2024-2025学年新教材高中物理第4章光本章整合课件新人教版选择性必修第一册

第四章本章整合本章知识包括几何光学、物理光学两部分。几何光学包括光的折射、全反射及其应用。物理光学包括光的干涉、衍射、偏振和激光的特点及其应用。网络构建光从光密介质到光疏介质,入射角大于或等于临界角

当光垂直一直角边射入,会从另一直角边垂直射出,传播方向改变90°;当光垂直斜边射入,会从斜边方

向射出,传播方向改变180°内芯的折射率大于外芯的折射率

频率相同、相位差恒定、振动方向相同

明暗相间的条纹路程差是半波长的偶数倍路程差是半波长的奇数倍障碍物或狭缝的尺寸足够小

一些明暗相间的条纹,中央条纹最宽、最亮

亮条纹比单缝衍射时变窄、变亮

偏振光

相干性高、平行度好、亮度高

网络构建1.(2023湖北卷)如图所示,楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°,OP边上的点光源S到顶点O的距离为d,垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射,OQ边上有光射出部分的长度为(

)C解析

设光线在OQ界面的入射角为α,折射角为β,由几何关系可知α=30°,则有折射定律光线射出OQ界面的临界条件为发生全反射,光路图如图所示,其中OB⊥SS'光线在A、B两点发生全反射,即A、B两点全反射的临界角为45°,AB之间有光线射出,由几何关系可知AB=2AS'=2SS'=OS=d,选C。试题情境生活实践类情境必备知识光的折射定律,光的全反射关键能力理解能力,推理论证能力教材链接光的折射,全反射,人教版选择性必修第一册P80、P85思维方法由折射定律求出折射率,求出临界角,画出光路图,确定有光射出的范围2.(2023海南卷)用激光测玻璃砖折射率的实验中,玻璃砖与屏P平行放置,从另一侧用激光笔以一定角度照射,此时在屏上的S1处有激光点,移走玻璃砖,光点移到S2处,回答下列问题:(1)请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图;(2)已经测出AB=l1,OA=l2,S1S2=l3,则折射率n=

(用l1、l2、l3表示);

(3)若改用宽度更小的玻璃砖做实验,则S1S2间的距离会

(选填“变大”“变小”或“不变”)。

见解析

变小解析

(1)根据题意画出光路图如图所示

(2)设光线入射角为θ、折射角为α,则在C点根据折射定律有nsin

θ=sin

α由于射入玻璃砖的入射角是射出玻璃砖的折射角,则S1S2=CB(3)若改用宽度更小的玻璃砖做实验,则画出光路图如下

可看出S1S2间的距离变小。

试题情境生活实践类情境必备知识测量玻璃的折射率关键能力理解能力,推理论证能力教材链接测量玻璃的折射率,人教版选择性必修第一册P82思维方法作光路图,由折射定律求折射率3.(2023江苏卷)用某种单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示,改变双缝间的距离后,干涉条纹如图乙所示,图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的(

)B解析

光的双缝干涉条纹中,相邻亮(暗)条纹之间的距离为Δx=λ,式中L为双缝到光屏的距离,d为双缝的间距,λ为光的波长;根据题图可知4Δx甲=2Δx乙,L与λ相同,则d乙=d甲,B正确。试题情境生活实践类情境必备知识光的干涉,相邻亮(暗)条纹之间的距离为Δx=λ关键能力理解能力,推理论证能力教材链接光的干涉,人教版选择性必修第一册P103思维方法由相邻亮(暗)条纹之间的距离Δx=λ结合甲、乙两图中条纹间距求出双缝间距离的变化情况专项提升一、光学知识在生活中的应用【例题1】

(2024江西南昌月考)如图所示,安全防盗门上的观察孔(俗称“猫眼”)直径为d,为了扩大向外观察的范围,在孔中完全嵌入折射率为n的透明材料,透明材料由圆柱体和顶角为60°的球冠组成,猫眼的平面部分正好和安全门内表面平齐,门的厚度为

d,球冠的边缘恰好和防盗门外表面平齐。若要让房间里的人通过移动位置能看到门外全部的景象,求该透明材料折射率n的最小值。解析

若要让房间里的人能看到门外全部的景象,则沿平行于门方向射向C处的光折射后能经过A点即可。光路如图所示可得∠ACB=60°由几何关系知β=30°,α=60°i=∠ACB-β=30°由折射定律得二、折射和全反射的应用——脉冲激光【例题2】

(2024山东菏泽高二期末)超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖,其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示。在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜,顶角为θ。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射,经过前两个棱镜后分为平行的光束,再经过后两个棱镜重新合成为一束,此时不同频率的光前后分开,完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离d=100.0mm,脉冲激光中包含两种频率的光,它们在棱镜中的折射率分别为(1)为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出,求θ的取值范围;(2)若θ=37°,求两种频率的光通过整个展宽器的过程中,在空气中的路程差ΔL(保留3位有效数字)。解析

(1)设C是全反射的临界角,光线在第一个三棱镜右侧斜面上恰好发生全反射时,根据折射定律得sin

C=代入较大的折射率得C=45°所以顶角θ的范围为0°<θ<45°(或θ<45°)。(2)脉冲激光从第一个三棱镜右侧斜面射出时发生折射,设折射角分别为α