第一篇：光學(xué)實例與高中物理教學(xué)

光學(xué)實例與高中物理教學(xué)

摘 要：知識來源于生活，學(xué)生在生活中學(xué)習(xí)，能夠有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)效率以及解決問題的能力，實現(xiàn)學(xué)生學(xué)以致用的目的。對于提高學(xué)生的科學(xué)探究能力、學(xué)習(xí)自覺性、主動性有重要作用。教師可以從高中物理教學(xué)中的光學(xué)問題出發(fā)，研究和探討學(xué)生如何運用生活中的光學(xué)實例理解和掌握物理光學(xué)知識，提高學(xué)習(xí)效率。

關(guān)鍵詞：光學(xué)；物理教學(xué)；自主探究

中圖分類號：G63 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9132（2017）34-0107-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.34.064

一、高中生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和思維特點

高中階段的學(xué)生大致在15-17歲，他們精力無限，個性張揚，但是思維發(fā)展還不夠完善，思考問題還不夠全面，對于自己的行?椴荒芄緩芎玫腦際?，對于學(xué)習(xí)不能夠全面投入，因此，對于這個階段的學(xué)生，教師還需要注意引導(dǎo)他們學(xué)習(xí)的興趣，促進他們學(xué)習(xí)能力的發(fā)展和思維的發(fā)展。就思維方式來說，這個階段學(xué)生正處于形象思維向抽象思維發(fā)展的階段，抽象思維還不是很完善，因此教師在教學(xué)中應(yīng)該根據(jù)這一特點，注重運用學(xué)生形象思維、有效促進學(xué)生抽象思維發(fā)展。在物理學(xué)教學(xué)中，物理實驗的觀察和教學(xué)對于學(xué)生的學(xué)習(xí)有很大的幫助作用，而能夠運用于物理實驗的生活實例，又能夠很好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于提高學(xué)生在生活中注意觀察和思考的習(xí)慣。因此教師要在教學(xué)中充分利用生活現(xiàn)象，大量引用生活實例對學(xué)生進行教育教學(xué)，促進學(xué)生主動探究相關(guān)知識，將灌輸與興趣激發(fā)結(jié)合起來，達(dá)到最優(yōu)的教學(xué)效果。

二、運用生活實例進行物理教學(xué)的基本原則

（一）科學(xué)原則

物理學(xué)是科學(xué)科目，在教學(xué)實踐中，不管采用何種方法，舉何種實例，必須要符合科學(xué)，同時要用科學(xué)的態(tài)度去對待所講述的內(nèi)容或者舉到的實例。同時，教師在傳授時無論是理論介紹還是實例說明，這種教授的方式方法必須科學(xué)，也就是盡可能讓學(xué)生產(chǎn)生興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，提高學(xué)習(xí)效率。教師教學(xué)過程中的科學(xué)態(tài)度也是能夠影響和教育學(xué)生的具體內(nèi)容，它能夠幫助學(xué)生形成務(wù)實、求真的科學(xué)態(tài)度，掌握嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的科學(xué)方法，幫助他們在學(xué)習(xí)和生活中找到符合科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)論。

（二）真實原則

科學(xué)性原則決定了教師在教學(xué)中運用生活實例進行教學(xué)必須堅守真實性原則，科學(xué)性原則要求在教學(xué)中采用科學(xué)的實例，運用科學(xué)的方法得出科學(xué)的結(jié)論?？茖W(xué)必須是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模@就決定了在物理教學(xué)中，教師不能為了活躍氣氛或者說明什么道理，幻想一些“完美的”科學(xué)“實例”，而是要采用一些真實的生活實例進行教學(xué)，因為“真實”是“科學(xué)”的第一要素，在不真實的素材中獲得的科學(xué)結(jié)論是不可靠的，同時，只有采用來源于生活的真實實例才能真正促進學(xué)習(xí)提高學(xué)習(xí)興趣，幫助他們在生活中觀察、思考和學(xué)習(xí)，才能使學(xué)生觀察生活實例的時候找到問題，探究問題，解決問題，提高自己的學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)習(xí)主動性。

（三）有序原則

教學(xué)中要堅持從實際情況出發(fā)，按照學(xué)生的認(rèn)識能力和認(rèn)識水平采取循序漸進的原則，知識講解要由淺入深，由易到難，在物理學(xué)教學(xué)中，更是要讓學(xué)生在科學(xué)的安排下進行，不能讓學(xué)生對知識的認(rèn)知沒有層次，沒有臺階。有序的課堂教學(xué)和課后練習(xí)安排，更有助于學(xué)生認(rèn)識所學(xué)的內(nèi)容、知識。在光學(xué)知識的講解中，學(xué)生不僅要熟悉多彩的光學(xué)實驗，更加要有序安排學(xué)習(xí)過程，掌握科學(xué)、有序的學(xué)習(xí)方法。

（四）完整原則

知識的學(xué)習(xí)必須全面，在物理學(xué)教學(xué)中，學(xué)生要全面、系統(tǒng)地掌握知識。教師在運用光學(xué)實例進行物理教學(xué)時，要避免出現(xiàn)碎片化認(rèn)知，合理安排、科學(xué)實施，讓學(xué)生在全面掌握知識的基礎(chǔ)上深入思考和認(rèn)識所見到的光學(xué)現(xiàn)象，從現(xiàn)象看本質(zhì)，從某一現(xiàn)象來思考和復(fù)習(xí)所有有關(guān)的物理知識，確保知識系統(tǒng)的完整性。

三、將光學(xué)實例運用于物理教學(xué)，促進物理教學(xué)效率提高

心理研究表明，高中學(xué)生的思維模式屬于簡單唯物主義階段，教師可以充分利用這一特點，從學(xué)生的生活實際中選擇一些學(xué)生熟悉的實例，例如照相機成像的原理，閃電現(xiàn)象的形成，潛望鏡的特點及其功能實現(xiàn)原理等問題，這些問題的提出和思考，可以讓學(xué)生的好奇心和求知欲得到很大的刺激。教師在上課時，應(yīng)根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)進行發(fā)揮，讓學(xué)生自己解釋所看到的現(xiàn)象，或者討論現(xiàn)象背后的物理學(xué)原理，同時教師應(yīng)該鼓勵學(xué)生自己舉出一些與所講知識有關(guān)的光學(xué)實例并作出理論解釋，提高學(xué)生舉一反三的能力，讓學(xué)生能夠掌握通過生活實例進一步思考和更加清晰的掌握光學(xué)知識的目的，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中把條目化、抽象化的物理理論知識與生活趣事兒聯(lián)系起來，這樣學(xué)生就能夠提高對于物理學(xué)知識的興趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)動機和學(xué)習(xí)效率都會有很大的提高，這就保證了學(xué)生學(xué)習(xí)的動力，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的能力。下面舉一些光學(xué)實例運用與物理教學(xué)的具體事例。

（一）光波的長短變化與吸收現(xiàn)象

所有的學(xué)生都能夠看到交通燈，知道交通燈在雨霧天氣也能看的較為清楚，這又是怎么實現(xiàn)的呢？在物理學(xué)教學(xué)中，學(xué)生學(xué)習(xí)到了紅光的光波最長，這一特點導(dǎo)致紅光最容易發(fā)生衍射，因此，哪怕是在雨霧天氣，所有交通參與者都能夠很好的看清交通紅燈，學(xué)生就能夠理解交通燈正是利用了紅光的光程遠(yuǎn)，不容易被散射的道理，有效防止了交通參與者因看不清交通指示燈而發(fā)生交通事故的可能。

（二）光的折射現(xiàn)象

不僅夏日雨后會出現(xiàn)彩虹，其實出現(xiàn)彩虹的還有灑水車的后面，學(xué)生都注意到了彩虹的出現(xiàn)與空氣中的水霧有關(guān)，其實彩虹之所以是平滑的曲線，與我們的眼睛視力范圍有關(guān)，那么由里到外或者由外到里的不同顏色又是怎么出現(xiàn)的呢？其實這就是折射造成的，太陽光是一種復(fù)合光，由不同顏色的光組成，但是當(dāng)這些光發(fā)生折射的時候，由于光的波長不同所以他們對同一介質(zhì)的折射率不同，導(dǎo)致折射后的光發(fā)生色散現(xiàn)象，因此太陽光便會被分解成紅橙黃綠藍(lán)錠紫的不同顏色。

另外，光的鏡面反射、漫反射、光的干涉與衍射現(xiàn)象，光譜效應(yīng)等都能夠在生活中找到很有趣的實例，這些實例能夠很好地提高學(xué)生對于光學(xué)知識的興趣，也大大提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和運用知識解決實際問題的能力。

總之，生活是最好的老師，只要我們留意，處處都是知識。培養(yǎng)學(xué)生觀察和分析的能力，有效提高學(xué)生對于物理知識的興趣，是每一個物理老師不可錯過的教學(xué)方式。

