第四章 光-【新课程能力培养】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册学习手册（人教版）

学 第一册 （人教版）高中物理选择性必修 第四章 光 课 标 要 求 １. 通过实验， 理解光的折射定律。 会测量材 料的折射率。 2． 知道光的全反射现象及其产生的条件， 初 步了解光纤的工作原理、 光纤技术在生产 生活中的应用。 3． 观察光的干涉、 衍射和偏振现象， 了解这 些现象产生的条件， 知道其在生产生活中 的应用。 知道光是横波， 会用双缝干涉实 验测量光的波长。 4． 通过实验， 了解激光的特性。 能举例说明 激光技术在生产生活中的应用。 知 识 结 构 规 律 公 式 1. 折射定律： sin 兹 1 sin 兹 2 =n 12 ； 2. 折射率： n= sin 兹 1 sin 兹 2 ， 兹 １ 是光在真空 （空气） 中的入射角， 兹 2 是光在介质中的折射角； n= c v ， c 是光在真空 （空气） 中的速度， v 是光在介质中的速度。 3. 全反射临界角： sin C= 1 n ， C 是临界角， n 为折射率。 4. 双缝干涉条纹间距公式： Δx= l d 姿 ， Δx 是 条纹宽度， l 是屏到双缝的距离， d 是双 缝间的距离。 提 纲 挈 领 1. 本章从光的直线传播规律以及光的波动性两 个角度进行研究， 最后一节讲了激光的特性 以及应用。 几何光学部分在课改前， 是选修 部分的必考内容， 新课程改革后， 地位同样 不可忽视， 该部分对学生几何基础要求较高。 光的波动性， 是光的波粒二象性的一个重要 分支， 既可以单独考试， 也可以综合运用。 本章内容， 课程改革后， 依然是重点和难点。 2. 本章学习方向， 一个是几何光学部分， 重 视几何情境的积累； 一个是对干涉、 衍 射、 偏振现象的理解。 这两个方面基础扎 实， 在辽宁高考物理等级考试中， 得分概 率就会很高。 3. 本章知识， 在高考中可以独立命题， 波长、 频率、 波速这些概念， 也可以与玻尔理论、 核能释放等问题关联到一起， 因此， 本章 知识是高中物理的重要模块， 不可或缺！ 光的折射 光的折射现象 折射定律 折射 射 率 光的全反射 全反射现象 临界角 发生全反射的条 射 件 光的干涉 双缝干涉 薄膜干 射 涉 光的衍射 单缝衍射 圆孔衍射 圆盘衍射 （泊松亮斑 射 ） 光的偏振现象及其应用 用 $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ # $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ % 用 $ $ $ # $ $ $ % 用 $ $ $ $ $ # $ $ $ $ $ % 几何光学 物理光学 激光的特性及激光的应用 光 78 学 第四章 光 知 识 梳 理 知识点 光的折射定律与折射率 1. 折射现象： 光从一种介质进入另一种介质 时传播方向改变的现象。 2． 折射定律内容： 折射光线与入射光线、 法 线处在同一平面内， 折射光线与入射光线 分别位于法线的两侧； 入射角的正弦与折 射角的正弦成正比。 3． 折射率。 （ 1 ） 定义： 光从真空射入某种介质发生折射 时， 入射角的正弦与折射角的正弦之 比， 叫作这种介质的折射率。 （ 2 ） 定义式： n＝ sin 兹 1 sin 兹 2 。 折射率由介质本身 的光学性质和光的频率决定。 要 点 突 破 要点 1 光的色散 光速与波长、 频率的关系 光速 v 与波长 λ 、 频率 f 的关系为 v＝λf 。 光从一种介质进入另一种介质时， 频率不 变， 波长改变， 光速改变。 例 1 如图， 频率不同的两束单色光 1 和 2 均以 60° 的入射角从同一点射向一厚度为 d 的玻璃板的上表面 ， 后从玻璃板另一侧 射出， 已知玻璃对单色光 1 和 2 的折射率 分别为 3 姨 和 6 姨 2 ， 光在真空中的速度为 c ， 求： （ 1 ） 单色光 1 在玻璃中传播的时间。 （ 2 ） 两束单色光通过玻璃板后相距的距离。 解析： （ 1 ） 光在玻璃中的传播路径如图所 示， 单色光 1 在玻璃中的速度为 v 1 ＝ c n 1 ＝ 3 姨 c 3 ， 由 sin 60° sin β 1 ＝n 1 ＝ 3 姨 得 β 1 ＝30° ， OP＝ d cos 30° ＝ 2 3 姨 d 3 ， 1. 光 的 折 射 例 1 题图 60° 60° O β 1 β 2 M P 1 2 Q 例 1 题答图 x 根据折射定律， 求出两束光在玻璃 中的折射角， 然后由几何关系得到两束 光线在玻璃中的轨迹长度， 再利用折射 率与光速的关系， 求出光线 1 在玻璃中 的传播速度， 则问题 （ 1 ） 可求。 由玻璃 的厚度和两束光在玻璃中的折射角， 如 图所示可以得到 MQ 和 MP 的长度， 进而 求出 PQ 的长度， 再根据几何关系， 可以 获得两束光线通过玻璃板后的距离。 思路点拨