第四章章節(jié)復習及培優(yōu)提升（原卷版）

第四章光章節(jié)復習及培優(yōu)提升0101學習目標一、課程標準要求1.通過實驗，理解光的折射定律。會測量材料的折射率。2.知道光的全反射現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件。初步了解光纖的工作原理、光纖技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應用。例1演示光沿水柱(成彎曲的玻璃柱)的傳播。例2觀察光境的結(jié)構(gòu)，分析光的全反射在光纖中是如何產(chǎn)生的。3.觀察光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象，了解這些現(xiàn)象產(chǎn)生的條件，知道其在生產(chǎn)生活中的應用。知道光是橫波，會用雙縫干涉實驗測量光的波長。例3演示雙縫干涉和單縫衍射現(xiàn)象，觀察雙縫干涉和單縫衍射圖樣，并以此說明光具有波的性質(zhì)。例4利用生活中的器材設計實驗，觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象，討論薄膜干涉的原因。4.通過實驗，了解激光的特性。能舉例說明激光技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應用?；顒咏ㄗh(1)通過調(diào)查研究，收集光的偏振現(xiàn)象應用的實例。(2)觀看3D電影，查閱資料，了解3D電影的原理。二、物理素養(yǎng)要求物理觀念光的幾種現(xiàn)象光的折射：(1)折射定律：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，光從真空斜射入任何介質(zhì)時，θ1>θ2(2)折射率與傳播速度的關(guān)系：n＝eq\f(c,v)光的全反射：(1)條件：光從____________介質(zhì)斜射向____________介質(zhì)、入射角____________臨界角(2)臨界角C計算公式：sinC＝eq\f(1,n)光的干涉：(1)雙縫干涉①條件：兩列____________、____________、____________的光②條紋間距：Δx＝eq\f(l,d)λ③干涉圖樣：單色光是明暗相間、間隔____________的條紋(2)薄膜干涉光的衍射：(1)發(fā)生明顯衍射的條件：障礙物或狹縫的尺寸____________(2)衍射圖樣：單色光是明暗相間、間隔____________的條紋(3)實例：單縫衍射、圓孔衍射、泊松亮斑光的偏振：(1)偏振光與自然光的區(qū)別(2)偏振現(xiàn)象證明光是橫波激光：(1)特點：____________、____________、____________(2)應用：光纖通信、激光測距、激光雷達、醫(yī)療、全息照相等科學思維模型構(gòu)建通過構(gòu)建光路模型，解釋反射、折射等現(xiàn)象光的本性認識通過對光的衍射、干涉、偏振等現(xiàn)象的研究與理解，知道光具有波動性，對光的本性有了初步的認識科學探究(1)測量玻璃的折射率(2)用雙縫干涉測量光的波長科學態(tài)度與責任通過了解光的衍射、干涉，光纖和激光技術(shù)的應用等，了解科學、技術(shù)和社會的關(guān)系002思維導圖003知識梳理1.光的反射（1）光的反射現(xiàn)象:光線入射到兩種介質(zhì)的界面上時，其中一部分光線在原介質(zhì)中改變傳播方向的現(xiàn)象.

（2）光的反射定律:①反射光線、入射光線和法線在____________內(nèi)，反射光線和入射光線分居于法線____________.②反射角____________入射角.

（3）反射定律表明，對于每一條入射光線，反射光線是唯一的，在反射現(xiàn)象中光路是____________的.2.光的折射（1）光的折射現(xiàn)象:光由一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時，在兩種介質(zhì)的界面上將發(fā)生光的傳播方向改變的現(xiàn)象叫光的折射.（2）光的折射定律：①折射光線，入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分居于法線____________.

②入射角的正弦跟折射角的正弦成____________，即sini/sinr=常數(shù).（3）在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的.（3）折射率①光從真空射入某種介質(zhì)時，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的折射率，折射率用n表示，即n=sini/sinr.

