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1、第3講光電磁波,知識排查,光的折射定律折射率,1.折射現(xiàn)象 光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時傳播方向發(fā)生_的現(xiàn)象，如圖1所示。,圖1,改變,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_；入射角的正弦值與折射角的正弦值成_。,兩側(cè),正比,3.折射率,(1)物理意義：折射率反映介質(zhì)的光學(xué)特性，折射率大，說明光從真空射入到該介質(zhì)時_，反之偏折角小。 (2)定義式：n_，不能說n與sin 1成正比，與sin 2成反比。折射率由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和光的_決定。 (3)計算公式：n_，因v c，故任何介質(zhì)的折射率總大于1。,偏折角大,頻率,1.全反射

2、(1)定義：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，當(dāng)入射角增大到某一角度，折射光線_，只剩下反射光線的現(xiàn)象。 (2)條件：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)。入射角_臨界角。 (3)臨界角：折射角等于90時的入射角。若光從光密介質(zhì)(折射率為n)射向真空或空氣時，發(fā)生全反射的臨界角為C，則sin C _。介質(zhì)的折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角越小。 2.光導(dǎo)纖維 光導(dǎo)纖維的原理是利用光的全反射(如圖2)。,全反射光導(dǎo)纖維,消失,大于等于,圖2,1.光的干涉 (1)定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強，出現(xiàn)_條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)_條紋，且加強區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。 (2)條件：兩束光的頻率_、相

3、位差恒定。 (3)雙縫干涉圖樣特點：單色光照射時形成明暗相間的等間距的干涉條紋；白光照射時，中央為_條紋，其余為_條紋。,光的干涉、衍射和偏振,亮,暗,相同,白色亮,彩色,2.光的衍射 發(fā)生明顯衍射的條件：只有當(dāng)障礙物的尺寸與光的波長_，甚至比光的波長_的時候，衍射現(xiàn)象才會明顯。,相差不多,還小,3.光的偏振 (1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿_振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同。 (2)偏振光：在垂直于光的傳播方向的平面上，只沿著某個_的方向振動的光。 (3)偏振光的形成 讓自然光通過_形成偏振光。 讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和_，反射光和折射光可以成為部分偏振光或

4、完全偏振光。 (4)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種_波。,一切方向,特定,偏振片,折射,橫,1.光的顏色、色散 (1)色散現(xiàn)象：白光通過三棱鏡會形成由紅到紫七種色光組成的彩色光譜，如圖3。,光的顏色、色散激光,圖3 (2)成因：由于n紅n紫，所以以相同的入射角射到棱鏡界面時，紅光和紫光的折射角不同，就是說紫光偏折得更明顯些，當(dāng)它們射到另一個界面時，紫光的偏折角最大，紅光偏折角最_。,小,2.激光,相同,恒定,一致,平行度,空間,時間,能量,1.LC振蕩電路和圖象(如圖4所示)：,電磁振蕩和電磁波,圖4,2.LC電路的周期、頻率公式：T_，f 。 3.麥克斯韋電磁場理論 變化的磁場產(chǎn)生_，變化的電場產(chǎn)

5、生磁場。變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系成為一個完整的整體，這就是電磁場。 4.電磁波 電磁場(電磁能量)由近及遠地向周圍傳播形成電磁波。 (1)電磁波是橫波，在空間傳播_(填“需要”或“不需要”)介質(zhì)； (2)真空中電磁波的速度為_m/s； (3)vf對電磁波_； (4)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、 _和衍射等現(xiàn)象。,3.0108,電場,不需要,同樣適用,干涉,5.發(fā)射電磁波的條件 (1)要有足夠高的_； (2)電路必須_，使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間。 6.電磁波譜：按電磁波的波長從長到短分布是_、紅外線、可見光、紫外線、X射線和射線，形成電磁波譜；遞變規(guī)律：直線傳播能力增強，

