新教材2025版高中物理第四章光及其应用章末素养培优学案教科版选择性必修第一册

章末素养培优核心素养(一)——科学思维一、光的折射1．光的折射问题的一般解题步骤2．应留意的问题(1)依据折射定律和入射光线画出折射光线，找到入射角和折射角，要留意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角．(2)应用公式n＝sinθ(3)留意在折射现象中，光路是可逆的．典例示范例1一组平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图所示．已知光线Ⅰ沿直线穿过玻璃，它的入射点为O，光线Ⅱ的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于一点．已知玻璃截面的圆半径为R，OA＝R2，玻璃的折射率n＝3.求两条光线射出玻璃后的交点与O例2两束细平行光a和b相距d，从空气中相互平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面，如图所示，若玻璃对a的折射率大于对b的折射率，当它们从玻璃砖的下表面射出后，两束光________(填“仍平行”或“不平行”)，间距d′______d(填“＝”“＜”或“＞”)．二、光的折射与全反射的综合应用1．光的折射、全反射中的三个“一”一个规律：光的折射定律一个概念：折射率一个条件：全反射的条件2．解答全反射类问题的技巧解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：一是光必需从光密介质射入光疏介质，二是入射角大于或等于临界角．利用好光路图中的临界光线，精确地推断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更有利于问题的分析．例3一玻璃三棱镜，其横截面为等腰三角形，顶角θ为锐角，折射率为2.现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜．不考虑棱镜内部的反射．若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧(如图所示)，且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出，则顶角θ可在什么范围内取值？例4一底面半径为R的半圆柱形透亮体的折射率为n＝3，横截面如图所示，O表示半圆柱形截面的圆心．一束极窄的光线在横截面内从AOB边上的A点以60°的入射角入射，求该光线从进入透亮体到第一次从B点离开透亮体时，共经验的时间(已知真空中的光速为c，sin35°＝33；计算结果用R、n、c核心素养(二)——科学看法与责任(STSE问题)光学在生产生活中的应用光学在生产生活中的应用有两部分内容：(1)利用几何光学说明生产生活中的现象；(2)利用光的干涉、衍射、偏振等说明生活中的现象．例5高速马路上的标记牌常用“回来反光膜”制成，夜间行车时，它能将车灯照耀出去的光逆向返回，标记牌上的字特殊醒目．这种“回来反光膜”是用球体反射元件制成的．如图所示，反光膜内匀称分布着直径为10μm的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为3，为使入射的车灯光线经玻璃珠的折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射时的入射角是()A．60°B．45°C．30°D．15°例6(多选)关于光现象及其应用，下列说法正确的是()A．“空中楼阁”是因为大气密度不匀称，物体反射的太阳光发生了色散现象B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度C．通过手指间的缝隙视察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的偏振现象D．一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，波长变短章末素养培优例1解析：两条光线的光路如图所示，设射出玻璃后的交点是P，光线Ⅱ从玻璃射出时的入射角为i，折射角为r，依据折射定律得：n＝sin由几何关系可得i＝30°代入得r＝60°由几何关系可得OP＝2Rcos30°OP＝3R.答案：3R例2解析：如图所示，光线经两表面平行的玻璃砖后方向不变，出射光线是平行的，依据折射定律得na＝sinisinra，nb＝sinisinrb，由题意知，na＞nb，则ra答案：仍平行＜例3解析：设入射光线经玻璃折射时，入射角为i，折射角为r，射至棱镜右侧面的入射角为α，依据折射定律有sini＝nsinr①由几何关系得θ＝α＋r②当i＝0时，由①式知r＝0，α有最大值αm(如图)，由②式得θ＝αm③同时αm应小于玻璃对空气的全反射临界角，即sinαm<1n由①②③④式和题给条件可得，棱镜顶角θ的取值范围为0<θ<45°⑤答案：0<θ<45°例4解析：设此透亮体的临界角为C，依题意sinC＝1n，所以C当入射角为60°时，由n＝sin60°解得折射角：γ＝30°，即此时间线折射后射到圆弧上的C点，在C点的入射角为60°，大于临界角，会发生全反射，往后光线水平反射至圆弧上的D点并在D点发生全反射，再反射至B点，从B点第一次射出．在透亮体内的路径为：s＝3R，光在透亮体内的速度v＝cn经验的时间t＝sv＝3答案：3例5解析：设入射角为i，折射角为θ，作出光路图如图所示．因为出射光线恰好和入射光线平行，所以i＝2θ，依据折射定律有sinisinθ＝sin2θsinθ＝3，所以答案：A例6解析：“空中楼阁”是远处的景物发出的光线经过不匀称的空气时发生折射形成，A错误；拍摄玻璃橱窗内的物品