②某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比，即n=c/v，因c>v，所以任何介質(zhì)的折射率n都大于1.兩種介質(zhì)相比較，n較大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì)，n較小的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì).4.全反射（1）全反射:光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，或光從介質(zhì)射入真空（或空氣）時，當入射角增大到某一角度，使折射角達到90°時，折射光線____________，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象叫做全反射.（2）全反射的條件：①光從____________介質(zhì)射入____________介質(zhì)，或光從____________射入____________.②入射角____________臨界角

（3）臨界角:折射角等于90°時的入射角叫臨界角，用C表示sinC=1/n（4）全反射棱鏡：橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡。選擇適當?shù)娜肷潼c，可以使入射光線經(jīng)過全反射棱鏡的作用在射出后偏轉(zhuǎn)90o（右圖1）或180o（右圖2）。要特別注意兩種用法中光線在哪個表面發(fā)生全反射。（5）玻璃磚：所謂玻璃磚一般指橫截面為矩形的棱柱。當光線從上表面入射，從下表面射出時，其特點是：⑴射出光線和入射光線平行；⑵各種色光在第一次入射后就發(fā)生色散；⑶射出光線的側(cè)移和折射率、入射角、玻璃磚的厚度有關(guān)；⑷可利用玻璃磚測定玻璃的折射率。5.光的色散:白光通過三棱鏡后，出射光束變?yōu)榧t、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種色光的光束，這種現(xiàn)象叫做光的色散.

（1）同一種介質(zhì)對____________光折射率小，對____________光折射率大.

（2）在同一種介質(zhì)中，____________光的速度最大，____________光的速度最小.

（3）由同一種介質(zhì)射向空氣時，____________光發(fā)生全反射的臨界角大，____________光發(fā)生全反射的臨界角小.6、光的干涉SS/bdacSS1SSS/bdacSS1S2（2）干涉區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的亮、暗紋⑴亮紋：屏上某點到雙縫的光程差等于波長的整數(shù)倍，即δ=nλ（n=0，1，2，……）②暗紋：屏上某點到雙縫的光程差等于半波長的奇數(shù)倍，即δ=（n=0，1，2，……）相鄰亮紋（暗紋）間的距離。用此公式可以測定單色光的波長。用白光作雙縫干涉實驗時，由于白光內(nèi)各種色光的波長不同，干涉條紋間距不同，所以屏的中央是白色亮紋，兩邊出現(xiàn)彩色條紋。7.衍射（1）光的衍射現(xiàn)象:光通過很____________的孔、縫或障礙物時，會在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋，且中央條紋很亮，越向邊緣越暗。（2）各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射。（3）發(fā)生明顯衍射的條件是：障礙物（或孔）的尺寸可以跟波長相比，甚至比波長還小。（當障礙物或孔的尺寸小于0.5mm時，有明顯衍射現(xiàn)象。）（4）在發(fā)生明顯衍射的條件下當窄縫變窄時亮斑的范圍變大條紋間距離變大，而亮度變暗。8.光的偏振現(xiàn)象：通過偏振片的光波，在垂直于傳播方向的平面上，只沿著一個特定的方向振動，稱為偏振光。光的偏振說明光是橫波。9.激光004題型精講【專題一】不同色光的折射和全反射問題【點撥】【點撥】可見光中，由于不同顏色光的頻率并不相同，它們在發(fā)生折射和全反射時也有許多不同，如下表：顏色項目紅橙黃綠青藍紫頻率低→高波長大→小同一介質(zhì)中的折射率小→大同一介質(zhì)中的速度大→小臨界角大→小通過棱鏡的偏折角小→大【典型例題1】（2324高二下·吉林白山·期末）如圖甲所示，水面下有一點光源S，同時發(fā)射出a光和b光后，在水面上形成一個被照亮的圓形區(qū)域（見圖乙），陰影區(qū)域為a，b兩種單色光所構(gòu)成的復色光，周邊環(huán)狀區(qū)域為b光，則下列說法正確的是（