6、衍射能力減弱。,振蕩頻率,開放,無線電波,小題速練,1.思考判斷 (1)無論是折射光路，還是全反射光路，都是可逆的() (2)光發(fā)生反射現(xiàn)象時一定伴隨著折射現(xiàn)象() (3)光從空氣射入水中，光的傳播速度一定增大() (4)只要入射角足夠大，就能發(fā)生全反射() (5)若光從空氣中射入水中，它的傳播速度一定減小() (6)密度大的介質(zhì)一定是光密介質(zhì)() (7)光的顏色取決于折射率(),(8)只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉() (9)陽光下茂密的樹蔭中地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的() (10)自然光是偏振光() (11)無線電波不能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象() (12)波長不同的電磁波在本質(zhì)上完全

7、不同() (13)與紅外線相比紫外線更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象() 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13),解析介質(zhì)的折射率是一個反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，由介質(zhì)本身和光的頻率共同決定，與入射角、折射角無關(guān)，故選項A、B錯誤；由于真空中的光速是一個定值，故n與v成反比是正確的，選項C正確；由于vf，當(dāng)頻率f一定時，v與成正比，又n與v成反比，故n與也成反比，選項D正確。 答案CD,3.(多選)下列說法正確的是() A.用光導(dǎo)纖維束傳輸圖象和信息，這是利用了光的全反射原理 B.紫外線比紅外線更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 C.經(jīng)過同一雙縫所得的干涉條紋，紅光比綠光

8、條紋寬度大 D.光的色散現(xiàn)象都是由于光的干涉現(xiàn)象引起的 答案AC,4.(多選)下列說法正確的是() A.水中的氣泡看上去比較明亮是因為有一部分光發(fā)生了衍射現(xiàn)象 B.水面上的油膜呈現(xiàn)彩光是由于光發(fā)生干涉形成的現(xiàn)象 C.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，可在鏡頭前加一個偏振片來減弱櫥窗玻璃表面的反射光 D.紅色和藍色的激光在不同介質(zhì)中傳播時波長可能相同,解析水中的氣泡看上去比較明亮是因為光從水中射向氣泡時，有一部分光發(fā)生了全反射現(xiàn)象，選項A錯誤；水面上油膜呈現(xiàn)彩光是發(fā)生了薄膜干涉，B正確；拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，可在鏡頭前加一個偏振片來減弱櫥窗玻璃表面的反射光，選項C正確；紅色和藍色激光頻率不同，在同一種介

9、質(zhì)中傳播時波速不同，波長不同，但它們在不同介質(zhì)中傳播時波長可能相同，選項D正確。 答案BCD,5.(多選)關(guān)于電磁波，下列說法正確的是() A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān) B.周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波 C.利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸 D.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失 解析電磁波在真空中傳播的速度均為光速，與頻率無關(guān)，選項A正確；電磁波是變化的電場和變化的磁場互相激發(fā)得到的，選項B正確；光是一種電磁波，光可在光導(dǎo)纖維中傳播，選項C錯誤；電磁振蕩停止后，電磁波仍會在介質(zhì)或真空中繼續(xù)

10、傳播，選項D錯誤。 答案AB,6.(多選)a、b兩種單色光組成的光束從玻璃進入空氣時，其折射光束如圖5所示，則關(guān)于a、b兩束光的說法正確的是(),A.玻璃對a光的折射率小于對b光的折射率 B.增大入射角時，a光首先發(fā)生全反射 C.在真空中a光的波長大于b光的波長 D.分別用這兩束光照射雙縫干涉實驗裝置，在光屏上都能出現(xiàn)干涉條紋，a光的相鄰條紋間距大于b光的相鄰條紋間距,圖5,答案ACD,折射定律和折射率,1.對折射定律的理解 (1)在折射現(xiàn)象中，當(dāng)入射角為0時，折射角也為0，這是折射中的一種特殊情況。 (2)光發(fā)生折射時，折射角不一定小于入射角。,2.對折射率的理解,(1)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)

