第四章 光及其应用 章末素养提升(课件PPT)-【步步高】2024-2025学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（粤教版）

### 高中物理光学单元复习资料摘要 本资料系统覆盖光的干涉、衍射、折射、全反射等核心光学知识，通过典型现象（如泊松亮斑、霓的形成）与规律（双缝干涉条纹公式Δx=Lλ/d、折射定律n=sinθ₁/sinθ₂）的对应，结合医用内窥镜、坦克观察窗等实际应用，构建“现象-规律-应用”一体化知识网络，帮助学生深化对光的传播与相互作用的物理观念。 资料亮点在于以科学思维培养为核心，设计“辨析-推理-计算”分层训练：从判断干涉/衍射现象的基础选择，到推导折射率、计算传播时间的综合大题，强化模型建构（如矩形透明设备光路）与科学推理（用临界角公式分析全反射条件）。融入真实情境（如科技馆水晶展品观察），渗透科学态度与责任，教师可直接用于分层教学，助力学生巩固知识、提升解题能力。

DISIZHANG 第四章 章末素养提升 1 再现 素养知识 物理观念 光的折射 (1)折射定律：n12＝______，光从真空斜射入任何介质时，i___γ(填“>”“<”或“＝”) (2)折射率与传播速度的关系：n＝____ 光的全反射 (1)条件：光从______介质斜射向_____介质、入射角_____________临界角 (2)临界角C：sin C＝ (3)应用：全反射棱镜、光导纤维 > 光密 光疏 大于或等于 物理观念 光的 干涉 (1)双缝干涉 ①条件：两列_________、__________、_____________的光 ②条纹间距：Δx＝____ ③干涉图样：单色光是明暗相间、间隔_____的条纹 (2)薄膜干涉 应用：增透膜、增反膜、检查平滑度 光的 衍射 (1)发生明显衍射现象的条件：障碍物或狭缝的尺寸可以与光的波长相当，甚至比光的波长还____ (2)衍射图样：单色光是明暗相间、间隔________的条纹 (3)实例：单缝衍射、圆孔衍射、圆板衍射(泊松亮斑) 频率相同 相位差恒定 振动方向相同 均匀 小 不均匀 物理 观念 光的偏振 (1)偏振光与自然光的区别 (2)偏振现象说明光是____波 激光 (1)特点：___________、_________、________ (2)应用：光纤通信、激光测距、激光雷达、医疗、全息照相等 科学 思维 模型构建 1.能用光线模型分析与光的折射和全反射相关的问题，能用光的折射定律和全反射规律解释生活中有关的光现象 2.能将光的干涉、衍射和偏振等与光波模型联系起来；能分析与光的干涉、衍射和偏振相关的光的波动性问题 相干性高 横 平行度好 亮度高 科学探究 1.能完成“测量玻璃的折射率”“用双缝干涉测量光的波长” 等物理实验。能提出并准确表述在实验中可能出现的物理问题 2.能在小组合作的情形下制订实验方案，会解释实验原理，能用玻璃砖、双缝干涉实验装置等相关器材收集数据 3.能分析数据、双缝干涉条纹等信息，测得玻璃的折射率及光的波长 科学态度与责任 1.通过光纤技术的应用，体会物理技术应用对人类生活与社会发展的影响 2.通过双缝干涉实验，能体会物理实验器材的创新对科学测量有推进作用 3.有学习物理的内在动机与热情，能感受物理学之美 　(多选)(2024·汕头市高二期中)关于下列四幅图所涉及的光学知识，说法正确的是 A.图甲检查工件的平整度利用光的干 涉现象 B.图乙医用内窥镜利用光的衍射现象 C.图丙在坦克内壁上开孔安装玻璃利 用光的折射现象扩大视野 D.图丁泊松亮斑是由于光的偏振现象 产生的 例1 √ 提能 综合训练 √ 题图甲利用光的干涉现象检查工件的平整度，故A正确； 医用内窥镜利用了光在光导纤维中的全反射现象，故B错误； 在坦克内壁上开孔安装玻璃，利用光的折射现象扩大视野，故C正确； 泊松亮斑是由于光的衍射现象产生的，故D错误。 　某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S1、S2的宽度d可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是 A.图丙是照射两条狭缝时获得的图样 B.增加距离L，其他条件不变，图乙中相邻暗 条纹的中心间距增大 C.改用波长更短的光照射，其他条件不变，图 乙中相邻暗条纹的中心间距增大 D.