參考文獻：

[1] 王化銀，張東雨.幾例有趣光學(xué)現(xiàn)象的定量分析[J].科教文匯，2013（8）：149-150.[2] 王文麒，樂永康.光盤結(jié)構(gòu)及實驗中的光學(xué)現(xiàn)象[J].物理實驗，2013（4）：44-47.[ 責(zé)任編輯 胡雅君]

第二篇：2008年高中物理光學(xué)最新試題精選

2008年高中物理光學(xué)最新試題精選

一、選擇題

1．2007年3月4日是我國的元宵節(jié)，凌晨在我國很多地區(qū)都觀測到了月食的天象，發(fā)生月食時、太陽、地球的相對位置如圖所示．當(dāng)月球進入圖中哪個區(qū)域時地球上在夜晚地區(qū)的觀察者可以看到月全食（）

A．全部進入?yún)^(qū)域I B．全部進入?yún)^(qū)域II或Ⅳ C．全部進入?yún)^(qū)域Ⅲ D．部分進入?yún)^(qū)域I

答案：A 2．1923年美國物理學(xué)家邁克耳遜用旋轉(zhuǎn)棱鏡法較準(zhǔn)確地測出了光速，其過程大致如下，選擇兩個距離已經(jīng)精確測量過的山峰（距離為L），在第一個山峰上裝一個強光源S，由它發(fā)出的光經(jīng)過狹縫射在八面鏡的鏡面1上，被反射到放在第二個山峰的凹面鏡B上，再由凹面鏡B反射回第一個山峰，如果八面鏡靜止不動，反射回來的光就在八面鏡的另外一個面3上再次反射，經(jīng)過望遠(yuǎn)鏡，進入觀測者的眼中．如圖所示，如果八面鏡在電動機帶動下從靜止開始由慢到快轉(zhuǎn)動，當(dāng)八面鏡的轉(zhuǎn)速為?時，就可以在望遠(yuǎn)鏡里重新看到光源的像，那么光速等于（）

A．4L??

B．8L??

C．

16L??

D．

32L??

答案：B 3．水平地面上物體M將站在A處的人的視線擋住，如圖所示，為了能看到M后面的地面，在上方水平放一平面鏡，且反光面對著地面，A處的人為了看到M后面距M較近的地方，他應(yīng)該（）

A．將平面鏡平行上移 B．將平面鏡平行下移 C．將平面鏡水平左移 D．將平面鏡水平右移

答案：A 4．如圖所示，在xOy平面內(nèi)，人的眼睛位于坐標(biāo)為（3，0)的點，一個平面鏡鏡面向下，左右兩個端點的坐標(biāo)分別為（－2，3）和（0，3）一個點光源S從原點出發(fā)，沿x軸負(fù)方向勻速運動．它運動到哪個區(qū)域內(nèi)時，人眼能從平面鏡中看到S的像點，像做什么運動？（）

A．0～－7區(qū)間，沿x軸正方向勻速運動 B．－3～一7區(qū)間，沿x軸負(fù)方向勻速運動 C．－3～－7區(qū)間，沿x軸負(fù)方向加速運動 D．－3～－?區(qū)間，沿x軸正方向加速運動

答案：B 5．設(shè)大氣層為均勻介質(zhì)，當(dāng)太陽光照射地球表面時，則有大氣層與沒有大氣層時，太陽光被蓋地球的面積相比（）

A．前者較小

B．前者較大 C．一樣大

D．無法判斷 答案：B 6．大氣中空氣層的密度是隨著高度的增加而減小的．從大氣外射來一束陽光，如圖所示的四個圖中，能粗略表示這束陽光射到地面的路徑的是（）

答案：B

7．目前，一種用于摧毀人造衛(wèi)星或空間站的激光武器已研制成功．如圖所示，某空間站位于地平線上方，現(xiàn)準(zhǔn)備用一束激光射向該空間站，則應(yīng)把激光器（）

A．沿視線對著空間站瞄高一些 B．沿視線對著空間站瞄低一些 C．沿視線對準(zhǔn)空間站直接瞄準(zhǔn) D．條件不足，無法判別

答案：C 8．在沒有月光的夜間，一個池面較大的水池底部中央有一盞燈（可看做光源），小魚在水中游動，小鳥在水面上方飛翔，設(shè)水中無雜質(zhì)且水面平靜，下面的說法中正確的是（）

A．小魚向上方水面看去，看到水面到處都是亮的，但中部較暗

B．小魚向上方水面看去，看到的是一個亮點，它的位置與魚的位置無關(guān) C．小鳥向下方水面看去，看到水面中部有一個圓形區(qū)域是亮的，周圍是暗的 D．小鳥向下方水面看去，看到的是一個亮點，它的位置與鳥的位置有關(guān) 答案：BD 解析： 突破口在于鏡面反射原理和折射定律

9．如圖所示，一束圓錐體形的單色光在空氣中傳播，將會聚于P，在到達(dá)P之前若先進入水中，圓錐的軸垂直于水面，圓錐的頂角為?。P到水面的距離一定，則（?很小時，??sin??tan?）（）A．若?很大，錐體內(nèi)的光線不能全部聚于一點 B．若?很小，錐體內(nèi)的光線不能全部聚于一點水面 C．?很大時，光線與軸的交點從P點開始至無限遠(yuǎn) D．?很小時，光線與軸的交點無限靠近P

答案：A

二、填空題

1．如圖所示，在等高且相距較遠(yuǎn)的甲、乙兩地各有一套光學(xué)系統(tǒng)．甲處A為固定的激光光源，它豎直向下發(fā)出一束又細(xì)又亮的激光．B是正多面反射棱鏡，這里只畫出它相鄰的三個反射面，該棱鏡可繞水平中心軸O順時針高速旋轉(zhuǎn)．C是帶觀察屏的望遠(yuǎn)鏡．當(dāng)撤去B時，激光束恰好直接射入望遠(yuǎn)鏡．乙處是安裝在水平軸O?上的兩塊互相垂直的平面鏡組成的反射系統(tǒng)，該系統(tǒng)也可繞O?軸在豎直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)．現(xiàn)調(diào)節(jié)甲、乙兩地系統(tǒng)至某一靜態(tài)時，激光束經(jīng)過圖所示的一系列反射后恰好射入望遠(yuǎn)鏡中，試回答下列問題：

（1）由此可推導(dǎo)出正多面反射棱鏡的面數(shù)為。

（2）保持甲地的整個光學(xué)系統(tǒng)不動，讓乙地反射系統(tǒng)整個繞O?軸在紙面上緩緩旋轉(zhuǎn)一個不太大的角度，是否可以保證激光束在這一段時間內(nèi)總能進入望遠(yuǎn)鏡中？（旋轉(zhuǎn)過程中兩平面鏡保持相互垂直且激光在兩平面鏡中各有一次反射）．

答：

（填“是”或“否")。

（3）若讓甲地棱鏡繞中心軸O旋轉(zhuǎn)，其余部分不動．由于甲、乙兩地相隔較遠(yuǎn)，且光是以一定的速度在空氣中傳播的，故一般情況下望遠(yuǎn)鏡中不能再看到激光光源的像．但是適當(dāng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，則可重新看到光源的像．若已知甲、乙兩地間距離為s，光速為c，試求棱鏡的最小轉(zhuǎn)速是

r/s。

答案：（1）8（2）是

（3）n?c 16s3．圖中M是豎直放置的平面鏡，鏡離地面的距離可調(diào)節(jié)．甲、乙二人站在鏡前，乙離鏡的距離為甲離鏡的距離的2倍，如圖所示．二人略錯開，以便甲能看到乙的像．以l表示鏡的長度，h表示乙的身高，為使甲能看到鏡中乙的全身像，l的最小值為多少？

解析：設(shè)甲離鏡距離為s，則乙離鏡距離為2s。

（1）根據(jù)平面鏡成像的特點，像和物關(guān)于鏡面對稱，作乙經(jīng)平面鏡成的像h?。

（2）由甲的眼睛向乙的像兩端作兩條直線OD、OC，直線OD、OC分別與鏡子相交于B、A兩點，則線段BA就是鏡子的最小長度，如圖甲所示。

（3）完成光路圖如圖乙所示．

（4）由幾何關(guān)系知，?OAB與?OCD相似，則

lsh?h?,l??。h?2s?s33

(A)屏上像的位置向上移動

(B)屏上像的位置向下移動

(C)屏上像的位置保持不動，但像變大

(D)屏上像的位置保持不動，但像變小

7、（96年）一焦距為f的凸透鏡，主軸和水平的x軸重合。x軸上有一光點位于透鏡的左側(cè)，光點到透鏡的距離大于f而小于2f。若將此透鏡沿x軸向右平移2f的距離，則在此過程中，光點經(jīng)透鏡所成的像點將()。

