选修3-4《光》例题精解

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1、第十二章　光例题精解知识网络构建经典方法指导9/9回顾历年来实施新课标省份的考纲和试题，发现对光学内容的要求明显降低，只考查光的折射、折射定律、全反射、光导纤维、光的干涉、光的衍射和光的偏振；新教材中新增加了康普顿效应来说明光的粒子性.估计2011年的高考对光学的要求不会提高，由于识记的内容较多，同学们对于几何光学要熟练掌握反射定律、折射定律、折射率、全反射、折射率和临界角以及棱镜对光的色散的特点等，要能够熟练画出光路图，并且注意几何知识的应用；对物理光学应在理解的基础上进行强化记忆，理解发生干涉的条件及光的各种干涉、衍射现象的区别与联系；电磁波谱及各种电磁波的特点和产生机理；注

2、意物理光学的实际应用，理解增透膜、劈尖干涉、电磁波谱以及它们的实际应用；光电效应是高考的热点和重点，因此要加强光电效应规律的理解和光电效应方程的应用.本章涉及的主要方法有：1.反射、折射光路的可逆性无论是在光的反射还是在光的折射现象中，光路均满足光路可逆性，光路可逆性原理在平面镜成像作图，折射率的测定与计算中均有重要的应用.2.掌握几种常见的玻璃砖对光折射的特点常见的有平行玻璃砖、圆形玻璃砖和三角形玻璃砖.(1)平行玻璃砖对光折射的特点平行的单色光束斜射入两面平行的玻璃砖，经玻璃砖折射后其出射光线方向并不改变，仍与原来方向相同，但产生一定距离的侧移x.(2)圆形玻璃砖对光折射的特

3、点平行的单色光束射入圆形玻璃砖，其入射点的法线沿半径方向.若入射光线沿半径方向，单色光在圆形玻璃砖中传播方向仍为原来的方向.(3)三角形玻璃砖对光折射的特点单色光从三角形玻璃砖(棱镜)的一个侧面入射，从另一方向射出时，光线将向底面偏折，材料的折射率越大，偏折作用越显著.用直角等腰三棱镜(临界角约42°)可使光束发生全反射，达到控制光路的作用，同时可减少能量损失.3.几何光学中的动态分析(1)在反射问题中常有移动问题出现，常见的一种是平面镜不动.物(光源)运动，另一类是物(光源)不动，平面镜运动，解答这类问题的方法是：①掌握平面镜成像的对称性规律，按题意认真作好光路图；②灵活应用运

4、动的合成或分解知识；③分清光路图中的边角关系，熟练应用平面几何知识解简单三角形.【例1】如图所示，在水平地面上有一点光源S，被一不透明的罩遮住，在罩的上方开有一小孔，一束光通过小孔竖直向上射到距地面高h＝3m的水平放置的平面镜M上.若平面镜从水平位置起绕水平轴O匀速运动，经t＝0.1s，镜面经过θ＝30°，那么由镜面反射到地面的光斑，在0.1s末瞬时速度为多少？【解析】9/9由于入射光线方向保持不变，则平面镜转过30°角时，反射光线转过60°，反射光线转动的角速度ω＝＝rad/s，反射光线端点的线速度v1＝ω·2h＝20πm/s如图所示，将速度分解可得到0.1s末的瞬时速度为v＝

5、＝40πm/s＝125.6m/s(2)折射中的动态问题分析在解决光的折射问题时，如果光源是动态的，解此类题目的关键是：通过瞬时(静态)物理量之间的关系，找出它们动态时的变化规律.【例2】在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形的透光圆面，若透光圆面的半径匀速增大，则光源正(　　)A.加速上B.加速下降C.匀速上升D.匀速下降【解析】所形成的透光圆面是由于全反射造成的，如图所示，圆面的边缘处是光发生全反射的位置，即i＝C若光源向上移动，只能导致透光圆面越来越小，所以光源只能向下移动.如图所示，取时间t，则透光圆面扩大的距离为s＝vt由几何知识可得h＝scosC＝v

6、tcosC设这段时间内光源下移的距离为L，由几何关系可得L＝＝vtcotC，由上面的表达式可知：vcotC为定值，L与t成正比关系，满足匀速运动条件，所以光源向下匀速运动.【答案】D4.光的干涉问题分析和判断方法有关光的干涉问题，教材对光的干涉现象产生的条件及有关应用等问题的判断要求较高，要正确对这类问题进行判断，必须对光的干涉现象、产生干涉的条件及相关的应用等知识内容非常熟悉，不能有半点含糊，否则就会判断错误.【例3】如图所示，在暗室中从单色点光源S直接射到屏PP′上的一束光在Sb9/9和Sd之间，从S射到平面镜MN再反射到屏PP′上的另一束光在Ma和Nc之间(S′是S在平面镜

7、MN中的像).关于这时屏PP′上是否可能出现明暗相间的条纹，下列说法中正确的是(　　)A.不可能B.可能，出现在a、b之间C.可能，出现在b、c之间D.可能，出现在c、d之间【解析】由于S′是S在平面镜MN中的像，可当成两个相干光源，从S发出的光射到bd区域，(似乎)从S′射出的光(其实是反射光)射到ac区域，故bc区域为共同传播的区域，即干涉区，必出现明暗相间的条纹，故选C.【答案】C【思维提升】本题主要考查光的干涉条件，并利用平面镜成像作图找到相干光源和相干区域.要明白发生干