）A．a(chǎn)光的頻率比b光的小B．水對a光的折射率比對b光的大C．a(chǎn)光在水中的傳播速度比b光的大D．在同一裝置的楊氏雙縫干涉實驗中，a光的干涉條紋間距比b光的寬【對點訓練1】（2324高二下·云南大理·期末）（多選）某復色光由空氣斜射入某介質(zhì)中后分解為a、b兩束單色光，如圖所示。以下說法正確的是（）A．a(chǎn)光的頻率比b光小B．a(chǎn)光在該介質(zhì)中的傳播速度比b光大C．光由介質(zhì)射入空氣時，a光的臨界角比b光小D．a(chǎn)、b通過相同的雙縫干涉實驗裝置，b光的干涉條紋間距較大【專題二】幾何光學的綜合問題【點撥】【點撥】1．確定光是由光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)，還是由光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)。若光是由光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)，根據(jù)公式sinC＝eq\f(1,n)確定臨界角。2．畫光路圖，利用幾何知識分析邊、角關(guān)系并注意判斷能否發(fā)生全反射，找出臨界角。根據(jù)折射定律、全反射規(guī)律、正弦定理、三角函數(shù)等進行有關(guān)計算。【典型例題1】（2324高二下·四川樂山·期末）如圖所示，三角形ABC為三棱鏡的橫截面，真空中一細束單色光從ABC的側(cè)面AC上中點D點入射，改變?nèi)肷浣莍，當AC側(cè)面的折射光線與BC邊平行時，恰好沒有光線從AB側(cè)面邊射出棱鏡，已知，且，，真空中的光速為c，結(jié)果可以使用分數(shù)表示，求：（1）該棱鏡對該單色光的折射率；（2）該單色光從D點入射到第一次從棱鏡中射出傳播的時間?！緦c訓練1】（2324高二下·四川瀘州·期末）如圖所示為一個長為，寬為L的長方形和半徑為L的四分之一圓弧組成的玻璃磚ABCD，一束單色光從BC圓弧上E點沿平行AB邊的方向射入玻璃磚，折射光線恰好經(jīng)過F點，已知，，光在真空中的傳播速度為c，求：（1）玻璃磚對該光的折射率；（2）光在玻璃中傳播的時間。005強化訓練一、選擇題Ⅰ(本題共13小題,每小題3分,共39分。每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的,不選、多選、錯選均不得分)1．（2324高二下·天津·期末）下列四幅圖能說明光是橫波的是（