(A)一直向右移動

(B)一直向左移動

(C)先向左移動，接著向右移動

(D)先向右移動，接著向左移動

11、（99年）假設(shè)地球表面不存在大氣層，那么人們觀察到的日出時刻與實際存在大氣層的情況相比（）

A、將提前

B、將延后

C、在某些地區(qū)將提前，在另一些地區(qū)將延后

D、不變

一、單項選擇題

1、C

2、A

3、C

4、C

5、B

6、A

7、C

8、C

9、D

10、C

11、B

12、D

13、C

14、B

三、填空題

3、（93年）某人透過焦距為10厘米，直徑為4、0厘米的薄凸透鏡觀看方格紙，每個方格的邊長均為0、30厘米。他使透鏡的主軸與方格紙垂直，透鏡與紙面相距10厘米，眼睛位于透鏡主軸上離透鏡5.0厘米處。問他至多能看到同一行上幾個完整的方格?__________

4、(95年)圖9中AB表示一直立的平面鏡,P1P2是水平放置的米尺(有刻度的一面朝著平面鏡),MN是屏,三者互相平行、屏MN上的ab表示一條豎直的縫(即a、b之間是透光的、)某人眼睛緊貼米尺上的小孔S(其位置見 圖),可通過平面鏡看到米尺的一部分刻度。試在本題的圖上用三角板作圖求出可看到的部位,并在 P1P2上把這部分涂以標(biāo)志_________。答案：

1、銫、鈉(3分)[只答一個或有錯者均0分]

2、(E2-E1)/h 3、26 4、5、/2 6×10 76、4.00×10-7 5.00×1014

四、計算題

1、（92年）(5分)一物體經(jīng)焦距為24厘米的凸透鏡成一個放大率為1.5的實像。求物到透鏡的距離。

2、(94年)(7分)蠟燭距光屏90厘米，要使光屏上呈現(xiàn)出放大到2倍的蠟燭像，應(yīng)選焦距是多大的凸透鏡?

3、(95年)(6分)一發(fā)光點S位于焦距為12厘米的薄凸透鏡的主軸上、當(dāng)S沿垂直于主軸的方向移動1、5厘米時,它的像點S′移動0、5厘米、求移動前發(fā)光點S到像點S′的距離

5、(97年)（9分）有一個焦距為36厘米的凸透鏡,在主軸上垂直放置一支蠟燭，得到一個放大率為4的虛像。如果想得到放大率為4的實像，蠟燭應(yīng)向哪個方向移動?移動多少?

6、（98年）（12分）如圖所示，L為薄凸透鏡，點光源S位于L的主光軸上，它到L的距離為36cm；M為一與主光軸垂直的擋光圓板，其圓心在主光軸上，它到L的距離為12cm；P為光屏，到L的距離為30cm?，F(xiàn)看到P上有一與擋光板同樣大小的圓形暗區(qū)ab。求透鏡的焦距。

7、（2000年）（13分）一輛實驗小車可沿水平地面（圖中紙面）上的長直軌道勻速向右運動。有一臺發(fā)出細(xì)光束的激光器在小轉(zhuǎn)臺M上，到軌道的距離MN為d=10m，如圖所示。轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動，使激光束在水平面內(nèi)掃描，掃描一周的時間為T=60s。光束轉(zhuǎn)動方向如圖中箭頭所示。當(dāng)光束與MN的夾角為45°時，光束正好射到小車上。如果再經(jīng)過△t=2.5s光束又射到小車上，則小車的速度是多少？（結(jié)果保留二位數(shù)字）

答案： 1、28、解:由題給數(shù)據(jù)根據(jù)透鏡成像和放大率公式可得

1/u＋1/v＋1/f＝1/24

①

m＝v/u

②

解之得 u＝40(厘米)③

評分標(biāo)準(zhǔn):本題5分

得到①式給2分，得到②式給2分，求得最后結(jié)果，再給1分。

2、由放大率公式和本題要求,有v＝2u,以題給條件u+v＝90厘米代入,凸透鏡的焦距f＝20厘米。

3、解:用h和h′分別表示S和S′移動的距離,用l表示S和S′未移動時的距離,則有

v/u=h′/h

①

l=u+v

②

1/u+1/v=1/f

③

根據(jù)透鏡成像公式

由①②③式并代入數(shù)據(jù)可解得

l=64厘米

評分標(biāo)準(zhǔn):全題6分,寫出④式給2分,寫出②式給2分,寫出③式給1分、得出正確結(jié)果再給1分

4、設(shè)光線在玻璃中的折射角為r，則光線從S到玻璃板上表面的傳播距離＝ι／cosθ；光線從S到玻璃板上表面的傳播時間＝ι／c cosθ，其中c表示空氣中的光速。

光線在玻璃板中的傳播距離＝d／cosr；

光線在玻璃板中的傳播時間＝nd／c cosr；

據(jù)題意有nd／cosr＝ι／cosθ

由折射定律 sinθ＝nsinr，解得

5、解:先求蠟燭的原位置

由放大率公式。

得 v1＝-4u

1①

由透鏡成像公式

1/u1+ 1/v1＝1/f

②

解得 u1＝3/4f

再求蠟燭移動后的位置，由放大率公式得

v2＝4u

2③

由透鏡成像公式

1/u2+1/v12＝1/f

④

解得 u2＝5/4f 所以蠟燭應(yīng)向遠(yuǎn)離透鏡的方向移動，移動的距離為

u2－u1＝5/4－3/4f＝1/2f＝18厘米 評分標(biāo)準(zhǔn):本題9分。

①式2分，②式1分，③式2分，④式1分，⑤式2分。物體移動方向正確的給1分。

6、解：光屏上的暗區(qū)是由于擋光圓板擋住部分光線而 形成的。因而從點光源S經(jīng)擋光圓板邊緣（譬如圖中的c點）射到透鏡上H點的光線ScH，經(jīng)透鏡折射后，出射光線應(yīng)經(jīng)過暗區(qū)的邊緣的某點。這點可以是暗區(qū)的邊緣點a，也可以是暗區(qū)的另一邊緣點b。也就是說符合要求的像點有兩點：S1'、S2'。

先求與像點S1'相應(yīng)的焦距f1。

設(shè)r表示圓板與暗區(qū)的半徑，以u表示物距，v1表示

像距，/r=u/(u-l1)① /r=v1/(v1-l2)②

由成像公式，得

1/u+1/v1=1/f1 ③

解①、②、③式得

f1=25.7cm ④

再求與像點S2'相應(yīng)的焦距f2，以v2表示像距，/r=v2/(l2-v2)⑤

由成像公式，得

1/u+1/v2=1/f2 ⑥

解①、⑤、⑥式得

f2=12cm ⑦

7`參考解答：

在△t內(nèi)，光束轉(zhuǎn)過角度

由圖可知

②

③

由②、③兩式并代入數(shù)值，得

④

（2）光束照到小車時，小車正在遠(yuǎn)離N點，△t內(nèi)光束與MN的夾角從45°變?yōu)?0°，小車走過，速度為 ⑤

⑥

由圖可知

由⑤、⑥兩式并代入數(shù)值，得

⑦

評分標(biāo)準(zhǔn)：本題13分。

①式2分，②式2分，③式3分，④式2分，⑥式2分，⑦式2分，只考慮一種情形且正確的，只給9分。

理綜）15.某物體左右兩側(cè)各有一豎直放置的平面鏡，兩平面鏡相互平行，物體距離左鏡4m，右鏡8m，如圖所示，物體在左鏡所成的像中從右向左數(shù)的第三個像與物體的距離是

A.24m

B.32m

C.40m

D.48m 答案B 【解析】本題考查平面鏡成像.從右向左在左鏡中的第一個像是物體的像距離物體8cm,第二個像是物體在右鏡所成像的像,第3個像是第一個像在右鏡中的像在左鏡中的像距離物體為32cm.

第三篇：2010年高中物理光學(xué)期末考試總結(jié)

線偏振光的方位角：線偏振光的振動面與入射面間的夾角稱為線偏振光的方位角。

相干時間：⑴光源發(fā)出的一個光波列所用的平均時間⑵指光源發(fā)出的光波列被一分為二再合二為一時能產(chǎn)生干涉的最大時間差（答對1，2個中的一個即可）(2分)⑶相干時間越大，單色性越好。(1分)

相干長度：⑴指光源發(fā)出的光波列的平均長度⑵光源發(fā)出的光波列被一分為二，再合二為一時能產(chǎn)生干涉的最大光稱差（答對1，2中的一個即可）(2分)⑶是光源單色性的標(biāo)志(1分)

惠更斯——菲涅耳原理：任一時刻，波前上的每一點都可看成是新的子波波源，下一時刻的波前就是這些子波的公切面（包絡(luò)面）。(1分)后來，菲涅耳考慮到惠更斯原理中諸子波既然來自同一波前，它們必定是相干的，因此求出諸子波的干涉效應(yīng)，也就得出新波前的強度分布了，所以一般把惠更斯原理加干涉原理稱為惠更斯——菲涅耳原理。(1分)

夫朗和菲衍射：當(dāng)光源和衍射物之間的距離和衍射物與觀察屏之間距離二者均為無限遠(yuǎn)時的衍射稱為菲涅耳衍射。菲涅耳衍射：當(dāng)光源和衍射物之間的距離和衍射物與觀察屏之間距離二者至少有一個是有限的衍射稱為菲涅耳衍射。（沒答至少扣一分）

