2023年新教材高中物理第4章光及其应用本章小结课件粤教版选择性必修第一册

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第四章　光及其应用本章小结构建知识网络光及其应用光及其应用归纳专题小结专题1　折射率、光速、波长之间的关系2．折射率的大小反映了介质的光学性质和入射光的频率(1)折射率越大，说明介质对光的偏折作用越大，光线偏离原来传播方向的程度越厉害．(2)介质对光的折射率越大，说明该光在介质中的传播速度越小．(3)相对于同一介质，折射率越大的光，说明其频率越大．解析：作如图所示的光路图．专题2　折射定律的应用例2　有一块玻璃砖，上、下两面光滑且平行，有一束光线从空气射入玻璃砖，下面给出的四个光路图中正确的是 (　　)解析：本题中由于玻璃砖上、下表面平行，光在上表面的折射角等于下表面的入射角，上表面能够发生折射，则下表面一定能够发生折射，且离开玻璃砖的光线与射向玻璃砖的光线平行，又因为有折射就有反射，故D正确．答案：D1．全反射现象理解要点(1)光密介质和光疏介质是相对而言的．同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质．(2)光从光疏介质射入光密介质时，入射角大于折射角；光从光密介质射入光疏介质时，入射角小于折射角．(3)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象．专题3　全反射现象的理解与应用2．光导纤维(1)结构：光导纤维(简称光纤)，是一种透明的玻璃纤维丝，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，即内芯是光密介质，外套是光疏介质．(2)原理：光在光纤的内芯中传播，每次射到内、外层的界面上时，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射．例3　一湖面上有一伸向水面的混凝土观景台，图示是其截面图，观景台下表面恰好和水面相平，A为观景台右侧面在湖底的投影，水深h＝4 m．在距观景台右侧面x＝4 m处有一可沿竖直方向移动的单色点光源S，在该光源从距水面高3 m处向下移动到接近水面的过程中，观景台水下被照亮的最远距离为AC，最近距离为AB，且AB＝3 m．求：(1)该单色光在水中的折射率；(2)AC的距离．解析：(1)如图所示，点光源S在距水面高3 m处发出的光在观景台右侧面与水面交接处折射到水里时，被照亮的距离为最近距离AB，则：专题4　光的干涉、衍射与偏振2．光的衍射(1)光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象，叫光的衍射．(2)产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸跟光的波长差不多甚至比光的波长还要小．3．光的偏振光只沿着某一特定的方向振动，称为光的偏振，光的偏振现象说明光是横波．例4　下列说法中正确的是 (　　)A．光的偏振现象说明光是纵波B．人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射C．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大D．拍摄玻璃橱窗内的物体时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度解析：光的偏振现象说明光是横波，A错误；人耳能听见的声波波长比超声波的波长更长，所以人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射，B正确；光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变小，C错误；拍摄玻璃橱窗内的物体时，往往在镜头前加装一个偏振片是为了滤去玻璃反射的光，D错误．答案：B典练素养提升1．[物理观念]已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光 (　　)A．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大C．从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较大D．用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大【答案】C2．[物理观念]如图所示，用单色光A做双缝干涉实验时，P处为第二条暗纹的中心，改用频率较低的单色光B重做实验，若其他条件不变，则 (　　)A．第二条暗纹中点仍在P点B．第二条暗纹中点在P点上方C．中央亮纹的宽度变小，亮纹中点仍在O点D．中央亮纹的宽度变小，亮纹中点在O点上方【答案】B3．[科学思维]一束单色光斜着射向并穿过一厚度为d的玻璃砖．已知该玻璃砖对单色光的折射率为n，单色光的入射角为α，光在真空中的传播速度为c.下面关于该单色光穿过玻璃砖所用的时间t与入射角α和折射率n的关系式中，正确的是 (　　)【答案】B4．[科学探究]在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示．甲 (1)以线状白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点，其中正确的是 (　　)A．灯丝和单缝及双缝必须平行放置B．干涉条纹与双缝垂直C．干涉条纹疏密程度与双缝宽度有关D．干涉条纹间距与光的波长有关(2)当测量头中的分划板中心刻度线对齐某条刻度线时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为________ mm.