2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章光及其應(yīng)用階段提升課學(xué)案粵教版選擇性必修第一冊(cè)

PAGE7-第四章光及其應(yīng)用學(xué)問(wèn)體系·思維導(dǎo)圖考點(diǎn)整合·素養(yǎng)提升考點(diǎn)光的干涉角度1雙縫干涉(難度☆☆☆)1．光能夠發(fā)生干涉的條件：兩束光的頻率相同，振動(dòng)方向相同，相位差恒定。2．亮暗條紋的推斷方法：如圖所示，光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點(diǎn)的路程差為Δr＝r2－r1。當(dāng)Δr＝±kλ(k＝0，1，2…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)亮條紋。當(dāng)Δr＝±(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0，1，2…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)暗條紋。3．用白光照射雙縫時(shí)，形成的干涉條紋的特點(diǎn)：中心為白條紋，兩側(cè)為彩色條紋。4．雙縫干涉形成的條紋是等間距的，兩相鄰亮條紋或相鄰暗條紋間距離與波長(zhǎng)成正比，即Δx＝eq\f(L,d)λ。角度2薄膜干涉(難度☆☆☆)1．形成緣由：如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上時(shí)，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來(lái)，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加。2．亮暗條紋的推斷方法：兩個(gè)表面反射回來(lái)的兩列光波的路程差Δr，等于薄膜厚度的2倍。在P1、P2處，Δr＝±nλ(n＝1，2，3…)，薄膜上出現(xiàn)亮條紋。在Q處，Δr＝±(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0，1，2，3…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋。3．條紋特點(diǎn)：①單色光：亮暗相間的水平條紋；②白光：彩色水平條紋。4．應(yīng)用：干涉法檢查平面如圖所示，兩板之間形成一楔形空氣膜，用單色光從上向下照射，假如被檢平面是平整光滑的，會(huì)視察到平行且等間距的亮暗相間的條紋；若被檢平面不平整，則干涉條紋發(fā)生彎曲。1．如圖甲所示，利用激光器放射出的激光照射到雙縫上，在雙縫后面的光屏上能呈現(xiàn)出明、暗相間的干涉條紋。若試驗(yàn)中僅變更某一個(gè)試驗(yàn)條件、而其他條件均不變的狀況下，得到的干涉圖樣分別如圖乙和丙所示。對(duì)于這兩次試驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是()A．由于選用的激光器不同，乙圖對(duì)應(yīng)的激光的頻率較高B．雙縫到光屏的距離L不同，乙圖對(duì)應(yīng)的L較大C．雙縫的間距不同，乙圖對(duì)應(yīng)的間距較大D．激光器到雙縫的距離不同，乙圖對(duì)應(yīng)的距離較大【解析】選B。依據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ知，波長(zhǎng)λ大的干涉條紋間距Δx大，而乙圖的干涉條紋間距較大，所以乙圖對(duì)應(yīng)的光波波長(zhǎng)較長(zhǎng)，頻率較小，故A錯(cuò)誤；依據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ知，乙圖對(duì)應(yīng)的干涉條紋間距Δx較大，則乙圖雙縫到光屏的距離L較大，故B正確；依據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ知，乙圖的干涉條紋間距Δx較大，則可能是乙圖對(duì)應(yīng)的雙縫間距d較小，故C錯(cuò)誤；光源到雙縫的距離不影響雙縫干涉條紋的間距，故D錯(cuò)誤。2.豎直放置的肥皂膜在陽(yáng)光照射下，由于前后表面反射光通過(guò)的路程不同，形成兩列相干光，薄膜上會(huì)呈現(xiàn)出彩色條紋。若一肥皂膜由于受重力和液體表面張力的共同影響，其豎直方向的截面如圖所示，則光通過(guò)該肥皂膜產(chǎn)生的干涉條紋與下列哪個(gè)圖基本一樣()【解析】選B。薄膜干涉為前后兩個(gè)面反射回來(lái)的光發(fā)生干涉形成干涉條紋，故從肥皂薄膜視察到水平干涉條紋，用復(fù)色光時(shí)出現(xiàn)彩色條紋，由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度從上到下漸漸增大，從而使干涉條紋的間距變密，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。考點(diǎn)一折射定律和折射率(難度☆☆☆)1．關(guān)于折射率的“五知道”：(1)公式n＝eq\f(sini,sinr)中，不論光是從真空射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入真空，i總是真空中的光線與法線間的夾角，r總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角。