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1、高三物理选修34 第十二章 光人教实验版【本讲教育信息】一. 本周教学内容选修34 第十二章 光二. 高考考纲光的折射定律 折射率 全反射、光导纤维 光的干涉、衍射和偏振现象实验：测定玻璃的折射率实验：用双缝干涉测光的波长三. 本章知识网络四. 知识要点第一单元 光的折射和全反射一. 光的反射和折射（一）反射定律反射光线和入射光线、界面的法线在同一平面内，反射光线和入射光线分别位于法线的两侧，反射角等于入射角。（二）光的折射1. 定义：光由一种媒质进入另一种媒质或在同一种不均匀媒质中传播时，方向发生偏折的现象叫做光的折射。2. 图示：如图所示，AO为入射光线，O为入射点，OB为反射光线，OC为
2、折射光线。（1）入射角：入射光线与法线间的夹角i叫做入射角。（2）折射角：折射光线与法线间的夹角r叫做折射角。3. 折射定律：折射光线位于入射光线与法线所决定的平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。这就是光的折射定律，也称斯涅尔定律（斯涅尔是荷兰数学家）。4. 折射率（1）光从真空射入某种介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的折射率。折射率用n表示。即。（2）某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比。即：。由于vc，所以任何介质的折射率都大于1。5. 光疏介质与光密介质（1）概念 光疏介质：两种介质中折
3、射率较小的介质叫做光疏介质。 光密介质：两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质。（2）理解 光疏介质与光密介质是相对而言的。只有对给定的两种介质才能谈光疏介质与光密介质。没有绝对的光密或光疏介质。 光疏介质与光密介质的界定是以折射率为依据的，与介质的其他属性（如密度等）无关。 当光从光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角；当光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角。二. 全反射和临界角1. 全反射：当光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角。当入射角增大到某一角度时，折射角等于90，此时，折射光完全消失，入射光全部返回原来的介质中，这种现象叫做全反射。2. 临界角（1）定义：光从光密
4、介质射向光疏媒质时，折射角等于90时的入射角，叫做临界角，用字母C表示。临界角是指光由光密介质射向光疏媒质时，发生全反射现象时的最小入射角，是发生全反射的临界状态，当光由光密媒质射入光疏媒质时：若入射角iC，则不发生全反射，既有反射又有折射现象。若入射角iC，则发生全反射现象。（2）临界角的计算。3. 全反射的应用：光导纤维光纤通讯三. 棱镜和光的色散1. 棱镜（1）定义：各平面相交的透明体叫做棱镜。通常把横截面为三角形的棱镜叫三棱镜。（2）作用： 改变光的传播方向； 分光。2. 通过棱镜的光线（1）棱镜对光线的偏折规律：如图所示 通过棱镜的光线要向棱镜底面偏折； 棱镜要改变光的传播方向，但不
5、改变光束的性质。a.平行光束通过棱镜后仍为平行光束；b.发散光束通过棱镜后仍为发散光束；c.会聚光束通过棱镜后仍为会聚光束。 出射光线和入射光线之间的夹角称为偏向角。（2）棱镜成像（如图）隔着棱镜看物体的像是正立的虚像，像的位置向棱镜顶角方向偏移。3. 全反射棱镜（1）定义：横截面为等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。（2）全反射棱镜对光路的控制如图所示：（3）全反射棱镜的优点：全反射棱镜和平面镜在改变光路方面，效果是相同的，相比之下，全反射棱镜成像更清晰，光能损失更少。4. 光的色散（1）光的色散：把复色光分解为单色光的现象叫光的色散。白光通过棱镜后，被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛和紫七种颜色
6、（如图）。（2）正确理解光的色散： 光的颜色由光的频率决定。组成白光的各种单色光中，红光频率最小，紫光频率最大。在不同介质中，光的频率不变。 不同频率的色光在真空中传播速度相同。为c=3108m/s。但在其他介质中速度各不相同，同一种介质中，紫光速度最小，红光速度最大。 同一介质对不同色光的折射率不同，通常情况下频率越高，在介质中的折射率也越大，所以白 光进入某种介质发生折射时，紫光偏折得最厉害，红光偏折最小。 由于色光在介质中传播时光速发生变化，则波长也发生变化。同一色光在不同介质中，折射率大的光速小，波长短；折射率小的光速大，波长长。不同色光在同一介质中，频率高的折射率大，光速小，波长短；
