第4章 章末归纳提升-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册五维课堂同步Word教案（人教版2019）

[知识整合] [能力强化] [强化点1]　光的折射和全反射问题的分析 1．解决光的折射问题的常规思路 (1)根据题意画出正确的光路图． (2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角均是光线与法线的夹角． (3)利用折射定律、折射率公式列式求解． 2．有关全反射定律的应用技巧 (1)首先判断是否为光从光密介质进入光疏介质，如果是，下一步就要再利用入射角和临界角的关系进一步判断，如果不是则直接应用折射定律解题即可． (2)分析光的全反射时，根据临界条件找出临界状态是解决这类题目的关键． (3)当发生全反射时，仍遵循光的反射定律和光路可逆性． [例1]　(2020·全国卷Ⅱ，34(2))直角棱镜的折射率n＝1.5，其横截面如图所示，图中∠C＝90°，∠A＝30°.截面内一细束与BC边平行的光线，从棱镜AB边上的D点射入，经折射后射到BC边上． (1)光线在BC边上是否会发生全反射？说明理由； (2)不考虑多次反射，求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值． [解析]　(1)如图，设光线在D点的入射角为i，折射角为r.折射光线射到BC边上的E点．设光线在E点的入射角为θ，由几何关系，有 θ＝90°－(30°－r)＞60°① 根据题给数据得 sin θ＞sin 60°＞② 即θ大于全反射临界角，因此光线在E点发生全反射． (2)设光线在AC边上的F点射出棱镜，光线的入射角为i′，折射角为r′，由几何关系、反射定律及折射定律，有 i＝30°③ i′＝90°－θ④ sin i＝nsin r⑤ nsin i′＝sin r′⑥ 联立①③④⑤⑥式并代入题给数据，得 sin r′＝⑦ 由几何关系，r′即AC边射出的光线与最初的入射光线的夹角． [答案]　(1)光线在E点发生全反射　(2)sin r′＝ ●[强化训练] 1．如图所示，用折射率为n的透明介质做成内、外半径分别为a和b的空心球．当一束平行光射向此球壳，经过壳外、内表面两次折射后，能进入空心球壳的入射平行光束的横截面积是多大？ 解析：如图所示，设入射光线AB为所求光束的临界光线，作出其折射光路，入射角为θ1，经球壳外表面折射后折射角为θ2，折射光线BE恰好在内表面E点发生全反射，即∠BEO′＝C，在△OEB中，由正弦定理得 ＝＝. 又因为sin C＝，n＝，所以b＝. 由几何关系得 R＝bsin θ1＝sin θ1＝a 所以所求平行光束的横截面积S＝πR2＝πa2. 答案：πa2 [强化点2]　光的干涉和衍射的比较 1．两者的产生条件不同：产生干涉的条件是两列光波频率相同，振动方向相同，相位差恒定；产生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多，甚至比光的波长还要小． 2．图样特点不同：单色光双缝干涉产生的是等间距、明暗相间且亮度基本相同的条纹；单缝衍射产生的是中央最宽、最亮，其他窄且暗的明暗相间条纹，并且各相邻条纹间距不等． 3．波长对条纹间距的影响：无论是双缝干涉还是单缝衍射，所形成的条纹间距和宽度都随波长增加而增大．双缝干涉中相邻明纹或暗纹间距为Δx＝λ. [例2]　(2020·山东卷，3)双缝干涉实验装置的截面图如图所示．光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点．光源S发出的波长为λ的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为Δt.玻璃片厚度为10λ，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射．以下判断正确的是(　　) A．Δt＝　　　　　 　 B．Δt＝ C．Δt＝ D．Δt＝ [解析]　A　[光在玻璃中的传播速度为v＝，可知时间差Δt＝－＝，故选A.] ●[强化训练] 2．表面附有油膜的透明玻璃片，当有阳光照射时，可在表面和玻璃片边缘分别看到彩色图样，则前者是　________　现象，后者是　________　现象． 解析：附有油膜的玻璃片表面发生薄膜干涉而看到彩色图样，周围发生衍射也能看到彩色图样．两者原理不一样． 答案：干涉　衍射 [课堂自测] 1．(2020·北京卷，1)以下现象不属于干涉的是(　　) A．白光经过杨氏双缝得到彩色图样 B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样 C．白光经过三棱镜得到彩色图样 D．白光照射水面油膜呈现彩色图样 解析：C　[A.根据光的干涉定义可知白光经过杨氏双缝得到彩色图样是杨氏双缝干涉，故A错误；B.由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，光线通过薄膜时频率不变，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，白光照射肥皂膜呈现彩色图样是属于干涉现象，故B错误；C.白光经过三棱镜得到彩色图样是光在折射时产生的色散现象，故C正确；D.水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象，属于薄膜干涉，故D错误；故选C.] 2．(2020·浙江卷，13)如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角θ＝60°时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行．已知真空中的光速为c，则(　　) A．玻璃砖的折射率为1.5 B．OP之间的距离为R C．光在玻璃砖内的传播速度为c D．光从玻璃到空气的临界角为30° 解析：C　[AB.作出两种情况下的光路图，如图所示， 设OP＝x，在A处发生全反射，故有sin C＝＝sin∠A＝；由于出射光平行可知，在B处射出，故n＝，由于sin∠OBP＝，联立可得n＝，x＝R，故A、B错误；C.由v＝，可得v＝c，故C正确；D.由于sin C＝＝，所以临界角不为30°，故D错误．故选C.] 3．如图所示的4幅明暗相间的条纹图样，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)．则下面的四幅图从左到右排列，亮条纹的颜色依次是(　　) A．红　黄　蓝　紫 B．红　紫　蓝　黄 C．蓝　紫　红　黄 D．蓝　黄　红　紫 解析：B　[在分析干涉、衍射图样的区别时，主要注意图样条纹宽度的情况：若条纹宽度相等，则是干涉条纹；若中间条纹最宽，两边越来越窄，则是衍射条纹．分析光的颜色时，主要是看条纹的间距，波长越长，条纹越宽，间距越大．双缝干涉条纹是等间距的条纹，单缝衍射条纹是中间最宽、两边越来越窄的条纹，因此第1、3幅是干涉条纹，第2、4幅是衍射条纹．干涉条纹中，光的波长越长，条纹越宽，因此第1幅是红光，第3幅是蓝光．同一单缝衍射条纹，波长越长，条纹越宽，因此第2幅是紫光，第4幅是黄光．] 4.如图所示，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上．D位于AB边上，过D点做AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点做AB边的垂线交直线DF于E；DE＝2 cm，EF＝1 cm.求三棱镜的折射率．(不考虑光线在三棱镜中的反射) 解析：过D点作AB边的法线NN′，连接OD，则∠ODN＝α为O点发出的光线在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为β，如图所示．根据折射定律有 nsin α＝sin β① 式中n为三棱镜的折射率． 由几何关系可知β＝60°② ∠EOF＝30°③ 在△OEF中有EF＝OEsin∠EOF④ 由③④式和题给条件得OE＝2 cm⑤ 根据题给条件可知，△OED为等腰三角形，有α＝30°⑥ 由①②⑥式得n＝.⑦ 答案： 学科网（北京）股份有限公司 $$