11、和光的頻率決定，與入射角的大小無關(guān)。 (2)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。 (3)同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小。,【典例】(201510月浙江選考)(多選)為了從坦克內(nèi)部觀察外部目標(biāo)，在厚度為20 cm的坦克壁上開了一個直徑為12 cm 的孔，若在孔內(nèi)分別安裝由同一材料制成的如圖6所示的三塊玻璃，其中兩塊玻璃的厚度相同。坦克內(nèi)的人在同一位置通過玻璃能看到的外界的角度范圍是(),圖6 A.圖甲的大于圖乙的 B.圖甲的小于圖丙的 C.圖乙的小于圖丙的 D.圖乙的等于圖丙的,解析光在玻璃和空氣的界面發(fā)生折射，假設(shè)眼睛在左下角觀察，觀察到外界的范圍比沒

12、有玻璃時大。如圖所示，當(dāng)玻璃的厚度變小時(豎虛線表示玻璃左邊位置)，觀察到外界的范圍也變小，且觀察范圍與玻璃的位置無關(guān)，只與玻璃的厚度有關(guān)，選項A、D正確。,答案AD,1.如圖7所示，一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上，經(jīng)AB和AC兩個面折射后從AC面進入空氣。當(dāng)出射角i和入射角i相等時，出射光線相對于入射光線偏轉(zhuǎn)的角度為。已知棱鏡頂角為，則計算棱鏡對該色光的折射率表達式為(),圖7,答案A,A.當(dāng)入射角i0時不會發(fā)生折射現(xiàn)象 B.無論入射角i是多大，折射角r都不會超過45 C.欲使折射角r30，應(yīng)以i60的角度入射,圖8,答案BD,1.對全反射的理解,(1)光路可逆：光的反射和全反射現(xiàn)象均

13、遵循光的反射定律，光路是可逆的。 (2)從傳播角度理解：光線射向兩種介質(zhì)的界面時，往往同時發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。當(dāng)入射角等于臨界角時，折射角等于90，實際上折射光線已經(jīng)消失了。 (3)從能量角度理解：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，在入射角逐漸增大的過程中，反射光線的能量逐漸增強，折射光線的能量逐漸減弱，當(dāng)入射角等于臨界角時，折射光線的能量減小到零，恰好發(fā)生全反射。,光的全反射,2.全反射的應(yīng)用,(1)解釋生活中的現(xiàn)象：炎熱的夏天，遠處柏油馬路上特別明亮；海市蜃樓等。 (2)全反射棱鏡：截面是等腰直角三角形的棱鏡。 (3)光導(dǎo)纖維：由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率。,【典例】(多

14、選)光導(dǎo)纖維技術(shù)在現(xiàn)代生產(chǎn)、生活與科技方面得以廣泛應(yīng)用。如圖9所示是一個質(zhì)量均勻分布的有機玻璃圓柱的橫截面，B、C為圓上兩點，一束單色光沿AB方向射入，然后從C點射出。已知ABO127，BOC120。真空中光速c3.0108 m/s，sin 530.8，cos 530.6。則(),圖9,A.光在該有機玻璃中傳播速度為1.875108 m/s B.光在該有機玻璃中的折射率為1.8 C.光在該有機玻璃中發(fā)生全反射的臨界角為37 D.若將該材料做成長300 km的光導(dǎo)纖維，此單色光在光導(dǎo)纖維中傳播的最短時間為1.6103 s,答案AD,答案D,2.(多選)一光纖通訊中信號傳播的主要載體是光導(dǎo)纖維，它

15、的結(jié)構(gòu)如圖10所示，可看成一段直線，其內(nèi)芯和外套的材料不同，光在內(nèi)芯中傳播，下列關(guān)于光導(dǎo)纖維的說法正確的是(),圖10 A.內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 B.內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在外套與外界的界面上發(fā)生全反射 C.波長越長的光在光纖中傳播的速度越大 D.頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大,答案AC,3.(多選)如圖11所示為半圓形透明介質(zhì)的橫截面，其半徑為R。一束光從半圓形透明介質(zhì)的左邊緣以入射角60射入透明介質(zhì)，光束在半圓形透明介質(zhì)的弧形面發(fā)生兩次反射后剛好從半圓形透明介質(zhì)的另一邊緣射出。已知光在真空中傳播的速度為c。則(),圖11,答案BC,1