晶體的磁光效應(yīng)：媒質(zhì)因磁場而引起的折射率變化，稱為磁光效應(yīng)。晶體的電光效應(yīng)：媒質(zhì)因電場而引起的折射率變化，稱為電光效應(yīng)。

半波損失：在小角度入射(1分)或掠入射(1分)兩種情況下，光波由折射率小的媒質(zhì)（光疏媒質(zhì)）進入折射率大的媒質(zhì)（光密媒質(zhì)）時，反射光和入射光的振動方向相反，這種現(xiàn)象通常稱為“半波損失”。(1分)尋常光： Eo∥Do，lso∥lko(1分)；即折射率與lk方向無關(guān)，與各向同性媒質(zhì)中光傳播情況一樣(2分)，故稱為“尋常光”

非尋常光：一般情況下Ee不平行于 De(1分)，lke不平行于lse(1分)，折射率隨lk的方向改變，與各方向同性媒質(zhì)中光傳播情況不同，故稱為“非尋常光”。(1分)

等厚干涉：各相干光均以同樣的角度入射于薄膜(1分)，入射角θo不變(1分)，改變膜厚度，這時每個干涉條紋對應(yīng)的是同一個厚度的光干涉的結(jié)果。(1分)

等傾干涉：指薄膜（一般板的厚度很小時，均稱為薄膜）厚度處處相同(1分)，兩光束以各種角度入射時產(chǎn)生的一組干涉條紋(2分)。

干涉條紋的半寬度：在透射光的情況下，半寬度是指透射光強度下降到其峰值的一半時所對應(yīng)的位相變化量

圓偏振光：電矢量E的端點所描述的軌跡是一個圓(1分)：即在任一時刻，沿波傳播方向上，空間各點E矢量末端在x,y平面上的投影是一個圓；(1分)或在空間任一點E的端點在相繼各時刻的軌跡是一個圓，這種電磁波在光學(xué)上稱為圓偏振光。(1分)

線偏振光：電矢量E的方向永遠(yuǎn)保持不變(1分)，即在任一時刻，沿波傳播方向上，空間各點E矢量末端在x,y平面上的投影是一直線(1分)；或在空間任一點E的端點在相繼各時刻的軌跡是一直線，這種電磁波在光學(xué)上稱為線偏振光。(1分)

光軸：當(dāng)光在晶體中沿某方向傳播時不發(fā)生雙折射，晶體內(nèi)這種特殊方向稱之為光軸。補償器：改變偏振態(tài)的器件叫補償器。

牛頓環(huán)與等傾干涉條紋有何異同？實驗上如何區(qū)分這兩種干涉圖樣？(5分)解：⑴相同處：(2分)

ⅰ干涉條紋都是同心圓環(huán)

ⅱ等傾干涉：條紋間距 eN?f2n0n? eN?h(N?1??)1 N 即越向邊緣環(huán)的半徑越大，條紋越密 等厚干涉：（牛頓環(huán)）em?⑵不同點：(1分)1R?,m增加 em減少 ,即 越向外條紋越密

2m ⅰ等傾干涉：??2nhcos?? ??2nh? ⅱ等厚干涉：??2nh??2 對于h固定時，θ=0是中央條紋，即

?2 光程差和干涉極次最大，當(dāng)環(huán)半徑增大時對應(yīng)θ增大Δ減小，m減小

?2（若小角度入射時）

中央條紋的光程差最小即 ???2

干涉極次最小即 ??m? m?1 2 當(dāng)環(huán)的半徑增大時，干涉極次和光程差都在增大。

⑶實驗上區(qū)別的方法，可以改變h值的方法（用手壓h減小，反之h增大）(2分)

ⅰ等傾干涉：??2nhcos??m?，每個圓條紋均有自己的干涉極次m，對于m亮環(huán)來說，當(dāng)h變小時cosθ必然要增大，以保持m?不變,因此這第m極環(huán)所對應(yīng)的半張角θ0 就跟著減小，也就是環(huán)的半徑不斷減小，環(huán)向中心收縮而且每減少一個環(huán)，中心點的亮暗就要變化一次。

ⅱ等厚干涉：??2nh??2，對于h=0時是中央條紋，干涉極次最小，等厚干涉的每一條紋是對應(yīng)膜上厚度相同的點，當(dāng)h減小Δ減小，對應(yīng)干涉極次m減小，所以對于原來同一位置即同一半徑r處當(dāng)h減小時，干涉極次由m減小到m-1，即牛頓環(huán)在h變化時向外擴張。

寫出平行平板多光束干涉的光強分布公式，并給出公式中各項的物理意義，并分析透射光強I(t)的最大，最小值分別是多少？(5分)I(t)1解：⑴光強分布：(0)?I1?Fsin2⑵各項含義：F??2（1分)

4R(0)(t)II R –反射率 –入射光光強 –透射光相干后在干涉儀處的光強(1分)，2(1?R)δ–相鄰兩透射光位相差(1分)

(t)⑶Imax? Imin(t)1(0)?I?I(0)當(dāng)sin?0 有最大值(1分)1?021??I(0)當(dāng)sin?1 有最小值(1分)1?F2

菲涅耳圓孔衍射（R→∞,r0有限）當(dāng)r0連續(xù)變化時，觀察屏上軸上點的光強如何變化？為什么？（R，光源到孔間距；r0觀察點到孔間距）(5分)解：?開孔半徑?N2Rro?N2R?ro?N?

∴N?(1分)∴當(dāng)R→∞時，?R?ro?Rro?N21N??,當(dāng)ro連續(xù)變化時，N的奇偶性發(fā)生變化，而軸上點的復(fù)振幅A?a1?a2?a3?a4??,由于相鄰?roAN?兩帶的相位差π而絕對值近于相等∴N為奇數(shù)時，(1分)∴光強出現(xiàn)明暗交替的變化。(1分)

a1aNa1aN?A??光強大(2分)而N為偶數(shù)時N光強小，2222在平行光的雙縫衍射實驗中，縫距d=2a（a是縫寬）。試粗略畫出條紋的光強分布。若擋住一縫，條紋有何變化？原來亮條紋處的光強是否會變?。繛槭裁?？

解：（1）已知N?2，縫距d?2a，光強分布為I(p)?4I0(sin??)2cos2?2，??1??kdsin?，??0kasin?，2處，干涉主極大，衍射主極大，∴I?Imax?4I0(1分)衍射主極大內(nèi)包含2?()?1?3 個干涉主極大。條紋的光強分布如下圖所示。

da

縫衍射，條紋變寬。(1分)

（3）由于雙縫的光強分布為：I(p)?4I0((1分)（2）擋住一縫相當(dāng)于單

sin??)2cos2?2

單縫的光強分布為：I(p)?Io(sin??)2

雙縫亮條紋I(p)?4I0(sin??)2為單縫的4倍，所以原來亮條紋處的光強會變小。

試比較單縫、雙縫、多縫衍射和閃耀光柵的平行光衍射的光強分布，并說明這些光強分布不同的原因。解：單縫衍射的光強分布：I(p)?Io(sin??)2，??1kasin?，a--縫寬，θ—衍射角 22?

Io--衍射花樣中心θ=0處的光強，k?雙縫衍射的光強分布：I(p)?4I0(?(1分)

Sin??)2Cos2?2，??1kaSin?，??kdSin?(1分)d--兩縫對應(yīng)點間距離 2雙縫衍射是因為雙縫中各單縫的衍射光的雙光束干涉。(1分)

sin?2?sinN2??)?多縫衍射的光強分布：I(p)?Io（N--縫數(shù) ???sin2??多縫衍射是多個單縫衍射光的多光束干涉。(1分)

N?2?sin2?)?閃耀光柵的光強分布：I(p)?Io((1分)????sin2?2sin?2在夫瑯和費單縫衍射中，當(dāng)何條件下可以不考慮縫長方向上的衍射？是何原因？（4分）（試說明為何單縫衍射時只考慮縫寬方向的衍射而不考慮縫長方向的衍射）解：衍射寬度????a

a—縫寬，(1分)當(dāng)λ確定時a增加，??減小，衍射效應(yīng)不顯著，(1分)a減小，??增加，衍射效應(yīng)顯著。(1分)因為縫長遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于縫寬，寬度??很小，衍射效果不顯著，因此不考慮縫長衍射。(1分)為什么在各向異性晶體中光波的相速度與能量傳遞速度不同？兩者在方向和大小上有何關(guān)系？

222解：一般晶體中三個主折射率n1??1，n2??2，n3??3，不完全相等，(1分)導(dǎo)致D和E在一般情況下不平行，使得光能流方向(光線方向)ls與光波法線方向lk一般不重合，(1分)即光能不沿波法線方向而是沿光線方向傳播，等相面前進的方向（法線方向）既然與光能傳播方向（光線方向）不同，(1分)其對應(yīng)的速度—相速度（Vp）與光線速度（Vr）也就不同，(1分)兩者在方向上有一夾角為α（D，E間夾角）大小關(guān)系如下：Vp?Vrcos?(1分)簡述波帶片與透鏡的區(qū)別與聯(lián)系。

