資源簡介

章末核心素養提升
題型一　“臨界法”在幾何光學中的應用
例1 我國古代著作《墨經》中記載了小孔成倒像的實驗,認識到光沿直線傳播。身高1.6 m的人站在水平地面上,其正前方0.6 m 處的豎直木板墻上有一個圓柱形孔洞,直徑為1.0 cm、深度為1.4 cm,孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此時,由于孔洞深度過大,使得成像不完整,如圖所示。現在孔洞中填充厚度等于洞深的某種均勻透明介質,不考慮光在透明介質中的反射。
(1)若該人通過小孔能成完整的像,透明介質的折射率最小為多少
(2)若讓掠射進入孔洞的光能成功出射,透明介質的折射率最小為多少
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　題型二　“雙縫干涉測量光的波長”的實驗創新
例2 洛埃德在1834年提出了一種更簡單的觀察干涉的裝置。如圖所示,單色光從單縫S射出,一部分入射到平面鏡后反射到光屏上,另一部分直接投射到屏上,在屏上兩光束交疊區域里將出現干涉條紋。單縫S通過平面鏡成的像是S'。
(1)通過洛埃德鏡在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋,這和雙縫干涉實驗得到的干涉條紋一致。如果S被視為其中的一個縫,　　　　相當于另一個“縫”。
(2)實驗中已知單縫S到平面鏡的垂直距離h=0.15 mm,單縫到光屏的距離D=1.2 m,觀測到第3個亮條紋中心到第12個亮條紋中心的間距為22.78 mm,則該單色光的波長λ=　　　　 m(結果保留3位有效數字)。
(3)以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離　　　　。
A.將平面鏡稍向上移動一些
B.將平面鏡稍向右移動一些
C.將光屏稍向右移動一些
D.將光源由紅色光改為綠色光
題型三　全反射的理解與應用
例3 (2022·廣東卷)一個水平放置的圓柱形罐體內裝了一半的透明液體,液體上方是空氣,其截面如圖所示。一激光器從罐體底部P點沿著罐體的內壁向上移動,它所發出的光束始終指向圓心O點。當光束與豎直方向成45°角時,恰好觀察不到從液體表面射向空氣的折射光束。已知光在空氣中的傳播速度為c,求液體的折射率n和激光在液體中的傳播速度v。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　題型四　幾何光學與物理光學的綜合
例4 (2023·重慶卷,5)某實驗小組利用雙縫干涉實驗裝置分別觀察a、b兩單色光的干涉條紋,發現在相同的條件下光屏上a光相鄰兩亮條紋的間距比b光的小。他們又將a、b光以相同的入射角由水斜射入空氣,發現a光的折射角比b光的大,則 (　　)
A.在空氣中傳播時,a光的波長比b光的大
B.在水中傳播時,a光的速度比b光的大
C.在水中傳播時,a光的頻率比b光的小
D.由水射向空氣時,a光的全反射臨界角比b光的小
章末核心素養提升
知識網絡構建
λ　不均勻
核心素養提升
例1 (1)　(2)
解析　(1)如圖所示,若人腳處反射的光恰能成像,則透明介質的折射率最小,由幾何關系得此時入射角的正弦值
sin i==0.8,折射角的正弦值
sin r=,
所以nmin=。
(2)光從光疏介質向光密介質傳播,入射角接近90°時為掠射。分析可知,當掠射的光恰好從洞的邊緣射出時折射率最小,則有nmin'=。
例2 (1)S'　(2)6.33×10-7　(3)AC
解析　(1)通過洛埃德鏡在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋,這和雙縫干涉實驗得到的干涉條紋一致。如果S被視為其中的一個縫,S'相當于另一個“縫”。
(2)第3個亮條紋中心到第12個亮條紋中心的間距為22.78 mm,則相鄰亮條紋間距為Δx= m≈2.53×10-3m
等效雙縫間的距離為d=2h=0.30 mm=3.0×10-4 m
根據雙縫干涉條紋間距公式Δx=λ
則有λ= m≈6.33×10-7 m。
(3)根據雙縫干涉條紋間距公式Δx=λ可知,增大D,減小d,增大波長λ,能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離,所以A、C正確,B、D錯誤。
