第四章 光及其应用 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（粤教版）

本高中物理讲义聚焦光现象的核心知识点，系统梳理光的折射定律、全反射条件、干涉衍射规律、偏振特性及激光特点，构建从基本规律到现象应用的完整知识支架，为学生理解光学现象提供结构化学习支持。 资料以核心素养为导向，通过表格整合物理观念，例题融入生活实例（如内窥镜全反射、工件平整度干涉检查），强化模型构建与科学探究能力。课中辅助教师高效授课，课后助力学生巩固知识，提升解决实际问题的能力。

章末素养提升 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>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ic：sin ic= (3)应用：全反射棱镜、光导纤维 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、检查平整度 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：狭缝衍射、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：单色性好、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 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 科学探究 1.能完成“测量玻璃的折射率”“用双缝干涉测定光的波长”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 提能训练 例1　(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 答案　AC 解析　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。 例2　(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 答案　BD 解析　光是横波，a、b两束光均能发生偏振现象，A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；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；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。 例3　(2024·湛江市部分学校高二期中)水面下深度为h处有一点光源，发出两种不同颜色的光a和b，光在水面上形成了如图所示的有光线射出的圆形区域，复色光圆形区域的半径为h，单色光a圆形区域的半径为h。已知光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是(　　) A.单色光a的折射率为 B.单色光b的折射率为 C.单色光a在水中的传播速度为 D.单色光b传播到水面的最短时间为 答案　D 解析　由sin ic=，有=，=，解得na=，nb=，故A、B错误；由v=，解得va=，vb=，故C错误；单色光b传播到水面的最短时间为tb==，故D正确。 例4　(2024·广州市高二期末)道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分(如图甲)，它被广泛用于图形翻转。道威棱镜的横截面ABCD是底角为45°的等腰梯形，棱镜的折射率为。如图乙所示，现有一光源F发出一组平行于AD的光线，最后投射到光屏上，形成完整的像F'，已知真空中光速为c。 (1)求光线1从AB射入“道威棱镜”后的折射角； (2)通过计算判断光线1能否从BC边射出，并求出光线1在棱镜中的传播速度； (3)请在图乙中画出入射光线1、2到光屏的光路图及在光屏上所成的像F'。 答案　(1)30°　(2)不能从BC边射出　2.1×108 m/s　(3)见解析图 解析　(1)根据折射定律得n= 解得r=30° (2)光线射到BC边的入射角为 i'=90°-(180°-45°-90-30°)=75° 临界角为sin ic= 解得ic=45° 因为75°>C，在BC边发生全反射，光线1不能从BC边射出； 光线1在棱镜中的传播速度为v=≈2.1×108 m/s (3)结合光的可逆原理，光路图如图所示。 例5　(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)； (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)。 答案　(1)1.67×10-9 s　(2) m2 解析　(1)“萤火虫”发出的光在水晶中的传播速度为v= 该光在水晶中传播的最短时间为 t=== s≈1.67×10-9 s (2)“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， 有sin ic==， 设“萤火虫”发出的光在前表面形成的光斑半径为R， 由几何关系可知tan ic= 解得R= m， 光斑的面积为S=πR2 解得S= m2。 学科网（北京）股份有限公司 $