16、.雙縫干涉,光的干涉衍射和偏振,(4)亮暗條紋的判斷方法 如圖12所示，光源S1、S2發(fā)出的光到屏上某點的路程差r2r1k(k0，1，2)時，光屏上出現(xiàn)亮條紋。,圖12,2.薄膜干涉,(1)如圖13所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。,圖13 (2)光照射到薄膜上時，在膜的前表面AA和后表面BB分別反射出來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加，兩列光波同相疊加，出現(xiàn)明紋；反相疊加，出現(xiàn)暗紋。 (3)條紋特點：單色光：明暗相間的水平條紋； 白光：彩色水平條紋。,3.單縫衍射與雙縫干涉的比較,4.光的偏振現(xiàn)象,自然光與偏振光的比較,【典例】(20174月浙江選考)(多選)圖中給

17、出了“用雙縫干涉測量光的波長”實驗示意圖，雙縫S1和S2間距為0.80 mm，雙縫到屏的距離為0.80 m。波長為500 nm的單色平行光垂直入射到雙縫S1和S2上，在屏上形成干涉條紋。中心軸線OO上方第1條亮紋中心位置在P1處，第3條亮紋中心位置在P2處?，F(xiàn)有1號、2號蟲子分別從S1和S2出發(fā)以相同速度沿垂直屏方向飛行，1號蟲子到達屏后，沿屏直線爬行到P1，2號蟲子到達屏后，沿屏直線爬行到P2。假定兩只蟲子爬行速率均為103 m/s。下列正確的是(),圖14,A.1號蟲子運動路程比2號短 B.兩只蟲子運動的時間差為0.2 s C.兩只蟲子運動的時間差為1.0 s D.已知條件不夠，兩只蟲子運

18、動時間差無法計算,答案AB,1.(多選)在楊氏雙縫干涉實驗中，如果() A.用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋 B.用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋 C.用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色干涉條紋 D.用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)間距不等的條紋,解析因白光為復(fù)色光，所以用白光作光源時，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，A錯誤； 用紅光作光源時，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋，B正確；紅光、紫光頻率不同，因而不能產(chǎn)生干涉，C錯誤；遮住其中一條狹縫時，將產(chǎn)生單縫衍射現(xiàn)象，D正確。 答案BD,2.(多選)光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。下列現(xiàn)象中能反映光的偏振特性的是()

19、A.一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片，透射光的強度發(fā)生變化 B.一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當(dāng)反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90時，反射光是偏振光 C.日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景像更清晰 D.通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋,解析在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個特定方向振動的光是偏振光，選項A、B反映了光的偏振特性；選項C是偏振現(xiàn)象的應(yīng)用；選項D是光的衍射現(xiàn)象，D項錯誤。 答案ABC,3.如圖所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個單縫形

20、成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋)。在下面的4幅圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是(),A.紅黃藍紫 B.紅紫藍黃 C.藍紫紅黃 D.藍黃紅紫,答案B,1.白光由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種色光組成，七種色光的特性差異可以用下表表示出來。,光的顏色、色散激光,2.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光路的控制,【典例】如圖15，半圓形玻璃磚置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半徑方向從A 點射入玻璃磚，在O點發(fā)生反射和折射，折射光在白光屏上呈現(xiàn)七色光帶。若入射點由A向B緩慢移動，并保持白光沿半徑方向入射到O點，觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失。在光帶未完全消失之前，反射光的強度變化以及光屏上最先消失

21、的光分別是(),圖15,A.減弱，紫光 B.減弱，紅光 C.增強，紫光 D.增強，紅光 解析光線從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)，入射角增大則反射光的強度增強；因紫色光的折射率最大，發(fā)生全反射的臨界角最小，故紫光最先發(fā)生全反射，在光屏上最先消失，故選C。 答案C,1.(2018寧波模擬)(多選)如圖16，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則(),圖16,A.在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度 B.在真空中，a光的波長小于b光的波長 C.玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率 D.若改變光束的入射方向使角逐漸變大，則折射光線a首先消失,答案

