人教版高中物理选择性必修第一册第4章光整合课件

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第四章本章整合核心知识·整合构建专项提升·综合突破目录索引 核心知识·整合构建本章知识包括几何光学、物理光学两部分。几何光学包括光的折射、全反射及其应用。物理光学包括光的干涉、衍射、偏振和激光的特点及其应用。光从光密介质到光疏介质,入射角大于或等于临界角 当光垂直一直角边射入,会从另一直角边垂直射出,传播方向改变90°;当光垂直斜边射入,会从斜边方 向射出,传播方向改变180° 内芯的折射率大于外芯的折射率 频率相同、相位差恒定、振动方向相同 明暗相间的条纹路程差是半波长的偶数倍路程差是半波长的奇数倍　障碍物或狭缝的尺寸足够小 一些明暗相间的条纹,中央条纹最宽、最亮 亮条纹比单缝衍射时变窄、变亮 偏振光 相干性高、平行度好、亮度高 专项提升·综合突破突破一　光的折射、全反射的综合问题基本规律:反射定律、折射定律、全反射的条件、折射率公式基本思路点拨解决此类问题应以光线为工具,根据“光的传播规律”画出光路图,然后再利用几何学知识,寻找相应的边角关系。注意当光从光密介质射向光疏介质时,是否发生全反射;涉及临界问题,利用好光路图中的临界光线是解题的关键。获取有效信息 【例1】 (2023山东师范大学附中高二期中)微棱镜增亮膜能有效提升LCD(液晶显示屏)的亮度。如图所示,等腰直角△ABC为一微棱镜的横截面,∠A=90°,lAB=lAC=4a,紧贴BC边上的P点放一点光源,lBP= lBC。已知微棱镜材料的折射率n=2。只研究从P点发出照射到AB边上的光线。(1)某一光线从AB边出射时,方向恰好垂直于BC边,求该光线在微棱镜内的入射角的正弦值;(2)已知光在真空中传播速度为c,求满足条件(1)的光线经过棱镜的时间;(3)某一部分光线可以依次在AB、AC两界面均发生全反射,再返回到BC边,求该部分光线在AB边上的照射区域长度。甲 (3)根据sin C= ,解得临界角为C=30°,当光线刚好在AB边上M点发生全反射时,光路如图乙所示乙 在AB边刚好发生全反射时,入射角α=30°,由几何关系知,反射到AC边的入射角α'=60°>C,能够发生全反射,过P点作AB的垂线交AB于Q点,由几何关系知lPQ=a,lQM=atan 30°= a丙当光线刚好在AC边上发生全反射时,光路如图丙所示在AC边刚好全反射时,入射角β'=30°,由几何关系知,在AB边的入射角β=60°>C,能够发生全反射,反射点为N,在△PNQ中,由几何关系知lQN=atan 60°= a突破二　光的折射、全反射与干涉等综合问题各种色光特性的比较基本思路点拨此类问题的结合点是折射率n和光的频率f,n和f间虽然不存在公式关系,但它们的大小存在对应关系:频率f越大,折射率n越大,再由c=λf找出与波长的关系,由波长关系可联系双缝干涉、光的衍射等现象的应用。获取有效信息【例2】 (多选)(2023河南信阳高二期末)如图所示,半圆形玻璃砖放在水平面上,玻璃砖底部涂有反射层,由a、b两束单色光组成的复色光以水平方向射到圆弧面上的P点,光束折射后经玻璃砖底面反射,单色光a从圆弧面上的A点射出,单色光b从圆弧面上的B点射出,则下列判断正确的是(　　)A.a光的频率大于b光的频率B.a光在玻璃砖中的速度大于b光在玻璃砖中的速度C.用同一装置进行双缝干涉实验,a光的条纹间距小于b光的条纹间距D.从这种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角大于b光的临界角AC 解析 光路如图所示,由图可知,在P点,a光的折射程度比b光的折射程度大,即玻璃砖对a的折射率大,因此a光的频率大于b光的频率,A正确;由 可知,a光在玻璃砖中的速度小于b光在玻璃砖中的速度,B错误;a光的波长比b光的波长短,用同一装置进行双缝干涉实验,由Δx= λ可知,a光的条纹间距小于b光的条纹间距,C正确;由sin C= 可知,从这种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角小于b光的临界角,D错误。突破三　光的干涉1.产生干涉的条件:两列频率相同、相位差恒定、振动方向相同的光。2.产生亮暗条纹的条件:当Δs=kλ时出现亮条纹;当Δs=(2k+1) 时出现暗条纹(其中k=0,±1,±2,…)。3.双缝干涉图样的特点:单色光照射时为间距相同的明暗相间的条纹,白光照射时为彩色条纹。4.双缝干涉法测量光的波长:相邻亮(或暗)条纹间距5.薄膜干涉(1)薄膜上厚度相同的点形成同一条纹,这些点构成的形状就是条纹形状。(2)相邻亮(或暗)条纹对应的薄膜厚度差等于半个波长。(3)相邻亮(或暗)条纹之间的距离ΔL、薄膜倾角θ满足:【例3】 (2023江苏昆山中学模拟预测)在薄膜干涉实验中,铁丝圈上附有肥皂膜,竖直放置,形成如图所示的肥皂膜侧视图,用黄色光从左侧照射薄膜,会观察到明暗相间的干涉条纹,则下列结论错误的是(　　)A.实验者应该从薄膜右侧观察干涉图样B.干涉条纹的分布上疏下密C.任意两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差不变D.若换用红光照射,则条纹间距将变大A 解析 薄膜干涉是前后两个面的反射光叠加产生的,应该从入射光的同侧观察,故A说法错误,符合题意;由于薄膜不是均匀增厚的,从上到下薄膜增厚得越来越快,所以明暗相间的条纹不是等间距的,而是上疏下密,故B说法正确,不符合题意;任意相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差是 波长,不变,故C说法正确,不符合题意;光波的干涉条纹间距满足 ,如果换成红光照射,则波长变长,相邻条纹间距变大,故D说法正确,不符合题意。