新教材同步系列2024春高中物理第4章光及其應(yīng)用章末綜合提升學(xué)生用書粵教版選擇性必修第一冊

第4章光及其應(yīng)用主題1光的折射和全反射1．正確、靈活地理解、應(yīng)用折射率公式教材中給出的折射率公式為n＝sinisinr(i為真空中的入射角，r為某介質(zhì)中的折射角)．根據(jù)光路可逆原理，入射角、折射角是可以隨光路的逆向而“換位”的．我們可以這樣來理解、記憶：n＝sini空2．對臨界角的理解光線從介質(zhì)進入真空或空氣，r＝90°時，發(fā)生全反射，此時的入射角i(介)叫臨界角ic.則1n＝sini介sinr【典例1】如圖所示，△ABC為一直角三棱鏡的橫截面，其頂角α＝30°，P為垂直于直線BCO的光屏，現(xiàn)有一寬度為H＝AB的單色平行光束垂直射向AB面，結(jié)果在光屏上形成一條寬為H2的光帶，BO＝32(1)求出射光的偏折角；(2)求介質(zhì)的折射率．[聽課記錄]解答全反射類問題的技巧(1)光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)．(2)入射角大于或等于臨界角．(3)利用好光路圖中的臨界光線，準確地判斷出恰好發(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．主題2測介質(zhì)的折射率1．測玻璃的折射率插針法：運用光在玻璃兩個界面處的折射．如圖所示為兩面平行的玻璃磚對光路的側(cè)移．用插針法找出與入射光線AO對應(yīng)的出射光線O′B，確定出O′點，畫出折射光線OO′，量出入射角i和折射角r，根據(jù)n＝sini2．測水的折射率(1)成像法．原理：利用水面的反射成像和水的折射成像．方法：如圖所示，在一盛滿水的燒杯中，緊挨杯口豎直插入一直尺，在直尺的對面觀察水面，能同時看到直尺在水中的部分和露出水面部分的像，若從點P看到直尺在水下最低點的刻度B的像B′(折射成像)恰好跟直尺在水面上刻度A的像A′(反射成像)重合，讀出AC、BC的長，量出燒杯內(nèi)徑d，即可求出水的折射率為n＝BC2(2)插針法．原理：光的折射定律．方法：如圖所示，取一方木板，在板上畫出互相垂直的兩條線AB、MN，從它們的交點O處畫直線OP(使∠PON＜45°)，在直線OP上P、Q兩點垂直地插兩枚大頭針．把木板放入水中，使AB與水面相平，MN與水面垂直．在水面上觀察，調(diào)整視線使P的像被Q的像擋住，再在木板S、T處各插一枚大頭針，使S擋住Q、P的像，T擋住S及Q、P的像．從水中取出木板，畫出直線ST，量出圖中的角i、r，則水的折射率n＝sini(3)視深法．原理：利用視深公式h′＝hn方法：在一盛水的燒杯底部放一粒綠豆，在水面上方吊一根針，如圖所示．調(diào)節(jié)針的位置，直到針尖在水中的像與看到的綠豆重合，測出針尖距水面的距離即為杯中水的視深h′，再測出水的實際深度h，則水的折射率n＝hh(4)全反射法．原理：全反射現(xiàn)象．方法：在一盛滿水的大玻璃缸下面放一發(fā)光電珠，如圖所示．在水面上觀察，看到一圓形的發(fā)光面，量出發(fā)光面直徑D及水深h，則水的折射率n＝D2【典例2】如圖甲所示，某同學(xué)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，玻璃磚平放在白紙上，然后在白紙上確定玻璃磚的界面aa′和bb′.O為直線AO與aa′的交點．在直線OA上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針．(1)該同學(xué)接下來要完成的必要步驟有________．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的像和P2的像C．插上大頭針P4，使P4僅擋住P3D．插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2的像(2)過P3、P4作直線交bb′于O′，過O′作垂直于bb′的直線NN′，連接OO′.測量圖中角α和β的大?。畡t玻璃磚的折射率n＝________.(3)如圖乙所示，該同學(xué)在實驗中將玻璃磚界面aa′和bb′的間距畫得過寬．若其他操作正確，則折射率的測量值__________準確值(選填“大于”“小于”或“等于”)．(4)另一位同學(xué)準確地畫好玻璃磚界面aa′和bb′后，實驗過程中不慎將玻璃磚向下平移了一些．如圖丙所示，若其他操作均正確，則折射率的測量值____________準確值(選填“大于”“小于”或“等于”)．[聽課記錄]主題3光的干涉與衍射的比較內(nèi)容干涉衍射現(xiàn)象在光重疊區(qū)域出現(xiàn)加強或減弱的現(xiàn)象光繞過障礙物偏離直線傳播的現(xiàn)象產(chǎn)生條件兩束光頻率相同、相位差恒定、振動方向相同，即必須是相干光源障礙物或孔的尺寸與波長差不多或比波長更小(明顯衍射的條件)典型實驗楊氏雙縫實驗、薄膜干涉單縫衍射(圓孔衍射、不透明圓盤衍射)圖樣特點中央明紋，兩邊等間距分布的明暗相間條紋中央最寬最亮，兩邊不等間距分布的明暗相間條紋應(yīng)用檢查平面、增透膜、測定波長【典例3】(多選)用激光做單縫衍射實驗和雙縫干涉實驗，比普通光源效果更好，圖像更清晰．如果將感光元件置于光屏上，則不僅能在光屏上看到彩色條紋，還能通過感光元件中的信號轉(zhuǎn)換，在電腦上看到光強的分布情況．下列說法正確的是()A．當做單縫實驗時，光強分布圖如乙所示B．當做單縫實驗時，光強分布圖如丙所示C．當做雙縫實驗時，光強分布圖如乙所示D．當做雙縫實驗時，光強分布圖如丙所示[聽課記錄]如何分析干涉、衍射圖樣在分析干涉、衍射圖樣時，主要注意圖樣條紋寬度的情況：若條紋寬度相等，則是干涉條紋，若中間條紋最寬，兩邊越來越窄，則是衍射條紋．章末綜合提升典例1解析：(1)AC面上的入射角θ1＝α＝30°，D點為PO的中點，即光屏上光帶的最高點，延長AD交BCO的延長線于E點，由幾何知識可知BO＝OE＝32H，OD＝H2，tan∠OED＝ODOE＝33，由數(shù)學(xué)關(guān)系可知折射角θ2(2)n＝sinθ2答案：(1)30°(2)1.732典例2解析：(1)該同學(xué)接下來要完成的必要步驟有：確定P3大頭針的位置的方法是插上大頭針P3，使P3能擋住P1、P2的像．確定P4大頭針的位置的方法是大頭針P4能擋住P3和P1、P2的像．故該同學(xué)接下來要完成的必要步驟有BD.(2)根據(jù)折射定律得玻璃磚的折射率為n＝sinβ(3)將玻璃磚界面aa′和bb′的間距畫得過寬但仍平行，而其他操作正確，導(dǎo)致α角偏大，由于n＝sinβ(4)如圖所示，虛線表示將玻璃磚向下平移后實際的光路圖，而實線是作圖時所采用的光路圖，通過比較發(fā)