第四章 光 章末素养提升学案 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理导学案以“光现象及规律”为核心，围绕物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四大核心素养设计，通过“素养再现”系统梳理光的折射、全反射、干涉等知识框架，“提能训练”设置递进例题，构建从知识整合到应用迁移的完整学习路径。 亮点在于知识结构化与情境化应用结合，如例1联系水中气泡全反射现象，例3综合考查折射计算与全反射判断，培养科学思维与模型建构能力，实验部分强化科学探究素养。为学生提供深度学习支持，为教师单元复习教学提供系统指导。

章末素养提升 素养再现 物理 观念 光的几 种现象 光的折射：(1)折射定律：n12＝，光从真空斜射入任何介质时，θ1>θ2 (2)折射率与传播速度的关系：n＝ 光的全反射： (1)条件：光从光密介质斜射向光疏介质、入射角大于或等于临界角 (2)临界角C与介质的折射率n的关系：sin C＝ 光的干涉： (1)双缝干涉 ①条件：两列频率相同、相位差恒定、振动方向相同的光 ②条纹间距：Δx＝λ ③干涉图样：单色光是明暗相间、间隔均匀(选填“均匀”或“不均匀”)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足够小 (2)衍射图样：单色光是明暗相间、间隔不均匀(选填“均匀”或“不均匀”)的条纹 (3)实例：单缝衍射、圆孔衍射、圆板衍射(泊松亮斑) 光的偏振：(1)偏振光与自然光的区别 (2)偏振现象说明光是横波 激光 (1)特点：相干性好、平行度好、亮度高 (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 能通过构建光线模型，解决有关光的反射、折射及全反射等问题 光的本 性认识 通过对光的干涉、衍射和偏振等现象的研究与理解，知道光具有波动性 科学探究 能完成“测量玻璃的折射率”“用双缝干涉测量光的波长”等实验；会解释实验原理、制定实验方案并完成实验操作收集数据，能通过表格、图像等分析数据并撰写规范的实验报告，能准确地表述实验结论 科学态度 与责任 通过对光现象的研究，体会物理技术应用对人类生活与社会发展的影响，能在科学普及活动中发挥积极的作用 提能训练 例1　(2024·秦皇岛市高二期中)如图甲所示，水中的一些气泡特别明亮，如一颗颗晶莹的珍珠，以下实验或现象的原理和图甲现象形成原理相同的是(　　) A.图乙中，用偏振眼镜看3D电影，感受到立体的影像 B.图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色 C.图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象 D.图戊中，利用光纤导光 答案　D 解析　水中的一些气泡特别明亮，这是因为光线在气泡的表面发生了全反射。题图乙中，用偏振眼镜看3D电影，感受到立体的影像是因为光的偏振现象，故A错误；题图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色是因为光的干涉现象，故B错误；题图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象是因为光发生了折射，故C错误；题图戊中，光纤导光利用了光的全反射，故D正确。 例2　(2024·许昌市高二期末)如图甲所示，“日晕”又叫“圆虹”，是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示，为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是(　　) A.冰晶对a光的折射率大于对b光的折射率 B.在冰晶中，a光的传播速度较小 C.用同一装置做双缝干涉实验，b光的条纹间距比a光的窄 D.从同种冰晶中射入空气发生全反射时，b光的临界角较大 答案　C 解析　由题图可知a光的偏折程度比b光的偏折程度小，根据棱镜色散规律可知a光的频率和折射率比b光小，则a光的波长比b光的波长大，根据干涉条纹间距公式Δx＝λ，可知b光的条纹间距比a光的窄，故A错误，C正确；根据v＝可知，在冰晶中，b光的传播速度较小，故B错误；同种冰晶对a光的折射率比对b光的折射率小，根据sin C＝可知从同种冰晶中射入空气发生全反射时，a光的临界角较大，故D错误。 例3　如图所示，截面ABCD为放置在真空环境中的矩形透明设备，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。 (1)求该透明设备材料的折射率(可用根号表示)； (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； (3)请作出这束光线在透明设备内完整的光路图； (4)求这束光在该透明设备材料中的光速(可用根号表示)； (5)求光从射入到第一次射出经历的时间。 答案　(1)　(2)发生了全反射　理由见解析　(3)见解析图　(4)c　(5) 解析　(1)设该材料的折射率为n，在AD面上，设折射角为r，根据几何知识 tan r＝，得r＝30° 由折射定律得n＝ (2)设这束光线在该透明设备材料中的全反射的临界角为C，又sin C＝ 这束光线在AB面处时入射角为90°－30°＝60° 因为sin 60°＝>，所以60°大于临界角C，光线在AB面处发生了全反射。 (3)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)由n＝知，这束光在该透明设备材料中的光速v＝c (5)光从射入到第一次射出经历的总路程 s＝a 光从射入到第一次射出经历的时间 t＝。 例4　(2024·德州市高二期末)近年来，对具有负折射率人工材料的光学性质及应用的研究备受关注，该材料折射率为负值(n<0)。如图甲所示，光从真空射入负折射率材料时，入射角和折射角的大小关系仍然遵从折射定律，但折射角取负值，即折射光线和入射光线位于界面法线同侧。如图乙所示，在真空中放置两个完全相同的负折射率材料制作的直角三棱镜A、B，顶角为θ，A、B两棱镜斜面相互平行且两斜面间的距离为d。一束单色光从A棱镜上的P点垂直入射，它在棱镜中的折射率为n＝－，sin 15°＝，sin 75°＝。求： (1)光能从棱镜A斜面射出，θ的取值范围； (2)若θ＝30°，则光在A、B棱镜之间的传播距离x1； (3)在第(2)问中，光从B棱镜射出时相对A棱镜入射时的侧移距离x2。 答案　(1)0°<θ<45°　(2)d　(3)d 解析　(1)分析可知光线的入射角等于棱镜的顶角θ，若光线能从棱镜A斜面射出，θ应小于临界角，根据sin C＝ 解得C＝45° 所以θ的取值范围为0°<θ<45° (2)作出光路图如图所示 根据折射定律有n＝ 根据几何关系有 x1＝d (3)根据几何关系有x2＝x1sin (θ＋θ1) 解得x2＝d。 学科网（北京）股份有限公司 $