式题 (折射定律的综合应用)[2016·陕西五校三模] 如图15-36-6所示为一巨大的玻
璃容器，容器底部有一定的厚度，容器中装一定量的水，在容器底部有一单色点光源，已知4
水对该光的折射率为，玻璃对该光的折射率为1.5，容器底部玻璃的厚度为d，水的深度也
3为d.求：(光在真空中的传播速度为c)
(1)该光在玻璃和水中传播的速度；
(2)水面形成的光斑的面积(仅考虑直接由光源发出的光线)．
图15-36-6
考点四 测定玻璃的折射率 考向一 实验原理与步骤 1．实验原理
实验原理如图15-36-7所示，当光线AO1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B，从而求出折射光线O1O2和折射角θ2，sin θ1PN
再根据n＝或n＝，算出玻璃的折射率．
sin θ2QN′
图15-36-7
2．实验步骤
(1)用图钉把白纸固定在木板上．
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(2)在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O1为入射点，作过O1点的法线NN′. (3)画出线段AO1作为入射光线，并在AO1上插上P1、P2两根大头针．
(4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′.
(5)眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1，P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像．
(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O2B及出射点O2，连接O1、O2得线段O1O2.
(7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.
sin θ1
(8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取平均值．
sin θ2
4 在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图
15-36-8甲所示．
图15-36-8
(1)在图15-36-9中画出完整的光路图．
图15-36-9
(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________．(保留三位有效数字)
(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图15-36-8乙所示．图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和________(选填“A”或“B”)．
式题 某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图15-36-10所示)．实验的主要过
程如下：
图15-36-10
A．把白纸用图钉钉在木板上，在白纸上作出直角坐标系xOy，在白纸上画一条线段AO
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表示入射光线．
B．把半圆形玻璃砖M放在白纸上，使其底边aa′与Ox轴重合．
C．用一束平行于纸面的激光从y＞0区域沿y轴负方向射向玻璃砖，并沿x轴方向调整玻璃砖的位置，使这束激光从玻璃砖底面射出后，仍沿y轴负方向传播．
D．在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.
E．在坐标系y＜0的区域内竖直地插上大头针P3，并使得从P3一侧向玻璃砖方向看去，P3能同时挡住P1和P2的像．
F．移开玻璃砖，连接O、P3，用圆规以O点为圆心画一个圆(如图中虚线所示)，此圆与AO线交点为B，与OP3线的交点为C
C．确定出B点到x轴、y轴的距离分别为y1、x1，C点到x轴、y轴的距离分别为y2、x2.
(1)若实验中该同学没有将玻璃砖的底边aa′与Ox轴重合，而是向y＞0方向侧移了一些，这将导致所测的玻璃折射率与其真实值相比________(选填“偏大”“不变”或“偏小”)．
(2)若实验中该同学在y＜0的区域内，从任何角度都无法透过玻璃砖看到P1、P2，为能透过玻璃砖看到P1、P2，应采取的措施是：________________________．
■ 要点总结
1．实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O、P3
与O′之间距离要稍大一些．
2．入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)．太大：反射光较强，出射光较弱；太小：入射角、折射角测量的相对误差较大．
3．操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线． 4．实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变．
5．玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上，若宽度太小，则测量误差较大． 考向二 数据处理与误差分析 处理数据的3种方法：
1．计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2，sin θ1
算出不同入射角时的，并取平均值．
sin θ2
2．图像法：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1-sin θ2图像，sin θ1
由n＝可知图像应为直线，如图15-36-11所示，其斜率为折射率．
sin θ2
图15-36-11
3．单位圆法：以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′.如图15-37-12EHE′H′sin θ1EH所示，sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝.只要用刻度
OEOE′sin θ2E′H′尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n.
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图15-36-12
2 在做“测定玻璃折射率n”的实验时：
(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab和cd时不慎碰了玻璃砖使它向ab方向平移了一些，如图15-36-13甲所示，以后的操作都正确．但画光路图时，将折射点确定在ab和cd上，则测出的n值将________．
图15-36-13
(2)乙同学为了避免笔尖接触玻璃砖的界面，画出的a′b′和c′d′都比实际界面向外侧平移了一些，如图乙所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折射点都确定在a′b′和c′d′上，则所测出的n值将________．
(3)丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平行．这时测出的n值将________．
式题 某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的
仪器．如图15-36-14所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF.在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变．每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2，在圆周EC部分插上P3，使P3挡住P1、P2的像．同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值．
图15-36-14
(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC之间的夹角为30°，则P3处刻的折射率的值为________． (2)图中P3、P4两处，对应折射率大的是________．
(3)作AO的延长线交圆周于K，K处对应的折射率为________． ■ 要点总结
(1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些．
(2)入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差．
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第37讲 光的波动性 电磁波 相对论
? 教材知识梳理
一、光的干涉
1．定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现________条纹，某些区域相互减弱，出现________条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象．
2．条件：两束光的频率________、相位差恒定．
3．双缝干涉图样特点：单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为________条纹，其余为________条纹．
二、光的衍射
1．定义：光在传播的过程中遇到障碍物时，________直线传播绕到障碍物阴影里去的现象．
2．发生明显衍射的条件：障碍物或小孔的尺寸跟光的波长________，甚至比光的波长________时，衍射现象明显．
3．衍射图样特点
(1)单缝衍射：单色光的衍射图样为中间宽且亮的单色条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；白光的衍射图样为中间宽且亮的白条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹．
(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环．
(3)圆盘衍射：明暗相间的不等距圆环，中心有一亮斑称为________亮斑(证实光的波动性)．
三、光的偏振
1．自然光：包含着在垂直于传播方向上沿________振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同．
2．偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个________的方向振动的光． 3．偏振光的形成
(1)让自然光通过________形成偏振光．
(2)让自然光在两种介质的界面发生反射和________，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光
4．光的偏振现象说明光是一种________波． 四、电磁场与电磁波 1．麦克斯韦电磁场理论
变化的磁场能够在周围空间产生________，变化的电场能够在周围空间产生________． 2．电磁波
________由近及远地传播形成电磁波．电磁波是________波，在空间传播不需要依靠介质．真空中电磁波的速度为________ m/s；电磁波的传播速度v等于波长λ和频率f的乘积，即v＝________．
3．电磁波的发射和接收
(1)发射条件：①要有________的频率；②采用________电路．
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