例3 c
解析　當入射角達到45°時,恰好到達臨界角C,根據sin C=
可得液體的折射率n=
由于n=
可知激光在液體中的傳播速度v=c。
例4 D　[根據相鄰兩條亮條紋的間距公式Δx=λ,可知λa<λb,故A錯誤;根據折射定律n=,a、b光以相同的入射角由水斜射入空氣時,a光的折射角比b光的大,則na>nb,根據光在介質中的傳播速度與折射率的關系n=,可得在水中傳播時,a光的速度比b光的小,故B錯誤;在水中傳播時,a光的折射率比b光的大,所以a光的頻率比b光的大,故C錯誤;由水射向空氣時根據n=,可知a光的全反射臨界角比b光的小,故D正確。](共14張PPT)
章末核心素養提升
目 錄
CONTENTS
知識網絡構建
01
核心素養提升
02
大于或等于
相同
恒定
均勻
不均勻
核心素養提升
2
題型一　“臨界法”在幾何光學中的應用
例1 我國古代著作《墨經》中記載了小孔成倒像的實驗，認識到光沿直線傳播。身高1.6 m的人站在水平地面上，其正前方0.6 m 處的豎直木板墻上有一個圓柱形孔洞，直徑為1.0 cm、深度為1.4 cm，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此時，由于孔洞深度過大，使得成像不完整，如圖所示。現在孔洞中填充厚度等于洞深的某種均勻透明介質，不考慮光在透明介質中的反射。
(1)若該人通過小孔能成完整的像，透明介質的折射率最小為多少？
(2)若讓掠射進入孔洞的光能成功出射，透明介質的折射率最小為多少？
題型二　“雙縫干涉測量光的波長”的實驗創新
例2 洛埃德在1834年提出了一種更簡單的觀察干涉的裝置。如圖所示，單色光從單縫S射出，一部分入射到平面鏡后反射到光屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上兩光束交疊區域里將出現干涉條紋。單縫S通過平面鏡成的像是S′。
(1)通過洛埃德鏡在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋，這和雙縫干涉實驗得到的干涉條紋一致。如果S被視為其中的一個縫，________相當于另一個“縫”。
(2)實驗中已知單縫S到平面鏡的垂直距離h＝0.15 mm，單縫到光屏的距離D＝1.2 m，觀測到第3個亮條紋中心到第12個亮條紋中心的間距為22.78 mm，則該單色光的波長λ＝________ m(結果保留3位有效數字)。
(3)以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離________。
A.將平面鏡稍向上移動一些
B.將平面鏡稍向右移動一些
C.將光屏稍向右移動一些
D.將光源由紅色光改為綠色光
解析　(1)通過洛埃德鏡在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋，這和雙縫干涉實驗得到的干涉條紋一致。如果S被視為其中的一個縫，S′相當于另一個“縫”。
(2)第3個亮條紋中心到第12個亮條紋中心的間距為22.78 mm，
題型三　全反射的理解與應用
例3 (2022·廣東卷)一個水平放置的圓柱形罐體內裝了一半的透明液體，液體上方是空氣，其截面如圖所示。一激光器從罐體底部P點沿著罐體的內壁向上移動，它所發出的光束始終指向圓心O點。當光束與豎直方向成45°角時，恰好觀察不到從液體表面射向空氣的折射光束。已知光在空氣中的傳播速度為c，求液體的折射率n和激光在液體中的傳播速度v。
題型四　幾何光學與物理光學的綜合
例4 (2023·重慶卷，5)某實驗小組利用雙縫干涉實驗裝置分別觀察a、b兩單色光的干涉條紋，發現在相同的條件下光屏上a光相鄰兩亮條紋的間距比b光的小。他們又將a、b光以相同的入射角由水斜射入空氣，發現a光的折射角比b光的大，則(　　)
A.在空氣中傳播時，a光的波長比b光的大
B.在水中傳播時，a光的速度比b光的大
C.在水中傳播時，a光的頻率比b光的小
D.由水射向空氣時，a光的全反射臨界角比b光的小
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