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專題十　選修3-4　振動(dòng)和波動(dòng)　光 一、主干知法必記 1.機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 2.光的折射、全反射 (1)折射率:n=sinisinr,n=cv。 (2)全反射:sin C=1n。 3.正確分析、處理光的折射和全反射問題的關(guān)鍵點(diǎn) (1)掌握發(fā)生全反射的條件,理解n=sinθ1sinθ2和sin C=1n等公式中各量的物理意義。 (2)正確地畫圖,找準(zhǔn)反射角、折射角或臨界角,會(huì)熟練應(yīng)用一些幾何知識(shí)。 4.電磁波 (1)電磁波譜的順序(按頻率升高):無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。 (2)光的偏振證明光不僅是一種波,而且是橫波。 (3)激光的特點(diǎn):①強(qiáng)度大;②方向性好;③單色性好;④相干性好;⑤覆蓋波段寬而且可調(diào)諧。 (4)經(jīng)典時(shí)空觀:時(shí)間與空間、物質(zhì)、慣性系無關(guān)。相對(duì)論時(shí)空觀:有物質(zhì)才有時(shí)間和空間,空間和時(shí)間與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。 二、易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)撥 1.將單擺擺球在平衡位置處回復(fù)力為零誤認(rèn)為合力為零。 2.應(yīng)用公式T=2πl(wèi)g時(shí),誤將擺線長當(dāng)成擺長。 3.分不清物體做受迫振動(dòng)的頻率、固有頻率、驅(qū)動(dòng)力頻率。 4.波的分析與計(jì)算時(shí),不能正確把握周期性、雙向性。 5.誤以為在波的干涉中加強(qiáng)區(qū)的質(zhì)點(diǎn)位移一直處于最大值。 6.混淆電磁波和超聲波在傳播時(shí)的不同。 7.對(duì)任何波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象與發(fā)生明顯的衍射需要一定的條件混淆。 8.分不清干涉圖樣和衍射圖樣。 9.誤以為n與sin θ1成正比,與sin θ2成反比。 10.對(duì)岸上人看水中魚和潛水員看高空中鳥的兩種視深問題分不清。 11.研究全反射問題時(shí),不能區(qū)分光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)。 三、保溫訓(xùn)練 1.(1)某波源S發(fā)出一列簡諧橫波,波源S的振動(dòng)圖像如圖所示。在波的傳播方向上有A、B兩點(diǎn),它們到S的距離分別為45 m和55 m,A、B兩點(diǎn)間的距離小于一個(gè)波長。測(cè)得A、B兩點(diǎn)開始振動(dòng)的時(shí)間間隔為1.0 s。則該列簡諧橫波的波長λ=　　　　m;當(dāng)B點(diǎn)離開平衡位置的位移為+6 cm時(shí),A點(diǎn)離開平衡位置的位移是　　　　cm。 (2)半徑為R的固定半圓形玻璃磚的橫截面如圖所示,O點(diǎn)為圓心,OO為直徑MN的垂線。足夠大的光屏PQ緊靠在玻璃磚的右側(cè)且與MN垂直。一束復(fù)色光沿半徑方向與OO成θ=30角射向O點(diǎn),已知復(fù)色光包含有折射率從n1=2到n2=3的光束,因而光屏上出現(xiàn)了彩色光帶。 ①求彩色光帶的寬度; ②當(dāng)復(fù)色光入射角逐漸增大時(shí),光屏上的彩色光帶將消失,求θ角至少為多大。 答案　(1)20　-6　(2)1-33R　45 2.(1)有關(guān)光的應(yīng)用,下列說法正確的是(　　) A.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí),往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)度 B.光學(xué)鏡頭上的增透膜利用了光的干涉現(xiàn)象 C.用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是光的折射形成的色散現(xiàn)象 D.在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像利用了光的全反射原理 E.用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度利用了光的衍射現(xiàn)象 (2)一列橫波在x軸上傳播,在t1=0時(shí)刻波形如圖中實(shí)線所示,t2=0.05 s時(shí)刻波形如圖中虛線所示。若周期大于12(t2-t1),則最小波速和最大波速分別是多少?方向如何? 答案　(1)BCD　(2)40 m/s,沿x軸正方向　280 m/s,沿x軸負(fù)方向 3.(1)兩列簡諧橫波Ⅰ和Ⅱ分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播,兩列波的波速大小相等,振幅均為5 cm。t=0時(shí)刻兩列波的圖像如圖所示,x=-1 cm和x=1 cm的質(zhì)點(diǎn)剛開始振動(dòng)。以下判斷正確的是(　　) A.Ⅰ、Ⅱ兩列波的頻率之比為2∶1 B.t=0時(shí)刻,P、Q兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向相同 C.兩列波將同時(shí)傳到坐標(biāo)原點(diǎn)O D.兩列波的波源開始振動(dòng)的起振方向相同 E.坐標(biāo)原點(diǎn)始終是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),振幅為10 cm (2)如圖所示,將半徑為R的透明半球體放在水平桌面上方,O為球心,直徑恰好水平,軸線OO垂直于水平桌面。位于O點(diǎn)正上方某一高度處的點(diǎn)光源S發(fā)出一束與OO的夾角θ=60的單色光射向半球體上的A點(diǎn),光線通過半球體后剛好垂直射到桌面上的B點(diǎn),已知OB=32R,光在真空中傳播速度為c,不考慮半球體內(nèi)光的反射,求: ①透明半球體對(duì)該單色光的折射率n; ②該光在半球體內(nèi)傳播的時(shí)間t。 答案　(1)ACD　(2)①3?、赗c