高三物理几何光学粤教版教材知识精讲.doc

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高三物理几何光学粤教版
【本讲教育信息】
一.教学内容：
几何光学
1.光的直线传播、光的反射
2.光的折射、全反射

二.要点扫描：
光的直线传播、光的反射
（一）光源
1.定义：能够自行发光的物体．
2.特点：光源具有能量且能将其它形式的能量转化为光能，光在介质中传播就是能量的传播．

（二）光的直线传播
光在同一种均匀介质中沿直线传播，各种频率的光在真空中传播速度：C＝3×108m/s；各种频率的光在介质中的传播速度均小于在真空中的传播速度，即v＜C。
说明：①直线传播的前提条件是在同一种介质，而且是均匀介质中。否则，可能发生偏折。如从空气进入水中（不是同一种介质）；“海市蜃楼”现象（介质不均匀）。
②同一种频率的光在不同介质中的传播速度是不同的。不同频率的光在同一种介质中传播速度一般也不同。在同一种介质中，频率越低的光其传播速度越大。根据爱因斯坦的相对论光速不可能超过C。
③当障碍物或孔的尺寸和波长可以相比或者比波长小时，发生明显的衍射现象，光线可以偏离原来的传播方向。

（三）光的反射
1.反射现象：光从一种介质射到另一种介质的界面上再返回原介质的现象．
2.反射定律：反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，且反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角．
3.分类：光滑平面上的反射现象叫做镜面反射。发生在粗糙平面上的反射现象叫做漫反射。镜面反射和漫反射都遵循反射定律．
4.光路可逆原理：所有几何光学中的光现象，光路都是可逆的．

光的折射、全反射
（一）光的折射
1.折射现象：光从一种介质进入另一种介质，传播方向发生改变的现象．
2.折射定律：折射光线、入射光线跟法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．
3.在折射现象中光路是可逆的．

（二）折射率
1.定义：光从真空射入某种介质，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，叫做介质的折射率．
注意：光从真空射入介质．
2.公式：n＝sini/sinγ，折射率总大于1．即n＞1．
3.各种色光性质比较：红光的n最小，ν最小，在同种介质中（除真空外）v最大，λ最大，从同种介质射向真空时全反射的临界角C最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角和折射角）。
4.两种介质相比较，折射率较大的叫光密介质，折射率较小的叫光疏介质．

（三）全反射
1.全反射现象：光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象．
2.全反射条件：光线从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角．
3.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sinC＝1/n＝v/c

（四）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。（若棱镜的折射率比棱镜外介质小则结论相反。）
作图时尽量利用对称性（把棱镜中的光线画成与底边平行）。

由于各种色光的折射率不同，因此一束白光经三棱镜折射后发生色散现象，在光屏上形成七色光带（称光谱）（红光偏折最小，紫光偏折最大。）在同一介质中，七色光与下面几个物理量的对应关系如表所示。
色光红橙黄绿蓝靛紫折射率小大偏向角小大频率小大速度大小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射棱镜的作用在射出后偏转90o（图甲）或180o（图乙）。要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射。

甲 乙
3.玻璃砖
所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱。当光线从上表面入射，从下表面射出时，其特点是：⑴射出光线和入射光线平行；⑵各种色光在第一次入射后就发生色散；⑶射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；⑷可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。

4.光导纤维
全反射的一个重要应用就是用于光导纤维（简称光纤）。光纤有内、外两层材料，其中内层是光密介质，外层是光疏介质。光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料的界面，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。这样使从一个端面入射的光，经过多次全反射能够没有损失地全部从另一个端面射出。

【典型例题】
例1.如图所示，在A点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源S。现将小球从A点正对着竖直墙平抛出去，打到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是
A.匀速直线运动B.自由落体运动
C.变加速直线运动D.匀减速直线运动

解：小球抛出后做平抛运动，时间t后水平位移是vt，竖直位移是h＝gt2，根据相似形知识可以由比例求得，因此影子在墙上的运动是匀速运动。

例2.一束光从空气射向折射率n＝的某种玻璃的表面，如图所示，i表示入射角，则（）

A.无论入射角i有多