新教材2025版高中物理第四章光及其應(yīng)用章末素養(yǎng)培優(yōu)學(xué)案教科版選擇性必修第一冊

章末素養(yǎng)培優(yōu)核心素養(yǎng)(一)——科學(xué)思維一、光的折射1．光的折射問題的一般解題步驟2．應(yīng)留意的問題(1)依據(jù)折射定律和入射光線畫出折射光線，找到入射角和折射角，要留意入射角、折射角是入射光線、折射光線與法線的夾角．(2)應(yīng)用公式n＝sinθ(3)留意在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的．典例示范例1一組平行的細激光束，垂直于半圓柱玻璃的平面射到半圓柱玻璃上，如圖所示．已知光線Ⅰ沿直線穿過玻璃，它的入射點為O，光線Ⅱ的入射點為A，穿過玻璃后兩條光線交于一點．已知玻璃截面的圓半徑為R，OA＝R2，玻璃的折射率n＝3.求兩條光線射出玻璃后的交點與O例2兩束細平行光a和b相距d，從空氣中相互平行地斜射到長方體玻璃磚的上表面，如圖所示，若玻璃對a的折射率大于對b的折射率，當它們從玻璃磚的下表面射出后，兩束光________(填“仍平行”或“不平行”)，間距d′______d(填“＝”“＜”或“＞”)．二、光的折射與全反射的綜合應(yīng)用1．光的折射、全反射中的三個“一”一個規(guī)律：光的折射定律一個概念：折射率一個條件：全反射的條件2．解答全反射類問題的技巧解答全反射類問題時，要抓住發(fā)生全反射的兩個條件：一是光必需從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，二是入射角大于或等于臨界角．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，且在作光路圖時盡量與實際相符，這樣更有利于問題的分析．例3一玻璃三棱鏡，其橫截面為等腰三角形，頂角θ為銳角，折射率為2.現(xiàn)在橫截面內(nèi)有一光線從其左側(cè)面上半部射入棱鏡．不考慮棱鏡內(nèi)部的反射．若保持入射線在過入射點的法線的下方一側(cè)(如圖所示)，且要求入射角為任何值的光線都會從棱鏡的右側(cè)面射出，則頂角θ可在什么范圍內(nèi)取值？例4一底面半徑為R的半圓柱形透亮體的折射率為n＝3，橫截面如圖所示，O表示半圓柱形截面的圓心．一束極窄的光線在橫截面內(nèi)從AOB邊上的A點以60°的入射角入射，求該光線從進入透亮體到第一次從B點離開透亮體時，共經(jīng)驗的時間(已知真空中的光速為c，sin35°＝33；計算結(jié)果用R、n、c核心素養(yǎng)(二)——科學(xué)看法與責任(STSE問題)光學(xué)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用光學(xué)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用有兩部分內(nèi)容：(1)利用幾何光學(xué)說明生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象；(2)利用光的干涉、衍射、偏振等說明生活中的現(xiàn)象．例5高速馬路上的標記牌常用“回來反光膜”制成，夜間行車時，它能將車燈照耀出去的光逆向返回，標記牌上的字特殊醒目．這種“回來反光膜”是用球體反射元件制成的．如圖所示，反光膜內(nèi)勻稱分布著直徑為10μm的細玻璃珠，所用玻璃的折射率為3，為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠的折射、反射、再折射后恰好和入射光線平行，那么第一次入射時的入射角是()A．60°B．45°C．30°D．15°例6(多選)關(guān)于光現(xiàn)象及其應(yīng)用，下列說法正確的是()A．“空中樓閣”是因為大氣密度不勻稱，物體反射的太陽光發(fā)生了色散現(xiàn)象B．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，在鏡頭前加一個偏振片可以減小玻璃表面反射光的強度C．通過手指間的縫隙視察日光燈，可以看到彩色條紋，這是光的偏振現(xiàn)象D．一束單色光由空氣射入玻璃，這束光的速度變慢，波長變短章末素養(yǎng)培優(yōu)例1解析：兩條光線的光路如圖所示，設(shè)射出玻璃后的交點是P，光線Ⅱ從玻璃射出時的入射角為i，折射角為r，依據(jù)折射定律得：n＝sin由幾何關(guān)系可得i＝30°代入得r＝60°由幾何關(guān)系可得OP＝2Rcos30°OP＝3R.答案：3R例2解析：如圖所示，光線經(jīng)兩表面平行的玻璃磚后方向不變，出射光線是平行的，依據(jù)折射定律得na＝sinisinra，nb＝sinisinrb，由題意知，na＞nb，則ra答案：仍平行＜例3解析：設(shè)入射光線經(jīng)玻璃折射時，入射角為i，折射角為r，射至棱鏡右側(cè)面的入射角為α，依據(jù)折射定律有sini＝nsinr①由幾何關(guān)系得θ＝α＋r②當i＝0時，由①式知r＝0，α有最大值αm(如圖)，由②式得θ＝αm③同時αm應(yīng)小于玻璃對空氣的全反射臨界角，即sinαm<1n由①②③④式和題給條件可得，棱鏡頂角θ的取值范圍為0<θ<45°⑤答案：0<θ<45°例4解析：設(shè)此透亮體的臨界角為C，依題意sinC＝1n，所以C當入射角為60°時，由n＝sin60°解得折射角：γ＝30°，即此時間線折射后射到圓弧上的C點，在C點的入射角為60°，大于臨界角，會發(fā)生全反射，往后光線水平反射至圓弧上的D點并在D點發(fā)生全反射，再反射至B點，從B點第一次射出．在透亮體內(nèi)的路徑為：s＝3R，光在透亮體內(nèi)的速度v＝cn經(jīng)驗的時間t＝sv＝3答案：3例5解析：設(shè)入射角為i，折射角為θ，作出光路圖如圖所示．因為出射光線恰好和入射光線平行，所以i＝2θ，依據(jù)折射定律有sinisinθ＝sin2θsinθ＝3，所以答案：A例6解析：“空中樓閣”是遠處的景物發(fā)出的光線經(jīng)過不勻稱的空氣時發(fā)生折射形成，A錯誤；拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品