若光从狭缝S1、S2到屏上P点的光程差为半波长的奇数倍，P点处一定 是明条纹 例2 √ 题图丙中的条纹是明暗相间不等间距的，且中央明条纹最宽，离中央条纹越远，明条纹的宽度越窄，所以题图丙是光的单缝衍射图样，故A错误； 照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的光程差为半波长的奇数倍，P点处为相互减弱的点，P点处一定是暗条纹，故D错误。 　(2024·成都市高二期中)霓是大气中有时和虹一起出现的一种光的现象，也叫“副虹”。它的形成原理与彩虹大致相同，太阳光在水珠中的反射比彩虹多了一次，是经过水珠的两次折射和两次反射形成的，其成因的简化示意图如图所示，其中a、b是两种不同频率的单色光，则a、b两光相比较 A.a光能发生偏振现象，b光不能发生偏振现象 B.在同一介质中，a光的传播速度更慢 C.分别照射同一狭缝，a光通过狭缝时的衍射现象更明显 D.a、b两束光分别通过同一双缝干涉实验装置，b光的条纹间距更大 例3 √ √ 光是横波，a、b两束光均能发生偏振现象，A错误； 分别照射同一狭缝，由产生明显衍射现象的条件，又b光的频率小，波长长，所以b光的衍射现象更明显，故C错误； 例4 (1)求该透明设备材料的折射率(可用根号表示)； 设该材料的折射率为n，在AD面上，设折射角为γ，根据几何知识 (2)试判断这束光线在AB面处是否发生了全反射，请作出 合理的解释； 答案　发生了全反射　理由见解析 设这束光线在这种材料中的全反射的临界角为ic 这束光线在AB面处时入射角为90°－30°＝60° 所以60°大于临界角ic，光线在AB面处发生了全反射。 (3)请作出这束光线在透明设备内完整的光路图 (不计光路的可逆性)； 答案　见解析图 设AB中点为E，这束光线在透明材料内完整的光路图如图所示。 (4)求这束光在该透明材料中的传播速度(可用根号表示)； (5)求光从射入到第一次射出经历的时间。 光从射入到第一次射出经历的总路程 　(2024·揭阳市高二期末)小刘同学去科技馆参观，看到一只“萤火虫”(图中用一小点表示)被固定在透明的正方体水晶的正中心处，如图所示。小刘发现“萤火虫”的腹部由一个很小的球状发光二极管构成，只有在某些位置才可以看到“萤火虫”。已知正方体水晶的棱长L＝0.6 m，水晶对“萤火虫”发出的单色光的折射率为 ，光在真空中传播的速度为3.0×108 m/s。求： (1)“萤火虫”发出的光在水晶中传播所用的最短时间； (结果保留3位有效数字) 例5 答案　1.67×10－9 s　 该光在水晶中传播的最短时间为 (2)正方体水晶前表面上能看到“萤火虫”的区域的面积。(不考虑由其他表面反射的光，结果用π表示) “萤火虫”到前表面的距离为0.5L，光路图如图所示 “萤火虫”发出的光在前表面恰好发生全反射时， 设“萤火虫”发出的光在前表面形成的光斑半径为R， BENKEJIESHU 本课结束 λ 题图乙中的条纹是明暗相间等间距的，为 双缝干涉条纹图样，由条纹间距Δx＝λ可知，增加L，其他条件不变，则题图乙中相邻暗条纹的中心间距将增大，故B正确； 改用波长更短的光照射，其他条件不变，由条纹间距Δx＝λ，可知题图乙中相邻暗条纹的中心间距将减小，故C错误； 由题图可知，在第一次折射时，a、b两光的入射角相同，b光的折射角大于a光的折射角，由折射定律可知b光折射率小。由v＝可知，a光的传播速度更慢，故B正确； 由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ，可知a、b两束光分别通过同一双缝干涉实验装置，b光的条纹间距更大，故D正确。 　 如图所示，ABCD为放置在真空环境中的矩形透明设备的截面，AB＝2a，AD＝a。一束光从AD边上距A点a处入射到上表面，与AD夹角为θ＝30°，折射光经过AB中点，光在真空中的 传播速度为c： 答案　　 tan γ＝＝，得γ＝30° 由折射定律得n＝＝＝＝。 sin ic＝＝ 因为sin 60°＝> 答案　c　 这束光在该透明材料中的传播速度v＝＝＝c。 光从射入到第一次射出经历的时间t＝＝＝。 答案　 s＝＝a “萤火虫”发出的光在水晶中的传播速度为v＝ t＝＝＝ s≈1.67×10－9 s 答案　 m2 解得R＝ m，光斑的面积为S＝πR2 解得S＝ m2。 有sin ic＝＝，解得ic＝37° 由几何关系可知tan ic＝ $