7、频率小的折射率小，光速大，波长大。第二单元 光的波动性一. 光的干涉（一）光的干涉1. 干涉是波的特有现象；只有相干波源才能产生稳定的干涉现象；光若具有波动性则必能观察到它的干涉现象，但必须要有产生干涉现象的相干光源。2. 相干光源：频率相等；振动情况相同。3. 典型干涉实验：杨氏双缝干涉实验；薄膜干涉实验。（二）双缝干涉1. 实验结果：（1）用单色光源在屏上出现明暗相间的等距干涉条纹；（2）若用白光做该实验则屏上出现彩色的干涉条纹。2. 实验分析：（1）当屏上某点到双缝S1、S2的路程差是光波波长的整数倍时，在这些地方出现亮纹；（2）当屏上某点到双缝S1、S2的路程差是光波半波长的奇数倍时，
8、在这些地方出现暗纹；（3）干涉条纹是等间距的；（4）同样条件的双缝实验，用红光和紫光得到的相邻暗条纹或亮纹间的宽度不等。3. 结论：（1）相邻暗暗相间条纹间的距离（2）同一实验中，任意两个相邻的亮纹或暗纹间的距离是相等的；（3）与l、d、三因素有关，当l、d相同条件下，与成正比，所以红光和紫光分别做实验得到的条纹间隔是不同的，红光的波长比紫光的波长长，因而红光干涉条纹比紫光宽。（三）薄膜干涉1. 成因：薄膜前表面和后表面分别反射间夹的两列光波叠加，这两列波是同一光源发出的，所以是相干波，由于同一水平线上的薄膜厚度近似相同，所以干涉后能产生水平的明暗条纹。2. 果膜的厚度为d，折射率为n前后表面
9、的反射光的光程差为2d，则：（1）当2d是光波半波长的偶数倍时，在这些地方出现亮纹；（2）当2d是光波半波长的奇数倍时，在这些地方出现暗纹。3. 如果膜的厚度均匀变化，若用单色光照射，相邻的条纹间的距离是相等的，若用白光照射，则在薄膜某一厚度的地方某一波长的光反射后增强，而另一些波长的光反射后减弱，这样薄膜的像上就出现彩色条纹。4. 光的干涉在技术上的应用（1）干涉法检查镜面检查精密零件的表面质量如图所示将被检查平面和放在上面的透明标准样板的一端垫一薄片，使样板的标准平面和被检查平面间形成一个楔形空气薄层，单色光从上面照射，入射光在空气层的上、下表面反映出两列光波叠加情况，从反射光中看到干涉条
10、纹，根据干涉条纹的形状，来确定工件表面情况。（2）镜片增透膜在光学元件（透镜、棱镜）的表面涂一层薄膜，当薄膜的厚度是光在薄膜中波长的1/4时，在薄膜的两个面上的反射光，光程差恰好等于半波长，因而相互抵消，达到减小反射光、增大透射光强度的作用。二. 光的衍射1. 光的衍射：光离开直线路径绕到障碍物阴影区域内的现象叫光的衍射。任何障碍物都能使光发生衍射。2. 产生明显衍射的条件：障碍物或小孔尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小。3. 明显衍射的现象（1）白光的单缝衍射：中央宽、亮的白色条纹；两侧窄、暗的彩色条纹； （2）单色光的单缝衍射：中央宽、亮的明条纹；两侧明暗相间的条纹，条纹间距向两侧越来越
11、窄。三. 光的偏振（1）偏振光：在跟光传播方向垂直的平面内，光振动在某一方向较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光。（2）光的偏振现象证明光是横波。（3）偏振光的应用：全息照相、立体电影等。第三单元 光的粒子性一. 光电效应1. 在光（包括不可见光）照射下从物体发射出电子（即光电子）的现象叫做光电效应。2. 光电效应的规律（1）任何一种金属，都有一个极限频率，入射光频率必须达到并大于这个极限频率才能产生光电效应。（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大（线性关系）。（3）入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的（t109秒）。（4）当入射光频率大于极限频率时
12、，光电流的强度与入射光强度成正比。金属中的自由电子，由于受到晶格正离子的吸引，必须从外部获得足够的能量才能从金属中逸出。按照经典的波动理论，光的能量是由光的强度决定的，而光的强度又是由光波的振幅决定的，跟频率无关。因此无论光的频率如何，只要光的强度足够大或照射时间足够长，都能使电子获得足够的能量产生光电效应。然而这跟实验结果是直接矛盾的，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。二. 光子说在普朗克（德国物理学家）认为电磁波的能量是不连续的基础上，爱因斯坦提出光子说即空间传播的是一份一份地进行的，每一份的能量等于hv，每一份叫一个光子。v是光的频率。光子说对光电效应的解释：光子照射到金属上时，某