(3)如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示．则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)实际值．【答案】(1)ACD　(2)0.705　(3)大于5．[物理观念]某研究性学习小组用激光束照射不同直径的圆孔和不透明圆板后，拍摄了许多屏上的图样，如图甲、乙是学习小组拍摄的图样中的两张，下列说法正确的是 (　　 )A．图甲为著名的“泊松亮斑”B．图甲和图乙都是光线照射到圆孔后的衍射图样，图甲中孔的直径较小C．图甲和图乙都是光线照射到圆板后的衍射图样，图乙中板的直径较小D．图甲是光线照射到圆孔后的衍射图样，图乙是光线照射到圆板后的衍射图样【答案】D【解析】圆孔衍射图样是中央大亮斑，周围为明暗相间的圆环，不透明圆板衍射的图样是背后大阴影中心处有个亮斑，即“泊松亮斑”，因此图甲为光线照射到圆孔后的衍射图样，图乙为光线照射到圆板后的衍射图样，且图乙为“泊松亮斑”，故D正确，A、B、C错误．6．[物理观念](多选)关于下列图像的叙述，正确的是(　　)A．图甲是水流导光现象，这是由光的全反射引起的物理现象B．图乙是光经过大头针尖时拍摄的照片，说明光经过障碍物时能发生衍射现象C．图丙中计算器液晶显示屏用到了光的偏振现象D．图丁中照相机镜头上呈现的淡紫色是由光的反射引起的【答案】ABC【解析】图甲是水流导光现象，这是由光的全反射引起的物理现象，A正确；图乙是光经过大头针尖时拍摄的照片，说明光经过障碍物时能发生衍射现象，B正确；图丙中计算器液晶显示屏用到了光的偏振现象，C正确；图丁中照相机镜头上呈现的淡紫色是由光的干涉引起的，D错误．7．[物理观念]如图所示是一种测量介质折射率的方法．在矩形介质的上表面，覆盖一块毛玻璃，两者之间有很薄的空气层．光照射到毛玻璃，经毛玻璃透射后可以以任意角度射到待测介质的上表面．在介质的另一个侧面外有一个目镜，目镜可以在以O为圆心的轨道上转动，移动目镜时光轴ab始终指向O点．测量过程中，从目镜的视场中出现目镜轨道半明半暗的视野(如图所示)，此时对应的θ＝60°，目镜再逆时针往上转，视场中就是全暗的视野了．则待测介质的折射率为 (　　) 【答案】B8．[科学思维]图甲为一种检测深度的油量计，油量计竖直固定在油桶内，当入射光垂直油量计上端的矩形窗口照射时，通过观察矩形窗口亮暗两个区域范围可确定油的深度；图乙是油量计结构图，它是一块锯齿形的透明塑料，锯齿形的底是一个等腰直角三角形，最右边的锯齿恰好接触到油桶的底部．已知透明塑料的折射率小于油的折射率．下列说法正确的是 (　　)【答案】B9．[科学思维]如图甲所示，倒挂的彩虹被叫作“天空的微笑”，实际上它不是彩虹，而是日晕，专业名称叫“环天顶弧”，是由薄而均匀的卷云里面大量扁平的六角片状冰晶(直六棱柱)折射形成，因为大量六角片状冰晶的随机旋转而形成“环天顶弧”．光线从冰晶的上底面进入，经折射从侧面射出，当太阳高度角α增大到某一临界值，侧面的折射光线因发生全反射而消失不见．简化光路如图乙所示，以下分析正确的是 (　　 )【答案】D10．[科学探究]如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率．先在平铺的白纸上放半圆形玻璃砖，用铅笔画出直径所在的位置MN、圆心O以及玻璃砖圆弧线(图中半圆实线)；再垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O；最后在玻璃砖圆弧线一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像．移走玻璃砖，作出与圆弧线对称的半圆虚线，过O点作垂直于MN的直线作为法线；连接OP2P1，交半圆虚线于B点，过B点作法线的垂线交法线于A点；连接OP3，交半圆实线于C点，过C点作法线的垂线交法线于D点．(1)测得AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4.计算玻璃砖折射率n的公式是n＝________(用l1、l2、l3或l4表示)．(2)该同学在插大头针P3前，不小心将玻璃砖以O为轴顺时针转过一个小角度，该同学测得的玻璃砖折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．11．[物理观念]如图所示，假设一条自身能发光的鱼在水面下2.88 m深度处水平向岸边匀速游动，岸上地面水平，且地面上有一竖直高塔，鱼发出的光束始终与水平面成53°角，鱼向岸边游动了2.00 m，其光束投到塔上的光斑高度相应下移了1．50 m，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，真空中的光速c＝3×108 m/s，求：(1)水对该光的折射率n；(2)从鱼处发出的光束传播到水面的时间t.(1)求鱼饵灯离水面的深度；(2)鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面P、Q间射出．(1)潜水员在水下看到水面上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里．若海岸上A点恰好处在倒立圆锥的边缘上，求潜水员下潜的深度；(2)求潜水员竖直下潜过程中看不到灯塔指示灯的深度范围．14．[科学探究]手机屏会发出一种对眼睛危害较大的蓝光．某同学用所学知识为眼镜设计“增反膜”来减小蓝光对眼睛的伤害，制作前他利用如图甲所示的装置测量蓝光的波长，光源架在铁架台的上端，中间是刻有双缝的挡板，下面是光传感器，接收到的光照信息经计算机处理后，在显示器上显示出干涉图像的条纹信息如图乙所示，根据x轴上的光强分布可以算出光的波长．已知双缝间距d，双缝到光传感器的距离L，选用的薄膜材料对蓝光的折射率为n.求：