(2)折射率的大小不僅反映了介質(zhì)對(duì)光的折射本事，也反映了光在介質(zhì)中傳播速度的大小v＝eq\f(c,n)。(3)折射率與入射角的大小無(wú)關(guān)，與介質(zhì)的密度無(wú)關(guān)，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。(4)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)。同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小。(5)同一種色光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長(zhǎng)不同，但頻率不變。2．光路的可逆性：在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。假如讓光線逆著原來(lái)的折射光線射到界面上，光線就會(huì)逆著原來(lái)的入射光線發(fā)生折射。3．解決光的折射問(wèn)題的思路：(1)依據(jù)題意畫出正確的光路圖。(2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，要留意入射角、折射角均以法線為標(biāo)準(zhǔn)。(3)利用折射定律、折射率公式求解。(4)留意：在折射現(xiàn)象中光路是可逆的?？键c(diǎn)2全反射(難度☆☆☆☆)1．解答全反射類問(wèn)題的技巧：(1)解答全反射類問(wèn)題時(shí)，要抓住發(fā)生全反射的兩個(gè)條件。①光必需從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。②入射角大于或等于臨界角。(2)利用好光路圖中的臨界光線，精確地推斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵，且在作光路圖時(shí)盡量與實(shí)際相符。2．求解光的折射、全反射問(wèn)題的四點(diǎn)提示：(1)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)而言的。同一種介質(zhì)，相對(duì)于其他不同的介質(zhì)，可能是光密介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì)。(2)假如光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，則無(wú)論入射角多大，都不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。(3)光的反射和全反射現(xiàn)象，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的。(4)當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，往往同時(shí)發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射。1．如圖甲所示，為探討一半圓柱體透亮新材料的光學(xué)性質(zhì)，用激光由真空沿半圓柱體的徑向射入，入射光線與法線成θ角，由光學(xué)傳感器CD可以探測(cè)反射光的強(qiáng)度。試驗(yàn)獲得從AB面反射回來(lái)的反射光的強(qiáng)度隨θ角變更的狀況如圖乙所示。光在真空中傳播速度為c，則該激光在這種透亮新材料中()A．折射率為eq\f(\r(3),2)B．傳播速度為eq\f(\r(3),2)cC．θ＝0°時(shí)，反射光強(qiáng)度為0D．反射光的強(qiáng)度隨θ角的增大而增大【解析】選B。依據(jù)圖像可得當(dāng)θ＝60°時(shí)激光發(fā)生全反射，依據(jù)折射定律得n＝eq\f(1,sinθ)＝eq\f(2\r(3),3)，故A錯(cuò)誤；依據(jù)速度公式v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),2)c，故B正確；θ＝0°時(shí)大量的激光從O點(diǎn)射出，少量激光反射經(jīng)過(guò)C點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；依據(jù)圖像可得當(dāng)θ＝60°時(shí)激光發(fā)生全反射，反射光的強(qiáng)度不變，故D錯(cuò)誤。2.(2024·廣州高二檢測(cè))如圖所示，某種透亮介質(zhì)的截面圖由直角三角形AOC和圓心為O、半徑為R的四分之一圓弧BC組成，其中∠A＝60°。一束單色光從D點(diǎn)垂直AB面射入透亮介質(zhì)中，射到圓弧BC上時(shí)恰好發(fā)生全反射。已知D點(diǎn)與O點(diǎn)之間的距離為eq\f(R,\r(2))，光在真空中的傳播速度為c。求：(1)單色光在介質(zhì)中的傳播速度v；(2)單色光第一次射出介質(zhì)時(shí)折射角θ?！窘馕觥?1)設(shè)介質(zhì)的臨界角為∠1，則sin∠1＝eq\f(1,n)sin∠1＝eq\f(OD,OE)＝eq\f(\r(2),2)解得∠1＝45°，n＝eq\r