波帶片：焦距不是單值的，因此一平行光入射到這種波帶片上，在許多位置上都會出現(xiàn)亮點，有一系列虛焦點。成像時在像點周圍會形成一些亮暗相間的同心環(huán)。(3分)

透鏡：焦距是單值的，因此一平行光入射到透鏡上只有一個亮點，成像時也只是一個亮點。(2分)利用片堆產(chǎn)生偏振光的方法其原理是什么？(4分)它是由一組平行玻璃片疊在一起構(gòu)成，自然光以布魯斯特角入射并通過片堆，因透過片堆的折射光連續(xù)以相同條件反射和折射，每通過一次界面，都從折射光中反射掉一部分垂直分量，(3分)最后使通過片堆的折射光接近一個平行于入射面的平面偏振光。(1分)簡述利用反射，折射產(chǎn)生偏振光的基本原理是什么？(4分)解：⑴反射：如果光以布魯斯特角入射到界面上，則反射光無平行分量，只有垂直分量，產(chǎn)生偏振光。（2分）⑵折射：光通過單軸晶體時，在晶體內(nèi)有一束光分成兩束，通常兩束光的傳播速度不等，傳播方向不同，兩光束均為100%線偏振光，其光振動方向相互垂直。因此只要能把晶體內(nèi)的這兩個正交模式的光在空間分開，就可利用它制成偏振器。（2分）

平行單色光垂直入射到一光柵上，在滿足dsin??3?時，經(jīng)光柵相鄰兩縫沿θ方向衍射的兩束光的光程差是多少？經(jīng)第1縫和第n縫衍射的兩束光的光程差又是多少？這時通過任意兩縫的光迭加是否都會加強？(5分)解:(1)d?sin??sin???m?

當(dāng)??0時 dsin??m?（1分）而m=3衍射角為?時相鄰兩縫的光程差為??dsin??3?（1分）所以相鄰兩縫光程差為3?.(2)第1和第3條縫光程差2?(3?)

??1,n?(n?1)dsin??(n?1)?3?n-縫數(shù)（1分）

(3)只考慮干涉因子時任意兩縫間光程差都是波長的整數(shù)倍,所以相位差為2?的整數(shù)倍,應(yīng)是相干加強,但由于衍射作用的存在,有可能不會加強.（2分）

邁克爾遜干涉儀作為等傾干涉儀使用時，如果h連續(xù)變化，干涉條紋如何變化？為什么？ 解：h連續(xù)變化，將引來圓條紋的收縮或擴散，加粗或變細(xì)。(1分)

??2nhcos?0?m?（θ0-第m極環(huán)對應(yīng)的半張角）

h減小 cosθ0增大 θ0減小，將引起圓條紋不斷向中心收縮，在圓條紋中心周期性的發(fā)生明暗變化。(2分)

h增大 cosθ0減小θ0增大，將引起圓條紋不斷向外擴張，在圓條紋中心周期性的發(fā)生明暗變化。(2分)

寫出斯托克斯矢量的通式，并分別寫出在水平方向和垂直方向振動的線偏振光、左旋、右旋圓偏振光、與X正方向成45o振動的線偏振光的斯托克斯矢量，并在邦加球上標(biāo)出它們的位置。22??E?Esoxoy?0???s??E2?E2?ox?1oy解：s??????(1分)?s2?2EEcos?????oxoy??s3???2EoxEoysin???E02??1??2???歸一化1E??(2分)

如圖 A點 水平方向：Eox?Eo

Eoy?0 令δ=0 則 s??0??0???0???????0??0???E02??1??2?歸一化???1?E垂直方向：Eox?0

Eoy?Eo

令δ=0 則s ??0????(2分)如圖B點

?0??0?????0???0???

(2分),每點1分

右旋圓偏振光：Eox?Eoy?Eo

令???2?2m?

(m?0,?1,?2?)

?2Eo2??1???歸一化??0???0?（2分）

如圖 C點（1分）

s ???0??0??2???2E?o???1???左旋圓偏振光：Eox?Eoy?Eo

令????2m?

(m?0,?1,?2?)

2?2Eo2??1???歸一化??0???0?（2分）

如圖D點（1分）

s ???0??0?????2?2E????1?o??o與x正方向成45o： ??4

5Eox?Eocos45o Eoy?Eosin45

(2分)

o?E02??1???歸一化??00令δ=0 則s ??????(2分)如圖E點(2分)?E2??1??0???0???0???平面波正入射，光軸平行于正單軸晶體的晶面時，畫出折射率橢球和折射率曲面，標(biāo)出反射波矢（kr）透射波矢（kt）及o光、e光的傳輸方向（So ,Se）并分析光線通過晶體后偏振態(tài)是否改變。（7分）

(3分)分)(d-n曲面（橢球法）

k-n曲面（斯涅耳作圖法）∵n0?ne

∴有光程差，偏振狀態(tài)發(fā)生改變。(1分)

平面波正入射，光軸垂直于正單軸晶體的晶面時，畫出折射率橢球和折射率曲面，標(biāo)出反射波矢kr，透射波長kt，o光、e光傳輸方向（So ,Se）并畫圖說明光線通過晶體后偏振態(tài)是如何改變的。（7分）解：

(3 分)(3分)

因為π平面為一個圓，所以no=ne P平面光線沒有分開，k0∥ke∥so∥se且no=ne，所以無光程差，無相位差，因此偏振方向不改變，偏振狀態(tài)不改變。(1分)

畫出邁克爾遜干涉儀的原理圖，說明產(chǎn)生干涉的原理及補償板的作用。

解：①擴展光源S發(fā)出光束在A面上反射和透射后分為強度相等的兩束相干光⑴和⑵。⑴經(jīng)M1反射后通過A面，⑵經(jīng)M2反射后通過A面，兩者形成干涉，⑴和⑵干涉可看作M2在A面內(nèi)虛像M2′和M1構(gòu)成的虛平板產(chǎn)生的干涉。(2分)

②P2作用是補償光路，相干光⑴一共經(jīng)過平板P1三次，附加光程差為3nl，相干光⑵一共經(jīng)過平板P1一次，附加光程差為nl。由于在空氣中行程無法補償，所以加P2使⑵走過的光程同⑴，P1 與P2材料、厚度完全相同且平行。(2分)

(3分)

畫圖說明片堆產(chǎn)生偏振光的方法其原理是什么？ 解：

(2分)(2分)

菲涅耳曲線

由菲涅耳曲線可知：當(dāng)入射角θi=θB時，r∥=0,反射光無平行分量，只有垂直分量。(1分)自然光從θB角入射到片堆上，只有平行分量通過，垂直分量部分被反射掉，(1分)再經(jīng)過平玻璃平行分量通過，垂直分量部分被反射掉，經(jīng)過一系列平玻璃后出射光只剩平行分量，由此產(chǎn)生了偏振光。(1分)畫出菲涅耳曲線，并由圖分析反射光和透射光的位相變化。（光由光疏進入光密媒質(zhì)）（6分）

解：菲涅耳曲線如下圖所示

(3分)

t∥，t⊥ 在入射角θ1為任何角度時均大于0，說明透射光的相位與入射光相位相同，既無相位變化；(1分)r⊥<0說明反射光的垂直分量與入射光的垂直分量相位差π；(1分)θ1<θB時r∥>0說明反射光的平行分量無相位變化，θ1>θB時r∥<0說明反射光的平行分量與入射光的平行分量相位差π。(1分)

在平行光的多縫衍射實驗中，當(dāng)縫數(shù)N=5時，試粗略畫出在相鄰干涉主極大間干涉極小和干涉次極大的示意圖，并標(biāo)出相應(yīng)的位相值。（6分）解：干涉極小：在相鄰m間有N-1個極小值，即??當(dāng)N=5時??2?4?(N?1)2?，??，(1分)NNN2?4?6?8?，，有4個極小值。(1分)5555干涉次極大：有N-2個值，即??當(dāng)N=5時??3?5?2N?3?，??(1分)NNN3?5?7?，有3個次極大值。如下圖所示。555(3分)

1．如圖所示，為了只讓e光通過尼科耳（Nicol）棱鏡,且使其在棱鏡中平行于長邊，則棱鏡的長邊與底面間的夾角應(yīng)為多大？已知棱鏡的ne?1.516，no?1.658，加拿大樹膠的n?1.54，并設(shè)o光射在加拿大樹膠層上的入射角比臨界角大1?45?,試求棱鏡的長厚比a/b之值。

解：已知棱鏡（BD?AB，BD?CD）由題意

e光//AD//BC

則 ???

?o??2??e

?2?(???)(?BD//入射光線的法線)

?為o光在BD面上的臨界角。

sin??n?1.54???68o15'(2分)no1.658o'已知

??145

則

?0?22o(1分)

由折射定律：

sin?e?ne?sin?o?no?sin?

則

sin?esin?o?none

將?o?20o代入則

?e?22o(2分)

? ????2??e

?

???68o(1分)

CDb

sin?? aCDba12?

cos??sin????

