第4章 光及其应用 章末小结与质量评价（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

　　　　　　　　　一、知识体系建构——理清物理观念　 　　　　　　　　 二、综合考法融会——强化科学思维 光学器件对光路图的控制 [典例1]　如图所示，一个半径为R、折射率为的透明玻璃半球体，O为球心，轴线OA水平且与半球体的左边界垂直，位于轴线上O点左侧处的点光源S发出一束与OA夹角θ＝60°的光线射向半球体，已知光在真空中传播的速度为c。求该光线第一次从玻璃半球体射出时的方向以及光线在玻璃半球体内传播的时间。 [解析]　作如图所示的光路图 lOB＝tan θ＝ n＝＝ 解得α＝30° 在△OBC中＝，解得β＝30° n＝＝，解得γ＝60° 即出射光线CD方向与OA平行 光在玻璃半球体中传播的距离lBC＝lOB，速度v＝ 则光线在玻璃半球体内传播的时间t＝＝。 [答案]　与OA平行　 [融会贯通] 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球) 通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移 通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折 圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折 [对点训练] 1.(多选)如图所示为一直角棱镜的横截面，∠BAC＝90°，∠ABC＝60°。一平行细光束从O点沿垂直于BC面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率n＝，若不考虑原入射光在BC面上的反射光，则有光线(　 ) A．从AB面射出 B．从AC面射出 C．从BC面射出，且与BC面斜交 D．从BC面射出，且与BC面垂直 解析：选BD　入射光在BC面上不改变光的传播方向，以入射角θ1＝60°斜射到AB面上，临界角C＝arcsin＝45°，光线发生全反射。之后以入射角θ2＝30°斜射到AC面上，由于θ2<C，不发生全反射，有一部分光线从AC面折射出，另一部分光线经AC面反射后从BC面垂直射出，如图所示。 2.真空中有一半径为R＝5 cm，球心为O，质量分布均匀的玻璃球，其过球心O的横截面如图所示。一单色光束SA从真空以入射角i于玻璃球表面的A点射入玻璃球，又从玻璃球表面的B点射出。已知∠AOB＝120°，该光束在玻璃中的折射率为，光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s，求： (1)入射角i的值； (2)该光束在玻璃球中的传播时间t。 解析：(1)根据几何关系可知 ∠OAB＝＝30°， 由折射定律得n＝，解得i＝60°。 (2)由折射率n＝可知，v＝， 传播时间t＝， 解得t＝5×10－10 s。 答案：(1)60°　(2)5×10－10 s 光的干涉和衍射的综合 [典例2]　(多选)如图所示是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则(　 ) A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大 B．真空中a、b两光传播速度相同 C．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角小 D．在相同的条件下，b光比a光更容易产生明显的衍射现象 [解析]　由题图可知b光的干涉条纹间距大，根据Δx＝λ知，b光的波长长，则b光的频率小，折射率也小，由n＝知，b光的传播速度大，A错。真空中光的传播速度相同，B对。b光的折射率小，根据sin C＝可知，b光发生全发射的临界角大，C对。因为b光的波长长，所以b光比a光更容易产生明显的衍射现象，D对。 [答案]　BCD [融会贯通] 1．光的干涉和衍射图样的辨别 (1)条纹宽度是否相同。 (2)条纹间距是否相同。 2．光的干涉亮暗条纹的确定 (1)当光从两狭缝到屏上某点的路程差为半波长的偶数倍(即波长的整数倍)时，或Δs＝nλ(n＝0,1,2，…)时，该点出现亮条纹。 (2)当光从两狭缝到屏上某点的路程差为半波长的奇数倍时，或Δs＝λ(n＝0,1,2，…)时，该点出现暗条纹。 [对点训练] 1．下列四种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器和同一单缝衍射仪器形成的图样(黑色部分表示亮纹；保持缝到屏距离不变)。其中属于蓝光衍射图样的是(　 ) 解析：选B　双缝干涉图样中条纹宽度相同且等间距，所以A、C选项中的图样为干涉图样；单缝衍射图样条纹中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，且波长越大，中央亮条纹越粗，红光的波长大于蓝光的波长，所以B项为蓝光的衍射图样，故B正确。 2．(多选)在观察光的衍射实验中，分别观察到如图甲、乙所示的清晰的明暗相间的图样，图中黑线为暗纹。那么障碍物应是(　 ) A．乙图对应的是很小的不透明圆盘 B．甲图对应的是很大的不透明圆盘 C．乙图对应的是很大的中间有大圆孔的不透明挡板 D．甲图对应的是很大的中间有小圆孔的不透明挡板 解析：选AD　比较两图，它们的背景明显不同，甲图的背景为黑色阴影，说明障碍物应是很大的不透明挡板，中间有透光并且带有衍射图样的条纹，说明挡板的中间有小圆孔，D项正确；乙图的背景为白色，说明周围没有障碍物，中间