第四章 光及其应用 章末素养提升（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（教科版）

该高中物理课件聚焦光现象，系统梳理光的折射、全反射、干涉、衍射、偏振及激光等物理观念，通过章末素养提升构建知识脉络，先夯实概念规律，再衔接测量折射率、双缝干涉测波长等科学探究实验，形成从理论到实践的学习支架。 其亮点在于以物理观念为核心，融合科学探究与科学态度，通过牛顿环、日晕等实例分析强化科学思维，结合激光技术应用体现学科价值。学生能深化理论联系实际，教师可借助结构化内容与典型例题提升教学效率。

章末素养提升 第 四 章 素养再现 物理 观念 光的折射 (1)折射定律：=n，光从真空斜射入任何介质时i r (2)折射率与传播速度的关系：n=___ (3)光路可逆 全反射 (1)条件：______________________________________ _______________ (2)临界角C的计算公式：sin C=___ > 光从光密介质斜射向光疏介质，入射角大于或等于临界角 物理 观念 光的干涉 双缝干涉 (1)条件：两列频率 、相位差 、振动情况______的光 (2)干涉图样：单色光是 、 的条纹 (3)明暗条纹的产生条件：亮条纹：Δs=______________ _____ 暗条纹：Δs=___________________ (4)条纹间距：Δx=____ 薄膜干涉及应用 相同 恒定 相同 明暗相间 间隔均匀 kλ(k=0，1，2， 3…) (2k-1)(k=1，2，3…) λ 物理 观念 光的衍射 (1)衍射图样：单色光是明暗 、间隔 的条纹(与干涉图样进行区分) (2)实例： 、 、_________ 光的偏振 (1)线偏振光与自然光的区别 (2)偏振现象说明光是_____ 激光 (1)特点： 、 、 、单色性好、覆盖波段宽而且可调谐 (2)应用：激光加工、激光检测、激光通信、激光医学、激光照排、激光全息照相等 相间 不均匀 单缝衍射 圆孔衍射 泊松亮斑 横波 强度大 方向性好 相干性好 科学 探究 (1)知道测量玻璃折射率的原理、方法和步骤 (2)会确定入射光线、折射光线、入射角及折射角，会画光路图 (3)掌握双缝干涉测量光的波长的原理 (4)学会安装实验器材，并能进行正确的实验操作测量光的波长 科学态度 与责任 了解光的衍射、光的干涉、光纤和激光技术的应用，了解科学、技术和社会的关系 提能训练 　(2024·甘孜州高二期末)如图所示，AB为空气与某介质的界面，直线MN垂直于界面AB。已知该介质的折射率n=，光在空气中的传播速度约为3×108 m/s。求： (1)光以i=45°入射角由空气射入该介质时的折射角r； 例1 答案　30° 根据题意，由折射定律有n===，解得sin r=，则折射角r= 30°； (2)光在该介质中的传播速度v； 答案　×108 m/s 根据题意，由公式n=可得，光在该介质中的传播速度v==×108 m/s； (3)光由该介质射向空气，发生全反射的临界角C。 答案　45° 根据题意，由公式n=可得sin C=，解得全反射的临界角C=45°。 　(多选)如图甲所示，将一个凸透镜的弯曲表面放置在另一个玻璃平面上，让单色光从上方射入，这时可以看到如图乙所示的亮暗相间的同心圆，这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫作牛顿环。对于图甲所示的装置，下列做法中能使得同一级牛顿环的半径变大的是 A.对凸透镜施加一极小的向下的压力 B.对凸透镜施加一极小的向上的拉力 C.使用波长更长的单色光照射 D.使用波长更短的单色光照射 例2 √ √ 根据薄膜干涉产生的原理，可知当薄膜厚度的2倍等于单色光波长的整数倍时，在薄膜的上表面会出现亮条纹，当薄膜厚度的2倍等于单色光半个波长的奇数倍时，在薄膜上表面会出现暗条纹；对凸透镜施加一极小的向下的压力，会使凸透镜的曲率半径变大，薄膜厚度增加缓慢，所以干涉条纹间距会变宽；使用波长更长的单色光照射时，相邻条纹间距会变宽。 　(来自教材)如图所示，一个三棱镜的截面为等腰直角三角形△ABC，∠A为直角。此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射率为 A. B. C. D. 例3 √ 设光在AB边的入射角为i，折射角为r，由题意知i=45°，r=90°-C临， 折射率n===，又cos C临=，联立解得n=，故选D。 　(2024·阿坝州高二期末)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 例4 √ 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。 　(来自教材)如图所示，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO'表示光轴 (过球心O与半球底面垂直的直线)。已知玻璃的折射率为1.5，现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出 (不考虑被半球的内表面反射后的光线)。求： 例5 (1)从球面射出的光线对应的入射光线与光轴距离的最大值 ； 答案　 设从底面上A 处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角C时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l。 设玻璃的折射率为n，由全反射临界角的定义有sin C= 由几何关系有sin i=，联立可解得l=。 (2)距光轴处的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。 答案　2.74R 如图，设与光轴相距处的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射 角分别为i1和r1， 由折射定律有n= 设折射光线与光轴的交点为D，在△OBD中， 由正弦定理有= 由几何关系有∠D=r1-i1 sin i1= 联立可得OD≈2.74R。 　(2024·成都市高二期末)如图，一内部空心、厚度均匀的圆柱形玻璃管内半径为r，外半径为3r，高为(2+1)r。一束单色光从玻璃管上方入射，入射点与M点的距离为r，光线与圆柱上表面成30°角，且与直径MN在同一竖直平面内。光线入射后从玻璃管 例6 内壁射出，最终到达圆柱底面。已知该玻璃管的折射率为，光在真空中的传播速度为c(有光折射时，不考虑反射)。 (1)证明光线入射到玻璃管内壁时不会发生全反射； 答案　见解析 根据题意可知，光线在玻璃管上方的入射角i=60°，由折射定律有n= ，可得r=45°，所以光线在玻璃管内壁的入射角α=45°，光线在玻璃管中的临界角C满足sin C=，可知sin C>sin 45°，所以光线入射到玻 璃管内壁时不会发生全反射。 (2)求光线从玻璃管上方入射至到达圆柱底面所需的时间。 答案　 光线在玻璃管内壁折射，在内壁上的入射角α=45°，由折射定律有n= ，可得β=60°，光线在玻璃管内壁上的折射光线恰好射到圆柱玻璃 管内壁在底面的圆周上，光路图如图所示，光线从玻璃管上方入射至 到达圆柱底面所需的时间t=+，又有n=，联立解得t=。 本课结束 第 四 章 $