浙江省2022-2023版高中物理 第十三章 光章末整合提升學(xué)案 新人教版選修3-4

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1、浙江省2022-2023版高中物理 第十三章 光章末整合提升學(xué)案 新人教版選修3-4 突破一　光的折射、全反射的綜合應(yīng)用 幾何光學(xué)是以光線為工具研究光的傳播規(guī)律，所以解決幾何光學(xué)問題的關(guān)鍵是根據(jù)“光的傳播規(guī)律”畫出光路圖，然后再利用幾何學(xué)知識，尋找相應(yīng)的邊角關(guān)系。 (1)幾何光學(xué)主要包括四條原理：①光的直線傳播規(guī)律；②光的反射定律；③光的折射定律；④光路可逆原理。 (2)解題時常用的三個公式： ①折射定律公式：n12＝； ②折射率與光速的關(guān)系n＝； ③全反射的臨界角sin C＝。 (3)注意法線的畫法：法線畫成虛線；法線垂直于界面，如果界面是圓面，那應(yīng)該垂直于圓的切

2、線，即法線沿半徑通過圓心。 【例1】 如圖1所示，空氣中有一折射率為的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為90°、半徑為R的扇形OAB，一束平行光平行于橫截面，以45°入射角照射到OA上，OB不透光。若只考慮首次入射到圓弧上的光，則上有光透出部分的弧長為(　　) 圖1 A.πR B.πR C.πR D.πR 解析　假設(shè)平行光束恰好能透出圓弧的臨界點(diǎn)分別為D、E，光路圖如圖所示，由折射率公式可求得光從OA邊射入玻璃時的折射角為30°，由臨界角定義式可求得D處發(fā)生全反射的臨界角為C＝45°，則圓弧DE對應(yīng)的圓心角為45°，所以有光透出的弧長為πR，選項B正確。 答案　B

3、突破二　測折射率的方法 測折射率常見的方法有成像法、插針法及全反射法，不管哪種方法其實質(zhì)相同，由折射定律n＝知，只要確定出入射角θ1及折射角θ2即可測出介質(zhì)的折射率。 【例2】 在“測定玻璃的折射率”實驗中，在玻璃磚的一側(cè)豎直插兩個大頭針A、B，在另一側(cè)再豎直插兩個大頭針C、D。在插入第四個大頭針D時，要使它________。圖2是在白紙上留下的實驗痕跡，其中直線a、a′是描在紙上的玻璃磚的兩個邊。根據(jù)該圖可算得玻璃的折射率n＝________。(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 圖2 解析　插在D點(diǎn)的大頭針必須擋住C及A、B的像，這樣才能保證沿A、B的光線折射后經(jīng)過C、D；作出光路圖如

4、圖所示，以入射點(diǎn)O為圓心作圓，分別交入射光線與折射光線于E、F，從E、F作法線的垂線交于G、H，用刻度尺量出EG、FH的長分別為5.5 mm、3.4 mm，由公式n＝＝求出折射率n＝≈1.6。 答案　擋住C及A、B的像，1.6(1.5～1.7都算對) 突破三　光的干涉 1.產(chǎn)生干涉的條件：兩列頻率相同、相位差恒定、振動情況相同的光。 2.產(chǎn)生亮暗條紋的條件：當(dāng)Δr＝kλ時出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)Δr＝(2k＋1)時出現(xiàn)暗條紋(其中k＝0，1，2……)。相鄰亮(或暗)條紋間距：Δx＝λ。 3.雙縫干涉圖樣的特點(diǎn)：單色光照射時為間距相同的明暗相間的條紋，白光照射時為彩色條紋。 4.雙縫干涉法

5、測量光的波長：相鄰亮(或暗)條紋間距Δx＝λ得λ＝。 5.薄膜干涉 (1)薄膜干涉中的條紋是從薄膜前、后兩個表面反射的光在光源這一側(cè)干涉形成的。 (2)同一條紋上的點(diǎn)厚度相同，所以若用肥皂薄膜做實驗，條紋為橫條紋。 【例3】 如圖3所示為雙縫干涉實驗，甲圖為用綠光照射時的結(jié)果，a為中央亮條紋，a′為相鄰亮條紋；乙圖為換用另一種單色光照射的結(jié)果，a為中央亮條紋，a′為相鄰亮條紋，兩次實驗中雙縫間距和雙縫到屏的距離相等，以下說法正確的是(　　) 圖3 A.乙圖可能是用紅光照射，表明紅光波長較長 B.乙圖可能是用紫光照射，表明紫光波長較長 C.乙圖可能是用紫光照射，表明紫光波長較

6、短 D.乙圖可能是用紅光照射，表明紅光波長較短 解析　由題圖知甲圖中條紋間距大，由Δx＝λ可知，在l和d相同的情況下，Δx大，則λ大；Δx小，則λ小；所以乙圖中所用單色光波長較短，因紫光比綠光波長短，故選項C正確。 答案　C 突破四　幾何光學(xué)和光的本性的結(jié)合 幾何光學(xué)和光的本性(例如干涉、衍射等)結(jié)合點(diǎn)是折射率n和光的頻率f，折射率n和f間雖然不存在公式關(guān)系，但它們的大小存在對應(yīng)關(guān)系：頻率f越大，折射率n越大，再由c＝λf找出與波長的關(guān)系，由波長關(guān)系可聯(lián)系雙縫干涉、光的衍射等現(xiàn)象的應(yīng)用。 【例4】 在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，光盤是存儲信息的一種重要媒介。光盤上的信息通常是通過激光束來讀取的。若激光束不是垂直投射到盤面上，則光線在通過透明介質(zhì)層時會發(fā)生偏折而改變行進(jìn)的方向，如圖4所示。下列說法中正確的是(　　) 圖4 A.圖中光束①是紅光，光束②是藍(lán)光 B.在光盤的透明介質(zhì)層中，光束①比光束②傳播速度更快 C.若光束①②先后通過同一單縫衍射裝置，光束①的中央亮紋比光束②的窄 D.若光束①②先后通過同一雙縫干涉裝置，光束①的條紋寬度比光束②的寬 解析　由題圖可知，光束①的折射率大于光束②的折射率，即n1>n2，而n紅