2008年成人高考高起点物理复习光学.doc

2008年成人高考高起点物理复习:光学 
一、主要内容
本章内容包括光的直线传播、棱镜、光的色散、光的反射、光的折射、法线、折射率、全反射、临界角、透镜(凸、凹)的焦点及焦距、光的干涉、光的衍射、光谱、红外线、紫外线、X射线、y射线、电磁波谱、光电子、光子、光电效应、等基本概念,以及反射定律、折射定律、透镜成像公式、放大率计算式,光的波粒二象性等基本规律,还有光本性学说的发展简史。
二、基本方法
本章涉及到的方法有:运用光路作图法理解平面镜、凸透镜、凹透镜等的成像原理,并能运用作图法解题;根据透镜成像规律,运用逻辑推理的方法判断物象变化情况。
三、错解分析
在本章知识应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在:解题操作过程不规范导致计算错误;将几何光学与物理光学综合时概念不准确;不善于用光路图对动态过程作分析。
例1  ,从空气射入水中,。求该光在水中的波长,并判断在水中该光的颜色。
【错解】
。
【错解原因】
,但用光谱表查得光的颜色却错了。人眼对光的色觉决定于光的频率而不是波长。
【分析解答】
当光从一种媒质进入另一种媒质时,波长变化了,波速也相应变化了,但它的频率却不变。所以在水中该光仍是红色。
【评析】
物理规律的因果关系是有条件的,记忆规律时应该首先弄清规律成立的条件。凡是波,无论是机械波还是电磁波,只要振源的频率不变,波的频率就不变。
例2  一束白光从玻璃里射入稀薄空气中,,求入射角为下列两种情况时,光线的折射角各为多少?
(1)入射角为50”
(2)入射角为30°
【错解】
r=30°3′
r=19°4′
【错解原因】
此解法中没有先分析判断光线是从光疏媒质进入光密媒质,还是从光密媒质进入光疏媒质,会不会发生全反射。而是死套公式,引起错误。
【分析解答】
光线由玻璃里射入空气中,是由光密媒质射入光疏媒质,其临界角为
由已知条件知,当i=50°时,i>A,所以光线将发生全反射,不能进入空气中。当i=30°时,i<A,光进入空气中发生折射现象。
sinr=n·sini=×sin30°=
r= 49°54′
【评析】
解光的折射现象的题目时,首先应做出判断:光线是从光疏媒质进入光密媒质,还是光线是从光密媒质进入光疏媒质。如是前者则i>r,如是后者则i<r。其次,如果是从光密媒质进入光疏媒质中,还有可能发生全反射现象,应再判断入射角是否大于临界角,明确有无折射现象。
例3  光从玻璃射入空气里时传播方向如图13-l所示,请在图中标出入射角和折射角。
【错解】
如图 13-2所示,α为入射角,β为折射角。
【错解原因】
错解原因一是受思维定势的影响,不加分析地认定玻璃与空气总是上下接触的;二是对光的折射及其规律未吃透,将题设文字条件与图形条件结合起来的分析能力差。根据光的折射规律,光从水或玻璃等透明物质射入空气里时,折射角大于入射角,题设文字条件是“从玻璃射入空气”,因此折射角大于入射角,再结合题设所给图形,可知CD为界面,AB为法线。
【分析解答】
如图  13-3所示, α′为入射角, β′折射角(CD左面为玻璃,右面为空气)。
【评析】
解光的折射现象的题目,首先应对光线是从光疏媒质进入光密媒质呢?还是光线是从光密媒质进入光疏媒质作出判断。为了保证你每次做题时,能够不忘判断,建议同学们做光的折射题时,先画出光路图,标出入射光线和出射光线的方向,在界面处标出哪一个是光密媒质,哪一个是光疏媒质。然后再解题。
例4  如图13-4所示,放在空气中折射率为n的平行玻璃砖,表面M和N平行,P,Q两个面相互平行且与M,N垂直。一束光射到表面M上(光束不与M平行),则:
,光在表面M发生全反射。
,光在表面M都不会发生全反射。
。
,光只要通过M就不可能在表面N发生全反射。
【错解】
光束从空气中射到玻璃砖表面M上,是由光疏媒质到光密媒质,不可能发生全反射,而从表面N射出空气,是由光密媒质到光疏媒质,光可能发生全反射,故选B,C。
【错解原因】
机械地记住光从光密媒质到光疏媒质,可能发生全反射,而不具体分析光通过表面M后射到N表面光线的入射角的大小是否大于临界角,而错选C。
【分析解答】
如图13-5所示,光射到表面M的入射角为i(i≠90°)折射角为r,
面N,因M∥N,故其入射角i′=r<C。即光只要通过M即不可能在表面N发生折射。
若光通过M先射到MN面再射到P面(如