資源簡介

章末素養提升
物理觀念 光的折射 (1)折射定律：＝n，光從真空斜射入任何介質時i________r (2)折射率與傳播速度的關系：n＝________ (3)光路可逆
全反射 (1)條件：________________________________________ (2)臨界角C的計算公式：sin C＝________
光的干涉 雙縫干涉 (1)條件：兩列頻率________、相位差________、振動情況________的光 (2)干涉圖樣：單色光是______________、______________的條紋 (3)明暗條紋的產生條件：亮條紋：Δs＝________________ 暗條紋：Δs＝____________________ (4)條紋間距：Δx＝________
薄膜干涉及應用
光的衍射 (1)衍射圖樣：單色光是明暗________、間隔____________的條紋(與干涉圖樣進行區分) (2)實例：____________、________________、________________
光的偏振 (1)線偏振光與自然光的區別 (2)偏振現象說明光是________
激光 (1)特點：____________、________________、________________、單色性好、覆蓋波段寬而且可調諧 (2)應用：激光加工、激光檢測、激光通信、激光醫學、激光照排、激光全息照相等
科學探究 (1)知道測量玻璃折射率的原理、方法和步驟 (2)會確定入射光線、折射光線、入射角及折射角，會畫光路圖 (3)掌握雙縫干涉測量光的波長的原理 (4)學會安裝實驗器材，并能進行正確的實驗操作測量光的波長
科學態度與責任 了解光的衍射、光的干涉、光纖和激光技術的應用，了解科學、技術和社會的關系
例1　現在城市公園的水池底大都安裝有彩燈，當一細束由紅、綠兩色光組成的復色光從水中射向空氣時，下列光路圖可能正確的是(　　)
例2　(多選)(2024·玉林市期中)如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．如圖甲，自然光由空氣射到水面上，反射光是偏振光
B．如圖乙所示，照相機的鏡頭表面常常鍍一層透光膜，膜的外表面和玻璃表面反射的光發生干涉，則膜的厚度為光在膜中波長的
C．如圖丙所示，利用光的干涉檢查平整度，用單色光從上面照射，空氣膜的上下兩個表面反射的兩列光波發生干涉，圖中條紋彎曲說明此處是凸起的
D．如圖丁為光線通過一個不透光的圓盤得到的衍射圖樣
例3　如圖甲所示是由透明材料制成的半圓柱體，一束細光束由真空沿著徑向與AB成θ角射入，對射出的折射光線的強度隨θ角的變化進行記錄，得到的關系如圖乙所示。圖丙是同種材料制成的透明體，左側是半徑為R的半圓，右側是長為8R、高為2R的長方體，一束單色光從左側A′點沿半徑方向與水平方向成37°角射入透明體。已知光在真空中的傳播速度為c，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，下列說法正確的是(　　)
A．該透明材料的臨界角為37°
B．該透明材料的折射率為
C．光在透明體中傳播的速度為0.6c
D．光在透明體中傳播的時間為
例4　(2024·成都市高二期末)如圖，一內部空心、厚度均勻的圓柱形玻璃管內半徑為r，外半徑為3r，高為(2＋1)r。一束單色光從玻璃管上方入射，入射點與M點的距離為r，光線與圓柱上表面成30°角，且與直徑MN在同一豎直平面內。光線入射后從玻璃管內壁射出，最終到達圓柱底面。已知該玻璃管的折射率為，光在真空中的傳播速度為c(有光折射時，不考慮反射)
(1)證明光線入射到玻璃管內壁時不會發生全反射；
(2)求光線從玻璃管上方入射至到達圓柱底面所需的時間。
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例5　(2022·全國甲卷)如圖，邊長為a的正方形ABCD為一棱鏡的橫截面，M為AB邊的中點。在截面所在的平面，一光線自M點射入棱鏡，入射角為60°，經折射后在BC邊的N點恰好發生全反射，反射光線從CD邊的P點射出棱鏡，求棱鏡的折射率以及P、C兩點之間的距離。