）A．折射 B．干涉 C．偏振 D．衍射2．（2324高二下·陜西咸陽·期末）利用微距相機可以拍攝到形狀各異的雪花圖像，其中有一種“彩虹”雪花，中間部分有一個夾有空氣的薄冰層，呈彩色花紋。下列現(xiàn)象的原理與之相同的是（）A．泊松亮斑B．陽光下的肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋C．利用光導纖維傳遞信息，實現(xiàn)光纖通信D．電影院放映3D影片，佩戴立體眼鏡，形成立體效果3．（2024·河南·模擬預測）如圖所示，等腰直角三角形ABC為一棱鏡的截面，一細光束從M點射入棱鏡，入射角為60°，折射后在P點恰好發(fā)生全反射，光在真空中傳播的速度為c，則該細光束在棱鏡中傳播的速度為（）A． B． C． D．4．（2324高二下·四川宜賓·期末）如圖所示，等腰三角形為一棱鏡的橫截面，；一平行于邊的細光束從邊射入棱鏡，在邊反射后從邊射出，出射光分成了不同顏色的兩束，甲光的出射點在乙光的下方，不考慮多次反射。下列說法正確的是（）A．甲光的頻率比乙光的高B．在真空中的傳播速度，甲光比乙光的大C．該棱鏡對甲光的折射率大于對乙光的折射率D．在棱鏡內(nèi)邊反射時的入射角，甲光比乙光的大5．（2324高一下·重慶沙坪壩·期末）小南同學通過查閱資料在家中完成了雙縫干涉實驗。其實驗操作過程如下：首先，他在紙板上割出一條窄縫，在窄縫中央沿平行縫的方向固定一根拉直的頭發(fā)絲。然后，將該紙板與墻面平行放置，如圖所示。最后，他用紅色激光照射雙縫，在墻面上觀察到干涉條紋。已知雙縫干涉實驗中兩狹縫自身寬度不影響條紋間距，若他想使條紋間距變大，下列操作可行的是（）A．換用綠色激光照射雙縫 B．減小紙板與墻面的距離C．換用更細的頭發(fā)絲 D．換用更粗的頭發(fā)絲6．（2324高二下·安徽六安·期末）如圖所示，一束由兩種色光混合的復色光沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃磚的上表面，得到三束光線I、II、III，若玻璃磚的上下表面足夠?qū)?，下列說法正確的是（）A．光束I、光束II、光束III均為單色光B．玻璃對光束Ⅲ的折射率大于對光束Ⅱ的折射率C．改變α角，光束II、III與I不平行D．光束II、III在玻璃磚中運動所用時間可能相同7．（2324高二下·安徽蚌埠·期末）如圖，包含黃、紫兩種顏色的一束復色光沿半徑方向射入一塊半圓形玻璃磚。在玻璃磚底面的入射角為i，經(jīng)折射后，分成a光、b光從O點射出。下列說法正確的是（）A．a(chǎn)光為黃光，b光為紫光B．在玻璃磚中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度C．若改變光束的入射方向使i角逐漸變大，則a光先發(fā)生全反射D．玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率8．（2324高二下·安徽馬鞍山·期末）如圖所示，包含兩種單色光的光束沿PO方向射入橫截面為半圓形的柱體，O為半圓形的圓心，其折射光線分別從M、N兩點射出。PO與法線的夾角，OM與分界面的夾角，真空中光速，則（）A．該介質(zhì)對從M處射出色光的折射率為B．從M處射出色光在該介質(zhì)中傳播的速度為C．從M點射出的色光穿過該柱體所需的時間長D．從N點射出的色光頻率比從M點射出的色光頻率低9．（2324高二下·河南周口·期末）如圖所示，陰影部分ABC為一透明材料做成的柱形光學元件的橫截面，該材料折射率。AC弧為一半徑為R的圓弧，D為圓弧的圓心，ABCD構(gòu)成正方形，在D處有一點光源。若只考慮首次從圓弧AC直接射向AB、BC的光線，從光源射入圓弧AC的光中，有一部分光線不能從AB、BC直接射出，則不能射出的光線與能射出的光線對應的圓弧的比為（）A． B． C． D．10．（2324高二下·云南普洱·期末）如圖，一束單色光沿半圓柱形玻璃磚的半徑射入玻璃磚，并于O點射出，在O點的入射角，產(chǎn)生反射光束1和折射光束2，光線2與法線夾角為?，F(xiàn)以O點為圓心，將該玻璃磚順時針緩慢轉(zhuǎn)過角時，折射光束2恰好消失，下列說法正確的是（??）A．光束1的頻率比光束2的頻率大 B．光束1的波長比光束2的波長大C． D．11．（2324高二下·福建福州·期末）如圖所示為某防窺膜的原理簡化圖，在透明介質(zhì)中等距排列有相互平行的吸光屏障，屏障的高度與防窺膜厚度相等、方向與屏幕垂直。從屏幕上相鄰兩吸光屏障中點O發(fā)出的光線經(jīng)透明介質(zhì)由吸光屏障邊緣射入空氣，在空氣中的出射角θ稱為可視角度，可視角度越小防窺效果越好，則下列做法中能提高防窺效果的是（）A．增大屏幕亮度 B．減小相鄰兩吸光屏障間距C．減小防窺膜的厚度 D．增大透明介質(zhì)的折射率12．（2324高二下·天津南開·期末）光纖通訊使網(wǎng)速得到了大幅提升，光纖通訊中信號傳播的主要載體是光纖，它的結(jié)構(gòu)如圖甲所示。一束激光由光纖內(nèi)芯左端的點以的入射角射入置于真空中的直線光纖內(nèi)芯，恰好在內(nèi)芯的側(cè)面（側(cè)面與過O的法線平行）A點發(fā)生全反射，如圖乙所示。已知內(nèi)芯的長度為L，光在真空中的傳播速度為，下列說法正確的是（）A．光纖內(nèi)芯的折射率比外套的大B．頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大C．內(nèi)芯對這種激光的折射率為D．圖乙中光在內(nèi)芯中傳播的時間為13．（2324高二下·安徽阜陽·期末）如圖甲所示是一“足球”玻璃球，某次實驗過程中將一束藍光水平向右照射且過球心所在的豎直截面，其正視圖如圖乙所示，AB是沿水平方向的直徑。當光束從C點射入時恰能從右側(cè)射出且射出點為B，已知玻璃球的半徑為R，C點到AB豎直距離，且球內(nèi)的“足球”是不透光體，不考慮反射光的情況下，下列說法正確的是（）A．繼續(xù)增加h（），則光一定不會在右側(cè)發(fā)生全反射B．B點的出射光相對C點入射光方向偏折了30°C．將藍光換成紅光后，光在玻璃球中傳播時間將變長D．用該藍光做雙縫干涉實驗，減小雙縫間距，其他條件不變，則屏上干涉條紋間距變小二、選擇題Ⅱ(本題共2小題,每小題3分,共6分。每小題列出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的。全部選對的得3分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分)14．（2324高二下·山東·期中）下列關(guān)于甲、乙、丙、丁四幅圖像中物理現(xiàn)象的描述，正確的是（）A．若測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，如圖甲所示，則在這種情況下測量干涉條紋的間距時，測量值大于實際值；B．圖乙中，當M固定不動，將N從圖示位詈開始鐃水平軸在豎直面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動的過程中，光屏Р上光的亮度保持不變C．圖丙是利用光的干涉來檢查樣板平整度的實驗，右側(cè)小墊片厚度越大則干涉條紋越密集D．圖丁稱“泊松亮斑”，為光通過小圓孔后出現(xiàn)的衍射圖像15．（2324高三下·山東·階段練習）雄安新區(qū)政府廣場的燈光噴泉為城市的夜景增添了色彩。水面下方處，有一邊長為的正方形燈帶，燈帶的寬度忽略不計。燈帶可以交替發(fā)出紅綠兩種顏色的光，（水對紅光的折射率為）下列說法正確的是（