(3分)

abcos?sin?sin2?由圖中可以看出

cos??o將??68代入得

ab?2.88(1分)

2．一束光直徑為2mm的He—Ne激光器（λ=623.8nm）自地面射向月球。已知地面和月球相距3.76×105km，問在月球上得到的光斑有多大？如用望遠(yuǎn)鏡做擴束器把該光束擴成直徑為5m，應(yīng)用多大倍數(shù)的望遠(yuǎn)鏡？用此擴束鏡后再射向月球，問在月球上的光斑是多大？ 解：（1）愛里斑的角寬度 ??1.22?(2分)D光斑大小 2op=2s?tg??2s?(1分)

s 是地球到月球的距離

op為光斑半徑

2?3.76?1011?1.22?0.0006328?

(2分)2?290公里5?103?2500倍(2分)（2）D由2mm?5m

放大倍數(shù)為

2（3）光斑大小為2stg??2s??2s?1.22?(1分)

D?2500倍

D

光斑大小?2500倍 即為290/2500=116米。(2分)

3．一觀察者站在水池邊觀看從水面反射來的太陽光，若以太陽光為自然光，則觀察者所看到的反射光是自然光，線偏振光還是部分偏振光？它與太陽的位置有什么關(guān)系？為什么？

（1）當(dāng)入射角?1??B時，反射光為線偏振光，(2分)因此時R//?0

tg?B?R?R?

1.331??B?53o即當(dāng)?1?53o時反射光為線偏振光。(3分)

（2）當(dāng)?1?0,和?1?90oR//?R?反射光為自然光。(3分)

（3）其他角度時，反射光為部分偏振光。(2分)

4.欲使線偏振光的激光束通過紅寶石棒時，在棒的端面上沒有反射損失，則棒端面對棒軸傾角α應(yīng)取何值？光束入射角φ1等于多少？入射光的振動方向如何？已知紅寶石的折射率為n=1.76，光束在棒內(nèi)沿棒軸方向傳播。解：要想沒有反射損失，則光沿布魯斯特角入射(3分)，即tg?B?n2?1.76，?B?60.396?(2分)n1并且，入射光的振動方向平行入射面無垂直分量(2分)∴?1??B?60.396?,(1分)由于是布魯斯特角入射，則入射角與折射角互余(1分)?！?1???60.396?(1分)

5.一方解石直角棱鏡，光軸平行于直角棱，自然光垂直入射。要使出射光只有一種線偏振光，另一種被完全反射掉，頂角應(yīng)取在什么范圍？出射光振動方向如何？（已知no?1.6583，ne?1.4864）

解：已知：no?1.6583，ne?1.4864

全反射臨界角為?c

sin?c?n2

這里n2?1.0（空氣）（1分）n1

n1為方解石的折射率

當(dāng)入射角?i??c時全反射（1分）對于o光：sin?co?11??0.6030

?co=37.08o（2分）no1.6583111???0.6727

?ce=42.28o（2分）"ne1.4864n對于e光：sin?ce?當(dāng)入射角在37.08o??i?42.28o之間時o光全反射，只有e光一種線偏振光出射。（2分）由圖中可知???i?頂角在37.08o~42.28o之間時，o光全反射e光透射。（1分）又因為e光在主截面內(nèi)振動所以透射光的振動方向在主截面內(nèi)。（1分）

6.波長0.63μm的一束激光，穿過一直徑D=3.19mm的小圓孔，與孔相距D0=1m處放一白屏，問：⑴屏上正對孔中心的點P0處是亮還是暗？⑵要使P0點光強度變成與⑴相反的情況，則屏應(yīng)向小孔移動多少距離？ 解：（1）入射光近似認(rèn)為是平行光，衍射物到屏距離有限，所以認(rèn)為菲涅耳圓孔衍射。（1分）

r0?D0?1m ??0.63?m 衍射圓孔半徑2?N?Nr0??N?D 2R?R?r0當(dāng)R??時2?N?N?r0（1分）

?D?????N?D0?2?即波帶數(shù)N=4(偶數(shù))2?3.19?D2?N???4（1分）?334?D04?0.63?10?102???A4?a1?a2?a3?a4?0 所以軸上P0點為暗點.（1分）

(2)N為奇數(shù)時, P0點將由暗變亮.（1分）

2?Nr0???NR?R?r0當(dāng)R與?N一定時,r0大,N小;r0小,N大（1分）

現(xiàn)在要求屏向小孔方向移動,即r0變小,N變大.取N=5(奇數(shù))（1分）

2?N?N?r0

D2即:?54?r0?3.19?D2?r0???807.26mm?0.8m（2分）

20?20?0.63?10?32?屏向孔移動 1m-0.8m=0.2m（1分）

7.試說明下列各組光波表達(dá)式所代表的偏振態(tài)。⑴Ex?E0sin(?t?kz)，Ey?E0cos(?t?kz)⑵Ex?E0cos(?t?kz)，Ey?E0cos(?t?kz??4)

⑶Ex?E0sin(?t?kz)，Ey??E0sin(?t?kz)解：（1）Ex?E0sin(?t?kz)，Ey?E0cos(?t?kz)

Ex?E0cos(?t?kz?∴???2)，Eox?Eoy?E0

?，∴為右旋圓偏振光（3分）

22?（2）Ex?E0cos(?t?kz)，Ey?E0cos(?t?kz?)

4，∴Ey超前Ex

? ???4，E?E?E2x2y20，Ey超前Ex 且tg???cosEoyEox

?1，∴???4

tg2??tg2??cos??tg?2?4，∴???4∴ 為右旋橢圓偏振光，長軸在y=x方向上（3分）

（3）Ex?E0sin(?t?kz)，Ey??E0cos(?t?kz)

Ey?E0sin(?t?kz??)，???，Eox?Eoy?E0

tg??EoyEox?1，∴???4，tg2??tg2??cos??tg?2?cos?∴????4

∴ 為線偏振光，振動方向為y=-x（4分）

8.將邁克耳遜干涉儀調(diào)到能看到定域在無窮遠(yuǎn)的圓干涉條紋，一望遠(yuǎn)鏡焦距為40cm，在焦平面處放有直徑為1.6cm的光闌，兩反射鏡到半鍍銀鏡的距離為30cm和32cm。問對λ=570.0nm 的入射光波，在望遠(yuǎn)鏡中能看到幾個干涉條紋？ 解：

用邁克耳遜干涉儀看到的圓干涉條紋為等傾干涉(1分)

等傾干涉

N??oN 為第N環(huán)的光束入射角

h?2?oN?(1??)(2分)

?? 是純小數(shù) 且??1

?1??可以忽略(1分)?oN?tg?oND?2?0.02f(5分)2?oN?0.0004

h??32?30??2cm??570.0nm?5.7?10?5cm?N?2?0.0004?145.7?10?5

即可以看見14條條紋(1分)

10.如果玻璃板是由兩部分組成（冕牌玻璃n=1.50和火石玻璃n=1.75），如圖，平凸透鏡是用冕牌玻璃制成的，而透鏡與玻璃板之間的空間充滿著二硫化碳（n=1.62）這時牛頓環(huán)是何形狀？

解：

右邊 ：?n1=n2小角度入射有半波損失(1分)

??右?2n3h? ?22rmhm?(1分)

2R當(dāng) h=0時對應(yīng)的是中央條紋

??第m個暗條紋的光程差為

?2為暗條紋

?右邊中央條紋為暗條紋(1分)

2rm?????2m?1?

m=0，1，2??(1分)

?m?2n3hm??2n3?22R22?

?rm?mR?

（第m個暗條紋的半徑）(1分)n3左邊：?n1?n4

?無半波損失(1分)

?左?2n3h

中央條紋為h=0時

?=0時應(yīng)為亮條紋(1分)

2rm?m?

m=0，1，2??(1分)第m個亮條紋光程差為?m?2n3hm?2n3?2R2rm?m?

?rm? ?2n3?2RmR?（第m個亮條紋的半徑）(1分)n3可見，右邊第m個暗環(huán)恰是左邊第m個亮環(huán)(1分)

11.如圖用棱鏡是光束方向改變，要求光束垂直于棱鏡表面射出，入射光是平行于紙面振動的He—Ne激光（波長λ=3628?）。問，入射角φi等于多少時，透射光為最強？并由此計算此棱鏡底角α應(yīng)磨成多少？？已知棱鏡材料的折射率n=1.52。若入射光是垂直紙面振動的He—Ne激光束，則能否滿足反射損失小于1%的要求？ 解：要使透射光最強則要求反射光最弱，則光沿布魯斯特角入射，?1??B(2分)

tg?B?n2?1.52，?B??1?56.66?(1分)由折射定律n1sin?1?n2sin?2 n1可求出?2=33.340(2分)

因為出射光垂直于棱鏡表面，所以由幾何關(guān)系可知，???1 ∴??56.66?(1分)

sin2(?1??2)若入射光垂直于紙面振動，則R???15.7%(2分)

sin2(?1??2)無法滿足反射損失小于1%的要求。(2分)

12.利用牛頓環(huán)的干涉條紋可以測定凹曲面的曲率半徑。方法是把已知半徑的平凸透鏡和凸面放在待測的凹面上，在兩鏡面間形成空氣隙，可以觀察環(huán)狀的干涉條紋。如圖，試證明第m個暗環(huán)的半徑rm和凹半徑R2 凸半徑R1以及光波波長λ之間的關(guān)系為rm?m?0?2R1R2。

R2?R1

解：如圖所示

(2分)22rmrm

h2?

h1?(1分)

2R22R1?11???