13、个电子吸收光子的能量后动能变大，若电子的动能增大的足以克服的原子核的引力时，便飞出金属表面，成为光电子。1. 光子的能量和频率有关，金属的逸出功是一定的，光子的能量必须大于逸出功才能发生光电效应，这就是每一种金属都存在一个极限频率的原因。2. 光照射到金属上时，电子吸收光子能量不需积累，吸收能量立刻增大动能，若大于逸出功便逸出金属表面成为光电子。3. 电子吸收光子能量后，从金属表面逸出，其中金属表面电子克服逸出功飞出金属表面具有大初动能，根据能量守恒，应是：。该方程称为爱因斯坦光电方程，显然最大初动能和入射光子的频率有关。三. 光的波粒二象性光的干涉、衍射等现象表明光具有波动性，而光电效应又无
14、可争辩地表明光具有粒子性。现在，人们认识到，光既具有波动性又具有粒子性，也就是说光具有波粒二象性。从概率波来理解：大量光子产生的效果往往显示波动性。个别光子产生的效果往往显示粒子性。从各种频率电磁波的探测来理解；低频率光子容易显示波动性。高频率光子容易显示粒子性。要理解各种频率的电磁波，就必须综合运用波动观点和粒子的观点，这是由于波动性与粒子性是光所具有的不可分割的属性，即波粒二象性。第四单元 实验：测定玻璃的折射率实验原理：如图所示，入射光线AO由空气射入玻璃砖，经OO1后由O1B方向射出。作出法线NN1，则折射率n=Sin/Sin注意事项：手拿玻璃砖时，不准触摸光洁的光学面，只能接触毛面或
15、棱，严禁把玻璃砖当尺画玻璃砖的界面；实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变；大头针应垂直地插在白纸上，且玻璃砖每一侧的两个大头针距离应大一些，以减小确定光路方向造成的误差；入射角应适当大一些，以减少测量角度的误差。第五单元 实验：用双缝干涉测定光的波长原理：两个相邻的亮纹或暗条纹的中心间距是xl/d测波长为：dx /l1. 观察双缝干涉图样：只改变缝宽，用不同的色光来做，改变屏与缝的间距，看条纹间距的变化。单色光：形成明暗相间的条纹。白光：中央亮条纹的边缘处出现了彩色条纹。这是因为白光是由不同颜色的单色光复合而成的，而不同色光的波长不同，在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离不变的条件下，光波的波
16、长越长，各条纹之间的距离越大，条纹间距与光波的波长成正比。各色光在双缝的中垂线上均为亮条纹，故各色光重合为白色。2. 测定单色光的波长：双缝间距是已知的，测屏到双缝的距离，测相邻两条亮纹间的距离，测出个亮纹间的距离，则两个相邻亮条纹间距，代入：dx /l，即可求出光波波长。【典型例题】 例1 在折射率为n，厚度为d的玻璃板上方的空气中有一点光源S，从S发出的光线SA以入射角射到玻璃板上表面，经过玻璃板后从下表面射出，如图所示，若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时间与在玻璃板中的传播时间相等，点光源S到玻璃板上表面的垂直距离应是多少？解析：设点光源S到玻璃板上表面的垂直距离为L，光线在
17、玻璃中的折射角为r，则光线从S到玻璃板上表面的传播距离为，光线从S到玻璃板上表面的传播时间为；光线在玻璃中的传播距离为，光线在玻璃中的传播时间为，根据题意，得 由折射定律得。因为，所以，代入式得。例2（07全国I）从桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示，有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1.5 ，则光束在桌面上形成的光斑半径为（ ）A. r B. 1.5r C. 2r D. 2.5r解析：如图所示，光线射到A或B时，入射角大于临界角，发生全反射，而后由几
18、何关系得到第二次到达界面的时候垂直打出。O点为ABC的重心，设EC=x，则由几何关系得到：。解得光斑半径x=2r答案：C例3 如图所示，AB为一直光导纤维，AB之间距离为s，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A点传输到B点所用时间为t，求光导纤维所用材料的折射率n。解析：光信号由A点进入光导纤维后，沿AO方向照射到O点，此时入射角恰好等于临界角。光在此介质中的速度为v，而沿水平方向的分速度为vsin，沿水平方向传播的距离为s。解：设介质的折射率为n，则有 ，由以上的三式解得，所以。例4 一束白光从顶角为的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜后，在
19、屏P上可得到彩色光带，如图所示，在入射角i逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则（ ）A. 红光最先消失，紫光最后消失 B. 紫光最先消失，红光最后消失C. 紫光最先消失，黄光最后消失 D. 红光最先消失，黄光最后消失解析：作出白光的折射光路图，可看出，白光从AB射入玻璃后，由于紫光偏折大，从而到达另一侧面AC时的入射角较大，且因此光折射率大，因而其全反射的临界角最小，故随着入射角i的减小，进入玻璃后的各色光中紫光首先发生全反射不从AC面射出，后依次是靛、蓝、绿、黄、橙、红，逐渐发生全反射而不从AC面射出。答案：B例5 用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d =
