第四章 光 章末素养提升（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（人教版 浙江专版）

本讲义聚焦光现象及规律这一核心知识点，系统梳理光的折射、全反射、干涉、衍射、偏振及激光的条件、公式与应用，构建从基础现象到规律提炼再到技术应用的知识脉络，为学生提供结构化学习支架。 该资料以核心素养为设计核心，通过“素养再现”夯实物理观念，“提能训练”结合生活情景（如肥皂泡彩色干涉、偏光太阳镜偏振应用）和综合计算例题，培养模型构建与科学推理能力。实验部分强调操作与报告撰写，提升科学探究素养，课中辅助教师教学，课后助力学生查漏补缺。

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(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：相干性高、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 能通过建构光线模型，解决有关光的反射、折射及全反射等问题 光的本 性认识 通过对光的衍射、干涉、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”“用双缝干涉实验测量光的波长”等物理实验；会解释实验原理、制订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　(多选)下列四幅生活情景，关于光的理论，说法正确的是(　　) A.甲图，阳光照射下肥皂泡呈现彩色，是光的干涉现象 B.乙图，立体电影的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样 C.丙图，茂密的树叶间有彩色的光环，是光的折射现象 D.丁图，偏光太阳镜可以减少炫光，是光的偏振现象 答案　AD 解析　甲图，阳光照射下肥皂泡呈现彩色，是光的干涉现象，故A正确；乙图，立体电影的原理是偏振现象，照相机镜头表面涂上增透膜的原理是干涉现象，故B错误；丙图，茂密的树叶间有彩色的光环，是光的衍射现象，故C错误；丁图，偏光太阳镜可以减少炫光，是光的偏振现象，故D正确。 例2　(2024·浙江“桐浦富兴”教研联盟高二期中)如图所示为一束太阳光射到六边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.在冰晶中，b光的传播速度比a光大 B.a光的折射率比b光大 C.通过同一仪器发生双缝干涉，b光的相邻亮条纹间距较大 D.a、b光分别从水射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的大 答案　D 解析　由题图可知，太阳光射入六边形冰晶时，a光的折射角大于b光的偏折角，由折射定律得知，六边形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，由v＝知b光的传播速度小，A、B错误；a光的折射率小于b光的折射率，a光的频率小于b光的频率，所以a光的波长大于b光的波长，根据Δx＝λ可知，a光相邻亮条纹间距较大，C错误；由临界角公式sin C＝可知a光的折射率小，a光的临界角大，D正确。 例3　(2024·舟山市高二期末)为了研究某种透明新材料的光学性质，先将其压制成半圆柱形，如图甲所示为半圆柱体的横截面。一束激光由真空沿半圆柱体的径向射入，入射光与过半圆柱体横截面的圆心O的法线成θ角，CD为光学传感器，可以探测光的强度。从AB面反射回来的光强随θ变化的情况如图乙所示。又将这种新材料制成的一根光导纤维束弯成半圆形，暴露于空气中(假设该激光在空气中的折射率与其在真空中相同)，此半圆形外半径为R，光导纤维束的半径为r，如图丙所示。已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，下列说法正确的是(　　) A.该激光在此新材料中的折射率n＝1.25 B.图甲中若减小入射角θ，则反射光线和折射光线之间的夹角也将变小 C.用同种激光垂直于光导纤维束端面EF射入，若该束激光恰好不从光导纤维束侧面外泄，则弯成的半圆形外半径R与光导纤维束半径r应满足的关系为R＝10r D.如果用红色激光垂直于光导纤维束端面EF射入时该激光不会从侧面外泄，则换成紫色激光时也不会从侧面外泄 答案　D 解析　从题图乙中可以看出，当θ＝37°时发生全反射，则有n＝，故A错误；题图甲中若减小入射角θ，根据反射定律和折射定律可知反射角和折射角都减小，反射光线和折射光线之间的夹角将变大，故B错误；激光不从光导纤维束侧面外泄的临界条件是入射光在外侧面处发生全反射，光路图如图所示，可得sin C＝，解得R＝5r，故C错误；频率越大，折射率就越大，临界角就越小，如果用红色激光垂直于光导纤维束端面EF射入时该激光不会从侧面外泄，则换成紫色激光时也不会从侧面外泄，故D正确。 例4　(2024·杭州市高二期中)如图是内径为R，外径为2R空心玻璃圆柱体横截面图，玻璃的折射率为n＝，圆柱体空心部分为空气，在横截面内，两束单色平行光a、b射向圆柱体，a光的折射光线在圆柱体内表面恰好没有折射进空心部分，b光的折射光线恰好与圆柱体内表面相切，求： (1)b光射向圆柱体外表面的入射角； (2)a、b两束光的间距。 答案　(1)60°　(2)(+1)R 解析　(1)设b光的入射角为i，折射角为r， 由几何关系知sin r＝ 由折射定律有sin i＝nsin r 解得i＝60° (2)设a光在圆柱体外表面的入射角为i'，折射角为r' 折射光线在内表面的入射角为i″ 由折射定律有sin i'＝nsin r' 根据题意有i″＝C，又sin C＝ 由正弦定理有 联立解得sin i'＝，i'＝30° 则y＝2R·sin 60°+2R·sin 30°＝(+1)R 故a、b两束光的间距为(+1)R。 例5　(2024·金华市高二期末)如图所示为半圆柱形玻璃砖、平面镜和长方体玻璃砖的横截面示意图，自左向右依次固定放置，半径为R的半圆形玻璃砖ABC和长方形玻璃砖DEFG材料相同，BD为平面镜。O为半圆形玻璃砖的圆心， OA⊥BC，OA∥BD，BC∥DG∥EF，BD＝DE＝R。一束光从A点射入，光束与OA夹角为45°，光线经折射后从OB上P点射出，OP＝R，然后再经过平面镜反射进入长方形玻璃砖并从长方形玻璃砖右侧射出。不考虑光在玻璃砖界面的反射，真空中光速为c。求： (1)半圆形玻璃砖的折射率； (2)光从长方形玻璃砖右侧EF表面射出的位置； (3)光从A点进入半圆形玻璃砖到从长方形玻璃砖右侧射出需要的时间。 答案　(1)　(2)距E点R　(3) 解析　(1)作出光路图如图，由几何关系有 sin r＝，由折射定律有n＝。 (2)由几何关系可知α＝45°＝i' 则BH＝BP＝R－R 所以DM＝HD＝R－BH＝R 又n＝，解得sin r'＝ 所以tan r'＝，则NI＝Rtan r'＝R EN＝EI+NI＝DM+NI＝R+R＝R 即光从长方形玻璃砖右侧EF表面射出的位置距E点R。 (3)光在半圆形玻璃砖中传播时有 AP＝R＝vt1 其中v＝，光在半圆形玻璃砖与长方形玻璃砖之间传播时有 PH+HM＝(R－R)+×R＝R＝ct2 光在长方形玻璃砖中传播时有 MN＝R＝vt3 光从A点进入半圆形玻璃砖到从长方形玻璃砖右侧射出需要的时间为t＝t1+t2+t3 联立解得t＝。 学科网（北京）股份有限公司 $