3)如图所示TW要直视激光，光强较大时需要假的条蚊间距x=与，当AL越小,条纹间距
12、越大，条纹越清j显，不便于观察和测量.WV2022沪科版练习册4.3.5批注Q23:566.67112022沪科版练习册m,绿光4.3.6批注(fj24:0.755m光在介质中的波长ft!空气中的波长,所匕2022沪科版练习班由于杨氏双缝干涉的条纹间距和E正比，在水中的介质波长小于在JI条蚊间距会减小。4.3.7批注IJ25J:光源由，和S相干的光源,在PQ范围内会出JF面镜反射所成的虚像Si可看作两者会出现干涉现象.如图所示.免干涉条纹.2022沪科版练习册.I4.3.8肥皂膜上的条纹是横条纹对同一水平高度处薄膜厚度相同，具有相同的光程差，形成干涉图样，因此肥皂膜上的条纹是横条纹肥皂膜上的条
13、纹是均匀分布的错因重力的作用，导致上薄下厚，且厚度变化不均匀的楔形薄膜肥皂膜上的条纹是稳定不变的错薄膜厚度不断变薄，彩色条纹不断流动4. 该实验用波长为530nm的单色光，照射间距为0.2mm的双缝，双缝到光屏的距离为2m.55. (1)不要直视激光，光强较大时需要佩戴激光防护镜。(2)双缝干涉图样的条纹间距Ar=与，当2、L一定时，双缝间距d越小，条纹间距越大，条纹越清晰：反之，条纹不明显，不便于观察和测量。(3)如图20所示6. 566.67nm,绿光7. 0.755m,由于杨氏双缝干涉的条纹间距和光在介质中的波长成正比，在水中的介质波长小于在空气中的波长，所以条纹间距会减小。8. 光源由
14、平面镜反射所成的虚像S1可看作和S相干的光源，两者会出现干涉现象。如图21所示，在PQ范围内会出现干涉条纹。第四节光的衍射和偏振亮度中央明纹最亮，两侧变暗相同点都是波特有的现象，证明光是一种波批注用28):中央明条纹宽度憎加亮过减弱.衍射现 象更明显.2022沪科版练习册4.4.33.用激光器发出的光照射宽度可调的单缝，在缝后定距离处设置光屏，如图4-11所示。调节单缝的宽度，在单缝由宽到窄的过程中，观察到的现象有什么液化|?单缝屏光屏激光器4 .光的干涉和衍射现象证明光是一种波，偏振现象证明光是n将两个偏振片紧靠在起，放在盆点亮的灯前面且没有光通过。若将其中的片偏振片旋转180。，在折射光为
15、部分偏振参考解答1.障碍物或者孔的尺寸与波长相差不多或比波长小，障碍物的尺寸比光的波长大得多旋转过程中，光的强度如何变化？说明悝由L5 .(1)如图4-12所示，白然光在水面发生反射和折射时，反射光是偏振光。图中反射光的偏振方向有何前点|?(2)拍摄橱窗时，为何有时在相机镜头前安装偏振漉光片，就能更清晰地拍摄出橱窗内的景象？说明这样做的理由。批注僭29):横波.旋转过程中,透过偏振片的光强先增强，然后乂减弱到零。理由：两偏振片的偏振方向垂直时，没有光通过即光强为零。当两偏振片的偏振方向平行时,光强度最大,随后两偏振片的偏振方向又垂直时光强再次变为零。2022沪科版练习珊4.4.4批注傕30：(
16、1)反射光的偏振方向与入射平面垂直(2)因为光通过橱窗跛璃的反射光是偏振光,利用光的偏振原理，在照相机镜头前装一片偏振片，会减弱反射光进入镜头的强度，使橱窗内物体的影像更清晰.2022沪科版练习册4.4.52.见下表类别单缝衍射双缝干涉产生条件狭缝足够小，与波长相差不大两列相干光叠加条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等亮度中央明纹址亮，两侧变暗各亮纹的亮度基本相同相同点都是波特有的现象，证明光是一种波3 .中央明条纹宽度增加，亮度减弱，衍射现象更明显。4 .横波。旋转过程中，透过偏振片的光强先增强，然后又减弱到零。理由：两偏振片的偏振方向垂直时，没有光通过即光强为零。当两偏振片的偏振方向
17、平行时，光强度最大，随后两偏振片的偏振方向又垂直时光强再次变为零。5 .(I)反射光的偏振方向与入射平面垂直。（2）因为光通过橱窗玻璃的反射光是偏振光，利用光的偏振原理，在照相机镜头前装一片偏振片，会减弱反射光进入镜头的强度，使橱窗内物体的影像更清晰。第五节激光光纤通信激光焊接、切割金属3.在光的双缝干涉实验中，光源为何选用激光而不用更常见的J白炽灯也说法判断理由全息照片的拍摄利用了激光 易于全反射的特点激光测距利用了激光相干性 好的特点由于激光的方向性好，可以 用激光来携带信息利用激光方向性好、亮度高 的特点，可用激光来当“手 术刀”4.判断下列关于激光的说法是否正确，说明悝由卜批注向33:
18、白炽灯为更合光源，激光为单色光源,相 干性更好，干涉现象更明显2022沪科版练习册453批注f34:惜，全息照片的拍摄主要利用了激光相干 性好的特性错.激光测距主要利用了激光方向性好的特性错，用激光携带信息主要利用了激光相干性好的特性对，用激光当“手术刀”主要利用了激光方向性好、亮度高 能猿人的特性2022沪科版练习册4.5.41 .激光具有性好、单色性好、性好、亮度高四个方面的恃炜2 .下列实例中都用到了激光，在表中填写它们分别利用了激光的哪崎点L批注国3中方向.相干2022沪科版练习册4.5.1批注田32）:方向性，楣干性,亮度高2022沪科版练习册4.5.2实例特点参考解答1 .方向，相干2 .方向性，相干性，亮度高3 .白炽灯为豆合光源，激光为单色光源，相干性更好，干涉现象更明显4.见下表说法判断理由全息照片的拍摄利用了激光易于全反射的特点错全息照片的拍摄主要利用了激光相干性好的特性激光测距利用了激光相干性好的特点错激光测距主要利用了激光方向性好的特性由于激光的方向性好,可以用激光来携带信息惜用激光携带信息主要利用了激光相干性好的特性利用激光方向性好、亮度高的特点，可用激光来当“手术刀”对用激光当“手术刀”主要利用了激光方向性好、亮度高、能量大的特性