20、0.1mm，双缝到屏的距离L =6.0m，测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是3.8cm，氦氖激光器发出的红光的波长是多少？假如把整个装置放入折射率是4/3的水中，这时屏上的条纹间距是多少？剖析：由条纹间距、双缝间距d，双缝到屏的距离L及波长的关系，可测光波的波长，同理知道水的折射率，可知该波在水中的波长，然后由、d、L、的关系，可计算条纹间距。解析：由可以得出，红光的波长mm激光器发出的红光的波长是6.3107m。如果整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长为m =4.7107m这时屏上条纹的间距是：m =2.8102m。例6 如图，阴极K用极限波长0=0.66m的金属铯制成，用波长=0.5
21、0m的绿光照射阴极K，调整两个极板电压。当A板电压比阴极高出2.5V时，光电流达到饱和，电流表示数为0.64A，求：（1）每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能。 （2）如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的2倍，每秒钟阴极发射的光电子和光电子飞出阴极的最大初动能。分析： （1）当阴极发射的光电子全部达到阳极A时，光电流达到饱和，由电流可知每秒到达阳极的电子数，即每秒发射的电子数。由爱因斯坦光电效应方程可计算最大的初动能。（2）光强加倍，每秒钟发射的光电子数加倍，但入射光频率不变，发射的光电子的最大初动能不变。解析：（1）光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒
22、钟发射的光电子的个数。个根据爱因斯坦光电方程，光电子的最大初动能：JJ。（2）如果照射光的频率不变，光强加倍，根据光电效应实验规律，阴极每秒发射的光电子数个光电子的最大初动能仍然是J。例7 某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误。但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa与bb不平行，如图所示。则（ ）A. P1P2与P3P4两条直线平行 B. P1P2与P3P4两条直线不平行C. 他测出的折射率偏大 D. 他测出的折射率不受影响解析：如图所示。在光线由绷面进入玻璃砖的偏折现象中：由折射定律在光线由bb射出玻璃砖的现象中，同理若aa与bb平行，则i=，因此=。此时入
23、射光线AO与出射光线OB平行。 若aa与bb不平行，则i，因此。此时入射光线AO与出射光线OB不平行。选项B正确。 在具体测定折射率时，要求实验方法、光路均准确无误，折射率的测量值应不受aa与bb是否平行的影响，选项D正确。 答案：B、D点评：（1）入射光线与出射光线是否平行，取决于玻璃砖两界面aa与bb是否平行。 （2）利用插针法确定光的入射点和出射点，从而确定入射光线和折射光线。此方法可适合应用平行玻璃砖、棱镜、圆柱形玻璃体等。例8 在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中：（1）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa和bb后，不自觉地碰了玻璃砖使它向aa方向平移了少许，如图所示。则他测出的
24、折射率值将_（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）； （2）乙同学在画界面时，不自觉地将两界面aa、bb间距画得比玻璃砖宽度 大些，如图385所示，则他测得折射率_（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。解析： （1）如图所示，甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角、折射角没有受到影响，因此测得的折射率将不变。 （2）如图所示，乙同学利用插针法确定人射光线、折射光线后，测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小。例9 在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光
