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镇海中学网校

 wak47 2012-05-02

高中物理光学专题——光的波动性

编辑:admin 日期:2011-5-9 9:33:01 浏览:0 来源:

                                                  陈德云

    光学部分对于高中整体的物理学知识点似乎占的比重不是很大,因为大体上像高考物理的压轴题或者很多的大题目都很少会涉及到光学的知识,但是对于我们学习高中物理的学习来讲,不应该让这一部分成为最短的木板,影响我们物理学习的综合水平。事实上光学的部分,在高考的当中出现的形式几乎都是选择题,因此对于这个部分,似乎觉得简单的部分,但愿能成为我们的送分题。因此在这面对高考的时刻,或者是高二物理学习光学的过程当中,扎实的掌握这一部分的知识点才是非常的重要。古人有云:千里之堤毁于蚁穴,所以对于这一部分的知识点我们应该是需要也有一个慎重的态度方可。
光学的知识并不是向电磁学或者能量问题那样的复杂,计算量不大,但是容易混淆的地方却是不小,因此这次我们来浅析光学部分容易混淆的地方。

(一)光速与频率的关系
①首先要记得的是光,任何颜色的光在真空中的速度均为光速,即等于
②因为光是电磁波,其在介质密度越大的物质中传播速度越小,所以传播速度是真空>空气>液体>固体
,不过一般讲空气近似等于真空的速度。这与声波正好相反,因为声波是机械波,它的传播是靠着质点的振动将能量传播出去的
③而在一定温度下,在一定介质中,光的传播速度是一定的,事实上由,其中v为光在某介质中的传播速度,可知光速是与折射率n有关的,而稍后我们将会讨论折射率n与光的频率有关,但光的频率一般是不变的,所以认为光速在介质中是恒定的
④不同频率,不同的波长的光在同一介质中传播速度不同,同一频率的光在不同介质中的传播速度也不同
下面我们来看几道例题,以及在这例题中的解析

例一:关于声波与光波都从空气进入水中,下列说法正确的中
A.声波与光波的波长都变短     B.声波与光波的波长都变长
C.声波与光波的波速都变小     D.声波波速变大,光波速度变小

解:因为一定温度下,光与声波在某种介质中的速度都是一定的,而光为电磁波,其在介质密度越大的物质中波速越小,因此由空气进入水,光的波速减小,再由λ=v/f,f为频率,一种既定f的波的频率是不会改变的,因此波长λ减小。而声波为机械波,其在密度介质越大的物质中传播的速度越大,因此进入水中,声波波速变大,而由λ=v/f可知,声音的波长变大,选项D正确。

例二:一束单色光从空气射入水中,光的颜色、频率、波长、波速怎么变化? 答:光的颜色由频率决定,因为光从空气进入水中,频率不变,所以颜色也不变,而光在一定温度下,在水中的光速是一定的,因此光速是变小,再由v=λf可知,波长λ在变小 所以在此我们可以理解光速与频率以及介质的联系,事实上这个与R=U/I有点相像,即不能说电阻R与电压U成正比。虽然v=λf,其中f为频率,但是在一定温度以及介质介质中,波速是恒定的,所以对于有些知识点需要掌握并理解,否则我们解题就不知该从那里入手了。而光也是波,因此对于这个性质,在声波或者即它波的传播过程中也是适用的。

(二)折射率与频率的关系
错解:如果我们用,就会觉得折射率与频率是成反比的,但这其实是错误的理解,因为在后一个光公式当中波长也是个变量,而波长一般与频率是成反比的,即波长越长,频率越短,这是电磁波谱当中所能反映的,因此这个公式无法具体表明什么,事实上对于折射率与频率的函数关系相当复杂,证明的知识我们高中阶段还没有涉及,因此只需知道几点

①频率越大,折射率越大
②折射率与介质有关,不同介质折射率是不同的
③紫光的频率大于黄光大于红光,即需要注意电磁波谱的顺序
下面来看几道例题

例三:如图1—3所示,一细光束通过玻璃三棱镜折射后分成a、b、c三束单色光,则这三束单色光

A.频率关系是
B.在真空中的传播速度关系是
C.在玻璃中的传播速度关系是
D.通过同一双缝产生的干涉条纹间距
解:光的频率越大,其折射率也越大,所以由图可知a光的偏着最大,故此a光的频率最大,而c光的频率最小,选项A正确。所以玻璃对这三种光的折射率为,再由n=C/v可得,其中C为光速,n为折射率,因此在玻璃中速度最大的为c光,最小的为a光,选项C正确。而光在真空中传播的速度均为光速C,选项B错误。由C=λf可得,,因为,所以波长越大,间距越大,选项C错误,应该是


下面来看几道习题:
1、如图所示,一束白光通过三棱镜后,将发生光的色散现象,在光   屏上看到的彩色光带位于AB之间,在A位置处是________色光,在B位置处是________色光,这个实验表明同种材料对于不同的光有不同的________。


2、如图所示,两个同种玻璃制成的棱镜,顶角α1 略大于α2 ,两单色光1和2分别垂直入射三棱镜,其出射光线与第二界面的夹角β1 =β2 ,则(    )

A.在棱镜中1光的折射率比2光小

B.在光谱中,1光比较靠近红光

C.在棱镜中1光的传播速度比2光的小

D.把此两光由水中射向空气,产生全反射时,1光的临界角比2光的临界角大。




答案:1、红,紫,折射率,2、ABD

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