22、ABD,2.(多選)如圖17所示，兩束平行的甲光和乙光，相距為d，斜射到置于空氣中的矩形玻璃磚上，若光線在玻璃磚內(nèi)不重疊，當(dāng)它們從玻璃磚的下表面射出時(),A.若甲為紫光，乙為紅光，則兩條出射光線間距離一定大于d B.若甲為紫光，乙為紅光，則兩條出射光線間距離可能小于d C.若甲為紅光，乙為紫光，則兩條出射光線間距離可能大于d D.若甲為紅光，乙為紫光，則兩條出射光線間距離一定小于d,圖17,解析根據(jù)光學(xué)規(guī)律知兩束出射光線仍平行。玻璃磚對紅光和紫光的折射率不同，紫光的折射率大，紫光的側(cè)移量大，紅光的側(cè)移量小，用極限法，小到等于零，不偏轉(zhuǎn)，沿直線傳播。若甲為紫光，乙為紅光，兩條出射光線間距離一定

23、大于d，如圖a所示，選項A正確，B錯誤；若甲為紅光，乙為紫光，則兩條出射光線間距離一定小于d，如圖b所示，選項C錯誤，D正確。,答案AD,1.電磁波的傳播及波長、頻率、波速 (1)電磁波本身是一種物質(zhì)，電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中傳播，在真空中不同頻率的電磁波傳播速度是相同的(都等于光速)。 (2)不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小。,電磁振蕩和電磁波,2.電磁波和機械波的區(qū)別,(1)二者本質(zhì)不同：電磁波是電磁場的傳播，機械波是質(zhì)點機械振動的傳播。 (2)傳播機理不同：電磁波的傳播機理是電磁場交替感應(yīng)，機械波的傳播機理是質(zhì)點間的機械作用。 (3)電磁波

24、傳播不需要介質(zhì)，而機械波傳播需要介質(zhì)。 (4)電磁波是橫波，機械波既有橫波又有縱波，甚至有的機械波同時有橫波和縱波，例如地震波。 (5)機械波波速由介質(zhì)決定；電磁波波速還與頻率有關(guān)，在同一介質(zhì)中，頻率越大，其傳播速度越小。,3.電磁波的發(fā)射和接收,電磁波的發(fā)射和接收過程,4.對電磁波譜的四點說明 (1)波長不同的電磁波，表現(xiàn)出不同的特性。其中波長較長的無線電波和紅外線等，易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；波長較短的紫外線、X射線、射線等，穿透能力較強。,(2)電磁波譜中，相鄰兩波段的電磁波的波長并沒有很明顯的界線，如紫外線和X射線、X射線和射線都有重疊。 (3)不同的電磁波，產(chǎn)生的機理不同，無線電波是振蕩

25、電路中自由電子的周期性運動產(chǎn)生的；紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。 (4)電磁波的能量隨頻率的增大而增大。,1.(多選)以下關(guān)于機械波與電磁波的說法中，正確的是() A.機械波和電磁波，本質(zhì)上是一致的 B.機械波的波速只與介質(zhì)有關(guān)，而電磁波在介質(zhì)中的波速不僅與介質(zhì)有關(guān)，而且與電磁波的頻率有關(guān) C.機械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波 D.它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象,解析機械波由振動產(chǎn)生；電磁波由周期性變化的電場(或磁場)產(chǎn)生，機械波是能量波，傳播需要介質(zhì)，速度由介質(zhì)決定，電磁波是物質(zhì)波，波速由介質(zhì)和自身的頻率共同決定；機械波有橫波，也有縱波，而電磁波一定是橫波，它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象，故選項B、C、D正確。 答案BCD,A.電容器的電容減小 B.電容器的電容增大 C.LC回路的振蕩頻率減小 D.LC回路的振蕩頻率增大,圖18,答案BC,