25、片（只能透过绿光），这时 （ ）A. 只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B. 红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在C. 任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D. 屏上无任何光亮解析：在双缝干涉实验的装置中，缝的宽度跟光的波长相差不多，在双缝分别放上红色和绿色滤光片之后，由于红光和绿光的频率不相等，在光屏上不能再出现干涉条纹了，但由于满足产生明显衍射现象的条件，所以在屏上将同时出现红光和绿光的衍射条纹，故正确的选项为C。说明：光的干涉、衍射和机械波的干涉、衍射，从原理上讲是完全类似的，在复习中可进行对照和类比。例10 劈尖干涉是一种薄膜干涉
26、，其装置如图（图甲）所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹人两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示。干涉条纹有如下特点：（1）任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；（2）任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（ ）A. 变疏 B. 变密 C. 不变 D. 消失解析：撤去一纸片后，空气薄膜劈尖角变小，产生相同的厚度差对应的水平距离变大，所以相邻的明（或暗）条纹间距变大，即条纹变疏，选项A正确。说明：本题考查对薄膜
27、干涉原理的理解，只有对薄膜干涉产生的原因、干涉条纹的分布规律等从本质上认识清楚，才能给出准确的解答。【模拟试题】一. 选择题1. 人眼对绿光最为敏感.正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为6.631034Js，光速为3.0108ms，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（ ）A. 2.31018W B. 3.81019 W C. 7.0l048 W D. 1.21048 W2. 验钞机发出的“光”能使钞票上的荧光物质发光；家用电器上的遥控器发出的“光”用来控制电视机、空调器，对于它们发出的“光”，下列说法中正确的是（ ）
28、验钞机发出的“光”是红外线 遥控器发出的“光”是红外线 红外线是由原子的内层电子受到激发后产生的 红外线是由原子的外层电子受到激发后产生的A. B. C. D. 3.（08全国）一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角射入，穿过玻璃砖自下表射出。已知该玻璃对红光的折射率为1.5。设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2，则在从0逐渐增大至90的过程中（ ）A. t1始终大于t2 B. t1始终小于t2C. t1先大于后小于t2 D. t1先小于后大于t24. 激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理，用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中
29、的双缝，待测物体的速度v与二次曝光时间间隔t的乘积等于双缝间距，实验中可测得二次曝光时间间隔t、双缝到屏的距离l以及相邻两条亮纹间距x，若所用激光波长为人，则该实验确定物体运动速度的表达式是（ ）A. v B. v C. v D. v5. 发出白光的细线光源ab，长度为l0，竖直放置，上端a恰好在水面以下，如图，现考虑线光源ab发出的靠近水面法线（图中的虚线）的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以l1表示红光成的像的长度，l2表示蓝光成的像的长度，则（ ）A. l1l2l2l0 C. l2lll0 D. l2lll06. 太阳照射在平坦的大沙漠上，我们在沙漠中向前看去，发现前
30、方某处射来亮光，好像太阳光从远处水面反射来的一样，我们认为前方有水，但走到该处仍是干燥的沙漠，这种现象在夏天城市中太阳照射沥青路面时也能观察到，对这种现象正确的解释是（ ）A. 越靠近地面，空气的折射率越大B. 这是光的干涉形成的C. 越靠近地面，空气的折射率越小D. 这是光的衍射形成的7. 绿光照射到某金属表面发生光电效应，则（ ）A. 增大绿光强度，光电子的初动能将增大B. 改用蓝光照射，光电子的初动能一定增大C. 改用黄光照射，一定也能产生光电效应D. 增大绿光强度，单位时间内放出的光电子数目将增多8. 已知一束可见光a是由m、n、p三种单色光组成的，检测发现三种单色光中，n、p两种色光