?h?h1?h2?r???(1分)2R2R2??12m

又???2h??1??2?1???2rm??(1分)??2?2R12R2?2

第m個暗環(huán)有???2m?1?

有rm??2?2

?11??? ????m???2?R1R2?22

?rm?m??R1R2(2分)

R2?R12?rm?m?0?對于空氣隙 n?1????0R1R2(3分)

R2?R19.如圖所示，一光柵的上部為等間距光柵，柵距為0.02mm。下部某柵距帶有誤差??0.01mm。此光柵受到一個平面波照射，如果只考慮一級衍射，求柵距為d??處衍射光線所產(chǎn)生的附加相 差。解：

光柵方程：dsin??m?(2分)

?1?dsin?1?? ?1——m=1時的衍射角(1分)

0.02sin?1??d?0.02mm(2分)

?2?(d?0.01)sin?1?0.03?sin?1(1分)?2?23???1?2??2?3?(2分)2，(1分)相位差：??所以，附加光程差???2??1? ?22?????(1分)

第四篇：高中物理概念教學(xué)策略與實例研究

高中物理概念教學(xué)策略與實例研究

概念是物理知識大廈的基石，我們學(xué)習(xí)物理知識必須注重概念教學(xué)，那么如何提高概念教學(xué)的實際效果呢？筆者認(rèn)為首先必須搞清楚物理概念的特征，要善于甄別物理概念與我們?nèi)粘Ｉ罱?jīng)驗、數(shù)學(xué)的區(qū)別，然后再設(shè)置科學(xué)化的情境，才能促進概念教學(xué)更為有效.物理概念的特征分析

縱觀高中物理教材中的各個物理概念，雖然不同的概念在物理學(xué)科中的地位及作用各不相同，但是大致可以歸為如下幾類特征.1.1 固有屬性

我們在學(xué)習(xí)高中物理概念時，會遇到一部分物理概念，他們反映的是物質(zhì)（或物體）本身固有的屬性，必然質(zhì)量、慣性，只要物體客觀存在，就具有質(zhì)量、具有慣性，不隨其他因素而變化.1.2 方向性

高中物理與初中物理相比，學(xué)生在理解有些物理概念方面有難度，難在哪里？一些物理量和初中的表述不一樣了，要考慮方向了，例如速度，初中只涉及到勻速直線運動，所以速度、平均速度、速率的區(qū)別對于學(xué)生來說不做要求，而到了高中，則要求學(xué)生對速度有一個新的認(rèn)知，速度是矢量，既有大小又有方向，而且研究的運動不僅有直線運動，還有曲線運動，在曲線運動中速度的方向如何表示？速度大小如何求解？在考慮大小和方向的同時還融入了物理思想方法.而這些方法是貫穿于整個高中物理學(xué)習(xí)過程中的.1.3 狀態(tài)與過程特征

在定義物理量時，有些物理量與某一個狀態(tài)相聯(lián)系，如選修3-3熱學(xué)中的溫度、體積和壓強這三個物理量用來描述氣體的狀態(tài)；再例如必修1中的位置、瞬時速度，必修2中的動能，選修3-5中的動量描述的是機械運動狀態(tài).除了與狀態(tài)相聯(lián)系的物理量，高中物理還有些概念是用來描述過程的，具有過程特征，如必修1中的位移，必修2中的功，選修3-3中的熱量等等.1.4 相對性

學(xué)生進入高中后會發(fā)現(xiàn)很多物理量在描述物理現(xiàn)象和規(guī)律時，是具有相對性的，例如必修1中的位移、速度等等在描述機械運動時，都是相對參考系而言的.再例如，高度、電勢、重力勢能、電勢能都是相對的，在描述時，也有正負(fù)，這時正負(fù)是表示大小，而不是表示方向的.2 基于概念特征的概念教學(xué)策略

2.1 引導(dǎo)學(xué)生思考本質(zhì)屬性

每個概念在描述上都有其本質(zhì)屬性，我們在和學(xué)生建立概念時，不一定要全盤照抄教材，可以自己有所創(chuàng)新，重點在于思考概念的內(nèi)涵與外延，確保能夠準(zhǔn)確地表述物理現(xiàn)象.例如勻速直線運動，在概念描述上為：“速度始終不變的運動”就夠了，因為，速度是矢量，速度不變包含了大小和方向不變，方向不變則必定是直線運動.但是，定義勻變速直線運動，就不能用“加速度不變的運動”或“速度均勻變化的運動”，因為通過后面的學(xué)習(xí)學(xué)生能夠知道加速度不變的運動還有勻變速曲線運動，如平拋、拋體、類拋體運動.2.2 引導(dǎo)學(xué)生對事物、現(xiàn)象進行一定程度的抽象

概念具有高度概括性，都很抽象，為了促進學(xué)生對概念的理解，我們在平時的概念教學(xué)過程中，就應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生從對生活中的現(xiàn)象進行分析，提取物理模型，概括和抽象本質(zhì)的特征.例如，在和學(xué)生學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，完全可以放手讓學(xué)生從生活出發(fā)，例舉“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”，學(xué)生的思維迅速發(fā)散，能夠聯(lián)系到電能從何而來，想到“發(fā)電機”，想到“變壓器”，想到，“耳機的發(fā)聲過程”，那么這些有什么本質(zhì)的聯(lián)系呢？學(xué)生急于尋找的歸宿是同一個，那就是電磁感應(yīng).當(dāng)然，在一些具有一定聯(lián)系又具有延伸性的概念上，可以通過實驗來引導(dǎo)學(xué)生對現(xiàn)象進行抽象，繼而掌握概念的內(nèi)涵.例如，做曲線運動的條件，筆者在教學(xué)過程中通過對比性實驗引導(dǎo)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象并抽象為物理語言（如表1所示）.表1

事例運動結(jié)果條件（受力情況）

1曲線運動小球所受到的重力和細(xì)線的拉力的合力方向與小球運動的方向不在一條直線上.2直線運動小球所受的重力、彈力和摩擦力的合力與小球的運動方向在同一條直線上.2.3 找概念間的關(guān)系

（1）交叉關(guān)系

高中物理概念間大多是交叉關(guān)系，即往往一個概念與另一個（或另外幾個）概念的部分外延有重合相交的區(qū)域，如兩個概念交叉、三個概念交叉可以用下圖

1、圖2來表示.在力學(xué)里面的交叉關(guān)系，如“摩擦力”與“阻力”之間就是一種典型的交叉關(guān)系，摩擦力可以是阻力也可以是動力，阻力的來源可以是摩擦力也可以是其他力.（2）全異關(guān)系

在高中物理概念中，有些物理量之間是完全沒有交集的，我們把概念間的這種關(guān)系叫做全異關(guān)系，如圖3所示，兩者不相容，如重力與溫度，勻速直線運動與等溫變化等等，這些概念完全不相容.（3）屬種關(guān)系與種屬關(guān)系

高中物理概念具有較強的系統(tǒng)性，屬種關(guān)系與種屬關(guān)系在概念間關(guān)系中普遍存在，前者又稱真包含關(guān)系，后者又稱為真包含于關(guān)系.例如，“拉力”和“彈力”、“彈力”和“力”就是種屬關(guān)系，而“力”和“彈力”、“彈力”和“拉力”就是屬種關(guān)系；其中，力和彈力兩個概念，“力”是屬概念（上位概念），“彈力”是種概念（下位概念）.2.4 通過訓(xùn)練深化對概念的理解

概念教學(xué)在認(rèn)識物理現(xiàn)象抽象并提煉為概念后，概念只是停留在記憶表層，要進一步深化理解并內(nèi)化融入到自己的知識結(jié)構(gòu)，需要習(xí)題訓(xùn)練，訓(xùn)練的過程是概念的運用階段，是學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念教學(xué)不可缺少的環(huán)節(jié).但要注意，練習(xí)的目的在于鞏固和深化概念，形成技能，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力.因此，選題要典型、靈活多樣，對題目的挖掘、探討要力求深入.將做習(xí)題與概念教學(xué)分離，甚至相對立，搞題海戰(zhàn)術(shù)的做法，不 僅浪費時間、浪費精力，還容易使學(xué)生形成呆板、機械、生搬硬套的思維習(xí)慣，不利于深化、活化概念，也不利于分析問題能力的提高.例如，“功”這個概念，是力學(xué)里重要概念，用W=Fscosθ計算功是有條件的，必須是恒力，這一個概念對于初學(xué)者往往掌握的不是太好.為此，我們可以設(shè)置如下一個問題.習(xí)題 如圖5所示，有一長為l的繩子下面掛一質(zhì)量為m的小球，處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)用一恒力將小球拉到與豎直方向成α角，求拉力F做了多少功？重力做了多少功？

設(shè)計意圖 通過情境的設(shè)置，讓學(xué)生運用公式求解恒力F和重力做功，抓住力及力方向的位移這兩個要素.為了進一步理解概念對應(yīng)公式適用條件，可以進一步追問.追問習(xí)題情境中如果不是永恒力，而是改用水平力F緩慢將小球拉到圖示位置，求拉力做功.讓學(xué)生意識到緩慢移動，小球始終處于動平衡，水平力F是變力，那如何求解呢？用W=Fscosθ求解對么？留下懸念，為動能定理做足鋪墊.

