2025版新教材高中物理第4章光章末小结新人教版选择性必修第一册

章末小结一、光的折射和全反射光的折射和全反射分别遵循折射定律和反射定律，这部分学问主要集中在以下几点：折射定律、折射率n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，临界角公式sinC＝eq\f(1,n)、光学元件(如平行玻璃砖、全反射棱镜、半圆形玻璃砖等)的光学性质等，需留意问题：1．入射角θ1和折射角θ2都是光线与法线的夹角，在折射现象中，光路是可逆的。2．介质折射率：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)。任何介质的折射率都大于1；折射率确定于介质的光学特性和光的频率。当光由光疏介质进入光密介质时，折射角θ2小于入射角θ1；当光由光密介质进入光疏介质时，折射角θ2大于入射角θ1，此时n＝eq\f(sinθ2,sinθ1)。3．全反射现象在现代科技和生活中有着广泛的应用，解决此类问题时要理解全反射的条件和临界角的定义。4．解题时要依据两个定律作出光路图，再依据几何关系找出各个物理量之间的关系，依据n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(c,v)和λ＝eq\f(c,f)进行分析求解。1．(2023·山东省德市高三模拟)如图所示，一救生艇停在安静的水面上，艇前部上端有一标记P，在其正前方A处有一浮标，测得PA连线与竖直方向的夹角为53°。潜水员下潜至水下B点时，看到P刚好被浮标拦住，且恰好看到艇尾端后方水面上的景物，已知水的折射率n＝eq\f(4,3)，B点到艇尾部的水平距离L＝6m，忽视救生艇的吃水深度，光速c＝3×108m/s。(1)求光在水中的传播速度的大小v；(2)求B点到水面的竖直距离H；(3)若潜水员从B点竖直上升至B′时(图中未标出)，水面上方全部的景物都出现在顶角为2∠AB′D的圆锥里，求B′点到水面的竖直距离h。解析：(1)v＝eq\f(c,n)＝eq\f(3×108,\f(4,3))m/s＝2.25×108m/s。(2)依据题意作出光路图，如图所示：由图可得sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(3,4)，H＝eq\f(L,tanC)＝eq\f(6,\f(3,\r(7)))m＝2eq\r(7)m。(3)由图可知，依据折射定律n＝eq\f(sin53°,sinθ)＝eq\f(4,3)，所以sinθ＝0.6，又因为tanθ＝eq\f(AD,H)，tanC＝eq\f(AD,h)，由此可得B′点到水面的竖直距离h＝3.5m。答案：(1)2.25×108m/s(2)2eq\r(7)m(3)3.5m二、光的干涉、衍射和偏振1．光的干涉(1)频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两个相干光源发出的光相遇，才能产生稳定的干涉现象。(2)产生明暗条纹的条件若用单色光，在屏上将出现明暗相间的条纹，当两个光源到屏上某点的路程差为波长的整数倍，即Δs＝nλ(n＝0,1,2，…)时，两列光在这点相互加强，这里出现亮条纹；当两个光源到屏上某点的路程差为半波长的奇数倍，即Δs＝(2n＋1)·eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)时，两列光在这点相互减弱，这里出现暗条纹。(3)薄膜干涉的明暗条纹由薄膜的前后两个表面反射的两列光波叠加而成。劈形薄膜干涉可产生等间距的条纹。(4)波长的测量明纹之间或暗纹之间的距离总是相等的，依据公式Δx＝eq\f(l,d)λ，在狭缝间距离和狭缝与屏距离都不变的条件下，条纹的间距跟波长成正比。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(1)光只沿着某一特定的方向振动，称为光的偏振。(2)平常我们所看到的光，除干脆从光源射来的以外都是偏振光。(3)光的偏振也证明白光是一种波，而且是横波。2．(多选)(2022·江苏省扬州中学高二下学期期中)以下说法中正确的是(ACE)A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度确定大于b束光在水珠中传播的速度B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i渐渐增大到某一值后不会再有光线从bb′面射出C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间距离L，两相邻亮条纹间距离Δx将减小D．图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的E．图戊中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动，缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将发生明、暗交替改变，此现象表明光波是横波解析：依据折射率和光的传播速度之间的关系n＝eq\f(c,v)，可知，折射率越大，传播速度越小，从图中可以看出，b光线在水珠中偏折得厉害，即b的折射率大于a的折射率，则a在水中的传播速度大于b的传播速度，故A正确；当入射角i渐渐增大时折射角也渐渐增大，由于折射角小于入射角，不论入射角如何增大，玻璃砖中的光线不会消逝，故确定有光线从bb′面射出，故B错误；依据Δx＝eq\f(L,d)λ，可知只减小屏到挡板间距离L，两相邻亮条纹间距离Δx将减小，故C正确；由于不知道被测样表面的放置方向，故不能推断此处是凸起的，故D错误；只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故E正确。故选ACE。三、光的折射对光路的限制1．玻璃砖对光路的限制：两平面平行的玻璃砖，出射光线和入射光线平行，且光线发生了侧移(θ1′＝θ1)，如图所示。2．三棱镜对光路的限制(1)光密三棱镜：光线两次折射均向底面偏折，偏折角为δ，如图所示。(2)光疏三棱镜：光线两次折射均向顶角偏折。(3)全反射棱镜(等腰直角棱镜)，如图所示。①当光线从始终角边垂直射入时，在斜边发生全反射，从另始终角边垂直射出(如图甲)。②当光线垂直于斜边射入时，在两直角边发生全反射后又垂直于斜边射出(如图乙)，入射光线和出射光线相互平行。不同颜色的光的频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同。3．(多选)如下图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样。现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播方向中可能正确的是(AD)解析：依据双缝干涉相邻条纹间距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，a光的波长大，则同一介质对a光的折射率小，对b光的折射率大。依据平行玻璃砖的光学特性可知，出射光线与入射光线平行，由于a光的折射率小，偏折程度小，所以出射时a光应在右侧