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答案精析
再現素養知識
>　　光從光密介質斜射向光疏介質，入射角大于或等于臨界角
　相同　恒定　相同　明暗相間
間隔均勻　kλ(k＝0,1,2,3…)　(2k－1)(k＝1,2,3…)　λ　相間　不均勻　單縫衍射　圓孔衍射　泊松亮斑　橫波　強度大
方向性好　相干性好
提能綜合訓練
例1　A　[當兩種色光都能折射到空氣中時，根據折射定律n＝可知，紅光與綠光的折射率不同，由于紅光的折射率比綠光小，在入射角相等時，紅光折射角小，光線射到水面時一定有反射，所以反射光中一定有紅光和綠光，A圖可能正確，C、D圖不可能正確；由于紅光的折射率比綠光小，由臨界角公式sin C＝可知，紅光的臨界角比綠光大，所以在水面上若綠光不發生全反射，則紅光也一定不會發生全反射，B圖不可能正確。]
例2　AD　[如題圖甲，自然光由空氣射到水面上，反射光是偏振光，A正確；如題圖乙所示，照相機的鏡頭表面常常鍍一層透光膜，膜的外表面和玻璃表面反射的光發生干涉，則膜的厚度為光在膜中波長的，兩列光的路程差等于光在膜中波長的，振動減弱，減少反射光損失，增加入射光的強度，使得照片更清晰，B錯誤；空氣薄層干涉是等厚干涉，即明條紋處空氣的厚度相同，條紋向左彎曲，表明條紋彎曲處左側空氣膜的厚度與直條紋處空氣膜的厚度相同，彎曲處是凹下的，C錯誤；如題圖丁為光線通過一個不透光的圓盤得到的衍射圖樣，亮點叫作泊松亮斑，D正確。]
例3　D　[由題圖乙可知，當θ＝37°時，折射光線才開始出現，說明此時恰好發生全反射，即該透明材料的臨界角為C＝90°－37°＝53°，故A錯誤；
根據全反射臨界角公式sin C＝，可知該透明材料的折射率為n＝1.25，故B錯誤；
根據折射率和光的傳播速度之間的關系，可得光在該透明材料中的傳播速度為v＝＝0.8c，故C錯誤；
由于臨界角是53°，因此光線在長方體玻璃磚中剛好發生三次全反射，光路如圖所示，設在長方體中光程為x，其在水平方向的投影為8R，故滿足xcos 37°＝8R，可知x＝10R，而在半圓中還有光程R，因此總的路程為s＝x＋R＝11R，傳播時間為t＝＝，故D正確。]
例4　(1)見解析　(2)
解析　(1)根據題意可知，光線在玻璃管上方的入射角i＝60°，由折射定律有n＝，可得r＝45°，
所以光線在玻璃管內壁的入射角α＝45°，光線在玻璃管中的臨界角C滿足sin C＝，可知sin C>sin 45°，所以光線入射到玻璃管內壁時不會發生全反射。
(2)光線在玻璃管內壁折射，在內壁上的入射角α＝90°－γ＝45°，由折射定律有n＝，可得β＝60°，光線在玻璃管內壁上的折射光線恰好入射到圓柱底面，光路圖如圖所示，光線從玻璃管上方入射至到達圓柱底面所需的時間t＝＋，又有n＝，聯立解得t＝。
例5　　a
解析　設光線在AB面的折射角為θ，則有sin 60°＝nsin θ
由題知，光線經折射后在BC邊的N點恰好發生全反射，則有sin C＝，C＝90°－θ
聯立解得tan θ＝，n＝
根據幾何關系有tan θ＝＝
解得NC＝a－BN＝a－
再由tan θ＝，解得PC＝a。(共19張PPT)
DISIZHANG
第四章
章末素養提升
再現
素養知識
物理觀念 光的折射 (1)折射定律： ＝n，光從真空斜射入任何介質時i____r
(2)折射率與傳播速度的關系：n＝____
(3)光路可逆
全反射 (1)條件：____________________________________
_________________
(2)臨界角C的計算公式：sin C＝____
>
光從光密介質斜射向光疏介質，入射角大于或等于臨界角
物理觀念 光的干涉 雙縫干涉 (1)條件：兩列頻率______、相位差_____、振動情況_____的光
(2)干涉圖樣：單色光是_________、_________的條紋
(3)明暗條紋的產生條件：亮條紋：Δs＝______________