第五篇：高中物理第三冊教案(光學(xué)、原子)(中)

光的直線傳播

本影與半影都是光的直線傳播的結(jié)果.3)、日食和月食的形成 A、日食:如圖所示.a、在月球的本影區(qū)①里，可看到日全食（完全看不到太陽）； b、在月球的半影區(qū)②里，可看到日偏食（只能看到一部分太陽）； c、在月球的半影區(qū)③里，可看到日環(huán)食（只能看到太陽的邊緣部分）。B、月食:

a、當(dāng)月球處于②③里時，看不到月食； b、當(dāng)月球一部分處于①里時，可看到月偏食（只能看到一部分月亮）； c、當(dāng)月球全部處于①里時，可看到月全食（完全看不到月亮）。4)、小孔和小縫成像

A、小孔成像是由于光的直線傳播形成的;B、小孔成像與孔的形狀無關(guān)； C、小孔成像中，像就是光斑； D、小孔成像中像是倒立的實像；

E、小縫可看作無數(shù)小孔并行排列而成的，小縫成像的規(guī)律與小孔成像的規(guī)律相同，這也說明了小孔成像與小孔的形狀無關(guān)。

三、光速

1、光速:光的傳播速度.1)、真空中的光速：各種不同頻率的光在真空中的傳播速度都相同，均為: C＝3.0×105km／s＝3.0×108m／s。

2)、光在空氣中的速度近似等C＝3.0×105km／s＝3.0×108m／s。

3)、光在其它媒質(zhì)中的速度都小于C,其大小除了與媒質(zhì)性質(zhì)有關(guān)外,還與光的頻率有關(guān)(這一點與機械波不同,機械波的波速僅由媒質(zhì)的性質(zhì)即密度、彈性和溫度等決定)

2、光年: 1)、定義：光在真空中一年時間內(nèi)傳播的距離叫做光年.注意:;光年不是時間單位,而是長度單位.2)、大小:1光年＝ Ct＝3.0×108m／s×365×24×3600s＝9.46×1015m.3、光速的測定方法簡介: 1)、伽利略測量法,未獲成功;2)、丹麥天文學(xué)家羅默的天文觀測法;3)、荷蘭惠更斯在羅默的基礎(chǔ)上第一次測出C＝2.0×108m／s;4)、1849年斐索旋轉(zhuǎn)齒輪法;1862年傅科旋轉(zhuǎn)棱鏡法;5)、1879邁克爾孫重做斐索傅科實驗,1926年改用旋轉(zhuǎn)棱鏡法.光的折射規(guī)律：折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)；折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)；當(dāng)光從空氣斜射入水或玻璃中時，折射角小于入射角；當(dāng)光從水或玻璃斜射入空氣中時，折射角大于入射角

入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．如果用n來表示這個比例常數(shù)，就有

這就是光的折射定律，也叫斯涅耳定律．

3．折射率n．

光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時，雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)n，但是對不同的介質(zhì)來說，這個常數(shù)n是不同的．這個常數(shù)n跟介質(zhì)有關(guān)系，是一個反映介質(zhì) 的光學(xué)性質(zhì)的物理量，我們把它叫做介質(zhì)的折射率．

某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的速度c跟光在這種介質(zhì)中的速度之比．

第三節(jié)

全反射 1．全反射現(xiàn)象．

光傳播到兩種介質(zhì)的界面上時，通常要同時發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，若滿足了某種條件，光線不再發(fā)生折射現(xiàn)象，而全部返回到原介質(zhì)中傳播的現(xiàn)象叫全反射現(xiàn)象． 那么滿足什么條件就可以產(chǎn)生全反射現(xiàn)象呢？ 2．發(fā)生全反射現(xiàn)象的條件．

(1)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)．

對于兩種介質(zhì)來說，光在其中傳播速度較小的介質(zhì)，即絕對折射率較大的介質(zhì)，叫光密介質(zhì)，而光在其中傳播速度較大的介質(zhì)，即絕對折射率較小的介質(zhì)叫光疏介質(zhì)，光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對的．例如：水、空氣和玻璃三種物質(zhì)相比較，水對空氣來說是光密介質(zhì)，而水對玻璃來說是光疏介質(zhì)，根據(jù)折射定律可知，光線由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(例如由空氣射入水)，折射角小于入射角；光線由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)(例如由水射入空氣)，折射角大于入射角．

既然光線由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角，由此可以預(yù)料，當(dāng)入射角增大到一定程度時，折射角就會增大到90°，如果入射角再增大，會出現(xiàn)什么情況呢？

(2)臨界角C．折射角等于90°時的入射角叫做臨界角，用符號C表示．光從折射率為n的某種介質(zhì)射到空氣(或真空)時的臨界角C就是折射角等于90°時的入射角，根據(jù)折射定律可得：

(3)發(fā)生全反射的條件． ①光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)； ②入射角等于或大于臨界角．

例1如圖所示，介質(zhì)II為空氣，介質(zhì)I的折射率為2，下列說法中正確的是 A．光線a、b都不能發(fā)生全反射 B．光線a、b都能發(fā)生全反射

C．光線a發(fā)生全反射，光線b不發(fā)生全反射 D．光線a不發(fā)生全反射，光線b發(fā)生全反射

解析：根據(jù)發(fā)生全反射的條件，光從光密介質(zhì)射到光疏介質(zhì)中時，介質(zhì)Ⅰ對空氣Ⅱ來說是光密介質(zhì)，所以光線a可能發(fā)生全反射，介質(zhì)Ⅰ的臨界角為：

注意圖中光線a給的是與界面的夾角30°，而此時的入射角為60°＞45°，故光線a能發(fā)生全反射，故正確選擇答案為(C)．

例2 如圖2所示，一束光線從空氣射入某介質(zhì)，入射光線與反射光線夾角為90°，折射光線與入射光線延長線間夾角為15°，求：(1)該介質(zhì)的折射率；(2)光在該介質(zhì)中傳播的速度；(3)當(dāng)光從介質(zhì)射入空氣時的臨界角．

解：根據(jù)題意入射光線與反射光線的夾角為90°，又根據(jù)光的反射定律，反射角等于入射角，即α=β=45°．

r=α-θ=45°-15°=30°．

近年高中物理光學(xué)最新試題精選

一、選擇題

1．2007年3月4日是我國的元宵節(jié)，凌晨在我國很多地區(qū)都觀測到了月食的天象，發(fā)生月食時、太陽、地球的相對位置如圖所示．當(dāng)月球進入圖中哪個區(qū)域時地球上在夜晚地區(qū)的觀察者可以看到月全食（）

A．全部進入?yún)^(qū)域I B．全部進入?yún)^(qū)域II或Ⅳ C．全部進入?yún)^(qū)域Ⅲ D．部分進入?yún)^(qū)域I

2．水平地面上物體M將站在A處的人的視線擋住，如圖所示，為了能看到M后面的地面，在上方水平放一平面鏡，且反光面對著地面，A處的人為了看到M后面距M較近的

地方，他應(yīng)該（）

A．將平面鏡平行上移

B．將平面鏡平行下移 C．將平面鏡水平左移 D．將平面鏡水平右移

3．如圖所示，在xOy平面內(nèi)，人的眼睛位于坐標(biāo)為（3，0)的點，一個平面鏡鏡面向下，左右兩個端點的坐標(biāo)分別為（－2，3）和（0，3）一個點光源S從原點出發(fā)，沿x軸負(fù)方向勻速運動．它運動到哪個區(qū)域內(nèi)時，人眼能從平面鏡中看到S的像點，像做什么運動？（）

A．0～－7區(qū)間，沿x軸正方向勻速運動 B．－3～一7區(qū)間，沿x軸負(fù)方向勻速運動

C．－3～－7區(qū)間，沿x軸負(fù)方向加速運動 D．－3～－?區(qū)間，沿x軸正方向加速運動

6．大氣中空氣層的密度是隨著高度的增加而減小的．從大氣外射來一束陽光，如圖所示的四個圖中，能粗略表示這束陽光射到地面的路徑的是（）

大題：

如圖4所示.在距豎直墻MN左側(cè)一段距離的A點有一小球,在球的左邊、緊靠小球處有一固定的點光源S.給小球一向右的水平初速度,當(dāng)小球在空中作平拋運動時,在小球碰墻以前,它在墻上的影f由上而下做的是什么運動？