(讲义)第4章 主题提升课(3) 光及其应用-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册(人教版2019)

主题一　几何光学规律的探究 能用光的全反射和折射定律分析和解释现象，解决相关问题，增强求证意识，提升科学论证能力。 【典例1】　如图所示为半径为R的半球形玻璃砖的横截面，其中AB⊥OQ，P为QO上一点，OP＝R，从P点和Q点分别发射出两束不同的光线PM和QN，经玻璃砖折射后均与QO平行射出，已知玻璃砖对QN光线的折射率为，PM、QN照到玻璃半球面上的入射角不同，光线PM以60°入射角射入玻璃，光线QN以53°入射角射入玻璃，已知sin 53°＝0.8，求： (1)玻璃砖对光线PM的折射率； (2)两条出射光线间的距离。 [解析]　(1)如图所示，在△PMO中， 根据正弦定理得 ＝ 解得r＝30° 故玻璃砖对光线PM的折射率 nPM＝＝＝。 (2)由折射定律有nQN＝＝＝，解得β＝37°，两条出射光线间的距离d＝Rsin r＋Rsin β，解得d＝＋R＝R。 [答案]　(1)　(2)R 【典例2】　(2021·海南卷)如图，长方体玻璃砖的横截面为矩形MNPQ，MN＝2NP，其折射率为。一束单色光在纸面内以α＝45°的入射角从空气射向MQ边的中点O，则该束单色光(　　) A．在MQ边的折射角为60° B．在MN边的入射角为45° C．不能从MN边射出 D．不能从NP边射出 素养聚焦　本题以“单色光射向玻璃砖”这一熟悉情境考查光的折射定律和全反射知识，特别关注考生运用几何关系分析求解问题的能力，体现高考稳中求新、突出基础的命题思路。 C　[光线从O点入射，设折射角为β，由折射定律有sin α＝nsin β，解得β＝30°，即光在MQ边的折射角为30°，选项A错误；设边长NP＝l，则MN＝2l，作出折射后的光路图如图所示，由几何关系可知光在MN边的入射角为60°，选项B错误；设光从光密介质到光疏介质发生全反射的临界角为θ，有sin θ＝＝，即θ＝45°，而光在MN边的入射角为60°>45°，故光在MN边发生全反射，即光不能从MN边射出，选项C正确；设光在A点发生全反射后到达NP边的B点，根据几何知识及光路的可逆性可知，光从NP边的B点折射后的折射角为45°，选项D错误。] 主题二　物理光学波动模型的建构 通过解释光的直线传播和对光的偏振的学习，认识光的波动性，知道光是横波，促进模型建构，科学推理、质疑创新能力。通过调查研究，收集光的偏振现象应用的实例。 【典例3】　在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为6×1014Hz，两光源S1、S2的振动情况恰好相反，光屏上的P点到S1与到S2的路程差为3×10－6 m，如图所示，则： (1)P点是亮条纹还是暗条纹？ (2)设O为到S1、S2路程相等的点，则PO间还有几条亮条纹，几条暗条纹？(不包括O、P两处的条纹) [解析]　(1)由波长计算公式得λ＝＝5×10－7 m，n＝＝＝6，由于两光源的振动情况恰好相反，所以P点是暗条纹。 (2)O点到S1与到S2的路程差为0，也是暗条纹，OP间还有5条暗条纹，6条亮条纹。 [答案]　(1)暗条纹　(2)5条暗条纹，6条亮条纹 【典例4】　(多选)(2022·山东济南高二期末)利用薄膜干涉可以测量待测圆柱形金属丝与标准圆柱形金属丝的直径差(约为微米量级)，实验装置如图甲所示。T1和T2是具有标准平面的玻璃平晶，A0为标准金属丝，直径为D0，A为待测金属丝，直径为D，两者中心间距为L。实验中用波长为λ的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻条纹的间距为ΔL。则以下说法正确的是(　　) A．A与A0直径相差越大，ΔL越小 B．A与A0直径相差越大，ΔL越大 C．|D－D0|＝ D．|D－D0|＝ AD　[设标准平晶表面之间的夹角为θ，由空气薄膜的干涉条件可知ΔL＝，所以A与A0直径相差越大，θ越大，ΔL越小，A正确，B错误；由题设条件可知tan θ＝，由空气薄膜干涉条件可知2ΔL·tan θ＝λ，联立解得|D－D0|＝，C错误，D正确。] 学科网（北京）股份有限公司 $$