暗條紋：Δs＝____________________
(4)條紋間距：________
薄膜干涉及應用
相同
恒定
相同
明暗相間
間隔均勻
kλ(k＝0,1,2,3…)
物理觀念 光的衍射 (1)衍射圖樣：單色光是明暗______、間隔________的條紋(與干涉圖樣進行區分)
(2)實例：_________、_________、_________
光的偏振 (1)線偏振光與自然光的區別
(2)偏振現象說明光是______
激光 (1)特點：_______、_________、_________、單色性好、覆蓋波段寬而且可調諧
(2)應用：激光加工、激光檢測、激光通信、激光醫學、激光照排、激光全息照相等
相間
不均勻
單縫衍射
圓孔衍射
泊松亮斑
橫波
強度大
方向性好
相干性好
科學探究 (1)知道測量玻璃折射率的原理、方法和步驟
(2)會確定入射光線、折射光線、入射角及折射角，會畫光路圖
(3)掌握雙縫干涉測量光的波長的原理
(4)學會安裝實驗器材，并能進行正確的實驗操作測量光的波長
科學態度與責任 了解光的衍射、光的干涉、光纖和激光技術的應用，了解科學、技術和社會的關系
　現在城市公園的水池底大都安裝有彩燈，當一細束由紅、綠兩色光組成的復色光從水中射向空氣時，下列光路圖可能正確的是
例1
√
提能
綜合訓練
　(多選)(2024·玉林市期中)如圖所示，下列說法正確的是
A.如圖甲，自然光由空氣射到水面上，反射光是偏振光
B.如圖乙所示，照相機的鏡頭表面常常鍍一層
透光膜，膜的外表面和玻璃表面反射的光發
生干涉，則膜的厚度為光在膜中波長的
C.如圖丙所示，利用光的干涉檢查平整度，用
單色光從上面照射，空氣膜的上下兩個表面
反射的兩列光波發生干涉，圖中條紋彎曲說
明此處是凸起的
D.如圖丁為光線通過一個不透光的圓盤得到的衍射圖樣
例2
√
√
如題圖甲，自然光由空氣射到水面上，
反射光是偏振光，A正確；
空氣薄層干涉是等厚干涉，即明條紋處
空氣的厚度相同，條紋向左彎曲，表明
條紋彎曲處左側空氣膜的厚度與直條紋
處空氣膜的厚度相同，彎曲處是凹下的，C錯誤；
如題圖丁為光線通過一個不透光的圓盤得到的衍射圖樣，亮點叫作泊松亮斑，D正確。
　如圖甲所示是由透明材料制成的半圓柱體，一束細光束由真空沿著徑向與AB成θ角射入，對射出的折射光線的強度隨θ角的變化進行記錄，得到的關系如圖乙所示。圖丙是同種材料制成的透明體，左側是半徑為R的半圓，右側是長為8R、高為2R的長方體，一束單色光從左側A′點沿半徑方向與水平方向成37°角射入透明體。已知光在真空中的傳播速度為c，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，下列說法正確的是
A.該透明材料的臨界角為37°
B.該透明材料的折射率為
C.光在透明體中傳播的速度為0.6c
D.光在透明體中傳播的時間為
例3
√
由題圖乙可知，當θ＝37°時，折射光線才開始出現，說明此時恰好發生全反射，即該透明材料的臨界角為C＝90°－37°＝53°，故A錯誤；
　(2024·成都市高二期末)如圖，一內部空心、厚度均勻的圓柱形玻璃管內半徑為r，外半徑為3r，高為( ＋1)r。一束單色光從玻璃管上方入射，入射點與M點的距離為r，光線與圓柱上表面成30°角，且與直徑MN在同一豎直平面內。光線入射后從玻璃管內壁射出，最終到達圓柱底面。已知該玻璃管的折射率為 ，光在真空中的傳播速度為c(有光折射時，不考慮反射)
(1)證明光線入射到玻璃管內壁時不會發生全反射；
例4
答案　見解析
(2)求光線從玻璃管上方入射至到達圓柱底面所需的時間。
　(2022·全國甲卷)如圖，邊長為a的正方形ABCD為一棱鏡的橫截面，M為AB邊的中點。在截面所在的平面，一光線自M點射入棱鏡，入射角為60°，經折射后在BC邊的N點恰好發生全反射，反射光線從CD邊的P點射出棱鏡，求棱鏡的折射率以及P、C兩點之間的距離。
例5
設光線在AB面的折射角為θ，則有
sin 60°＝nsin θ

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