）A．發(fā)紅光時在燈帶點的正上方觀察，觀察到到水面的距離為B．水面上被照亮的區(qū)域面積約為C．發(fā)出紅光時水面被照亮的區(qū)域比發(fā)出綠光時水面被照亮的區(qū)域大D．若燈帶的深度變?yōu)樵瓉淼膬杀?，水面被照亮的區(qū)域面積也變?yōu)樵瓉淼膬杀度?、實驗題：本題共2小題，共14分。16．（2324高二下·河南三門峽·期末）如圖所示，某同學在“測定玻璃的折射率”的實驗中，先將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定，長方體玻璃磚平放在白紙上，然后在白紙上確定玻璃磚的界面和。O為直線AO與的交點。在直線OA上豎直插上，P1、P2兩枚大頭針。(1)該同學接下來要完成的必要步驟有______。（填選項前的字母）A．插上大頭針P3，使P3僅擋住P2的像B．插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像C．插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2的像D．插上大頭針P4，使P4僅擋住P3的像(2)過P3、P4作直線交于，過作垂直于的直線，連接O、。測量圖中角α和角β的大小，則玻璃的折射率n=________。17．（2324高二下·河北邢臺·階段練習）如圖甲所示，利用雙縫干涉測定光的波長的實驗中，雙縫間距，雙縫到光屏間的距離，實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光，調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。(1)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，該同學可________。A．將單縫向雙縫靠近 B．將屏向靠近雙縫的方向移動C．將屏向遠離雙縫的方向移動 D．使用間距更小的雙縫(2)某種單色光照射雙縫得到的干涉條紋如圖乙所示，分劃板在圖乙中B位置時游標卡尺的讀數(shù)如圖丙所示，