2024_2025学年新教材高中物理第4章光本章整合课件新人教版选择性必修第一册

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第四章本章整合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 1.(2023湖北卷)如图所示,楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°,OP边上的点光源S到顶点O的距离为d,垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射,OQ边上有光射出部分的长度为(　　)C解析 设光线在OQ界面的入射角为α,折射角为β,由几何关系可知α=30°,则有折射定律光线射出OQ界面的临界条件为发生全反射,光路图如图所示,其中OB⊥SS'光线在A、B两点发生全反射,即A、B两点全反射的临界角为45°,AB之间有光线射出,由几何关系可知AB=2AS'=2SS'=OS=d,选C。2.(2023海南卷)用激光测玻璃砖折射率的实验中,玻璃砖与屏P平行放置,从另一侧用激光笔以一定角度照射,此时在屏上的S1处有激光点,移走玻璃砖,光点移到S2处,回答下列问题:(1)请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图;(2)已经测出AB=l1,OA=l2,S1S2=l3,则折射率n=　　　　　　(用l1、l2、l3表示); (3)若改用宽度更小的玻璃砖做实验,则S1S2间的距离会　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。 见解析 变小解析 (1)根据题意画出光路图如图所示 (2)设光线入射角为θ、折射角为α,则在C点根据折射定律有nsin θ=sin α由于射入玻璃砖的入射角是射出玻璃砖的折射角,则S1S2=CB(3)若改用宽度更小的玻璃砖做实验,则画出光路图如下 可看出S1S2间的距离变小。 3.(2023江苏卷)用某种单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示,改变双缝间的距离后,干涉条纹如图乙所示,图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的(　　)B解析 光的双缝干涉条纹中,相邻亮(暗)条纹之间的距离为Δx= λ,式中L为双缝到光屏的距离,d为双缝的间距,λ为光的波长;根据题图可知4Δx甲=2Δx乙,L与λ相同,则d乙= d甲,B正确。一、光学知识在生活中的应用【例题1】 (2024江西南昌月考)如图所示,安全防盗门上的观察孔(俗称“猫眼”)直径为d,为了扩大向外观察的范围,在孔中完全嵌入折射率为n的透明材料,透明材料由圆柱体和顶角为60°的球冠组成,猫眼的平面部分正好和安全门内表面平齐,门的厚度为 d,球冠的边缘恰好和防盗门外表面平齐。若要让房间里的人通过移动位置能看到门外全部的景象,求该透明材料折射率n的最小值。解析 若要让房间里的人能看到门外全部的景象,则沿平行于门方向射向C处的光折射后能经过A点即可。光路如图所示可得∠ACB=60°由几何关系知β=30°,α=60°i=∠ACB-β=30°由折射定律得二、折射和全反射的应用——脉冲激光【例题2】 (2024山东菏泽高二期末)超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖,其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示。在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜,顶角为θ。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射,经过前两个棱镜后分为平行的光束,再经过后两个棱镜重新合成为一束,此时不同频率的光前后分开,完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离d=100.0 mm,脉冲激光中包含两种频率的光,它们在棱镜中的折射率分别为(1)为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出,求θ的取值范围;(2)若θ=37°,求两种频率的光通过整个展宽器的过程中,在空气中的路程差ΔL(保留3位有效数字)。解析 (1)设C是全反射的临界角,光线在第一个三棱镜右侧斜面上恰好发生全反射时,根据折射定律得sin C=代入较大的折射率得C=45°所以顶角θ的范围为0°