31、的频率都大于m色光；n色光能使某金属发生光电效应，而p色光不能使该金属发生光电效应。那么，光束a通过三棱镜的情况是图中的 （ ）9. 把一个曲率半径很大的凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上，让单色光从上方射入（如图甲），这时可以看到亮暗相间的同心圆（如图乙），这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫做牛顿环，为了使同一级圆环的半径变大（例如从中心数起的第二道圆环），则应 （ ） 将凸透镜的曲率半径变大 将凸透镜的曲率半径变小 改用波长更长的单色光照射 改用波长更短的单色光照射A. B. C. D. 二. 填空题 11. 在测介质的折射率的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值作出如图所示的图
32、象，已知光线是从空气射向介质的，那么属于人射角的是角，介质的折射率是。12. 在“双缝干涉测光的波长”的实验中，测量头如图所示，调节分划板的位置，使分划板中心刻线对某亮条纹的中心，此时螺旋测微器的读数为mm。转动手轮，使分划线向一侧移动，到另一条亮条纹的中心位置，由螺旋测微器再读出一读数，若实验测得4条亮条纹中心间的距离x0.960mm，已知双缝间距d1.5 mm，双缝到屏的距离L1.00 m，则对应的光波波长为nm。13. 二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.41051.6105m，相应的频率范围是，相应的光子能量范围是。“温室效应”使大气全年的平均温度升高，空气温
33、度升高，从微观上看就是空气中分子的。（已知普朗克常量h6.61034Js，真空中的光速c3.0108ms1，结果取两位有效数字）14. 一位同学模仿用玻璃砖测定玻璃折射率方法，改用玻璃三棱镜测定玻璃的折射率，他的主要步骤如下：A. 在白纸上放一玻璃三棱镜并画出它的三边，AB、BC和CA； B. 以AB界面画一条线段DO作为人射线，并在DO上竖直地插上两枚大头针P1和P2； C. 在AC的一侧竖直地插上大头针P3时，用眼睛观察并调整视线使P3同时能挡住P1P2的像； D. 同样，在AC的一侧再竖直地插上大头针P4时，用眼睛观察并调整视线使P4同时能挡住P3和P1 P2的像； E. 记下P3、P4
34、的位置移去玻璃三棱镜，过P3P4引直线OE与AC交于O，过0点画界面AB的法线NN。你能否根据他的实验记录测出玻璃的折射率？若能，请你在图上标出入射角和折射角，并用三角函数值表示玻璃的折射率。15. 折射率为n的等腰直角三棱镜，一细光束由一腰射入，折射后射到另一腰上，为使光不再从另一腰射出，入射角i最大为。三. 作图、计算题16.（07年江苏）如图所示，巡查员站立于一空的贮液池边，检查池角处出液口的安全情况。已知池宽为，照明灯到池底的距离为。若保持照明光束方向不变，向贮液池中注入某种液体，当液面高为/时，池底的光斑距离出液口/。（1）试求当液面高为/时，池底的光斑到出液口的距离x。（2）控制出
35、液口缓慢地排出液体，使液面以的速率匀速下降，试求池底的光斑移动的速率v x 17. 如图所示，一块折射率为n、长为L的细长透明圆柱体，若从左端面射人的光在透明体中恰能发生全反射，则光经过多次全反射由左端到右端所需的时间为多少?18. 光具有波粒二象性，光子的能量E九，其中频率表征波的特性.在爱因斯坦提出光子说之后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量p与光波波长的关系为ph.若某激光器以P60 W的功率发射波长6.63107m的光束，已知普朗克常量h6.631034Js，试根据上述理论计算：（1）该激光器在1 s内发射出多少个光子?（2）若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到光束对它的
36、作用力F为多大?【试题答案】一.1. A 2. D 3. B解析：设折射角为，玻璃砖的厚度为h，由折射定律n= ，且n= ，在玻璃砖中的时间为t= ，联立解得t2，红光频率较小，为零时，t1t2，为90时，趋近渐近线，初步判定该函数为单调函数，通过带入为其它特殊值，仍然有t1t2，故B对。4. B 5. D 6. C 7. D 8. A 9. A 10. A二. 11. 1.55 12. 1.130 480 13. 2.110131.91013Hz 1.410201.3102J 无规则运动加剧 14. Q A 解析：能根据该同学的记录测定玻璃的折射率，如图所示，设入射角DON=，折射角OON=，由折射定律得： 15. arcsin三.16. 解析：（1）解法一：由几何关系知由折射定律 代入得 解得解法二：由几何关系知液面高度变化，折射角不变，由得，解得（2）液面匀速下降，光斑也匀速向左运动。则有，整理得17. 18.（1）21020个 （2）2107N用心 爱心 专心