2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)（新人教版）：第十四章光

DISHISIZHANG第十四章光考情分析光的折射2022·湖北卷·T14

2022·浙江1月選考·T11

2022·江蘇卷·T122021·全國甲卷·T34(1)

2021·湖南卷·T16(2)

2021·浙江6月選考·T122019·全國卷Ⅰ·T34(2)光的折射與全反射的綜合應(yīng)用2022·全國甲卷·T34(2)

2022·全國乙卷·T34(2)

2022·遼寧卷·T52022·河北卷·T16(2)

2022·廣東卷·T16(2)

2022·重慶卷·T16(2)2022·山東卷·T7

2022·浙江6月選考·T8

2021·全國乙卷·T34(2)2021·廣東卷·T16(2)

2021·河北卷·T16(2)

2021·遼寧卷·T42020·全國卷Ⅱ·T34(2)

2020·全國卷Ⅲ·T34(2)

2020·浙江7月選考·T132019·全國卷Ⅲ·T34(2)光的干涉和衍射2022·浙江6月選考·T4

2022·山東卷·T10

2021·江蘇卷·T62021·浙江6月選考·T16

2020·山東卷·T3

2020·北京卷·T12019·北京卷·T14幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合應(yīng)用2021·湖北卷·T5

2021·北京卷·T2實(shí)驗(yàn)：測(cè)量玻璃的折射率2019·天津卷·T9(2)實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長2021·浙江6月選考·T17(2)

2019·全國卷Ⅱ·T34(2)試題情境生活實(shí)踐類全反射棱鏡、光導(dǎo)纖維、增透膜、偏振濾光片、激光等學(xué)習(xí)探究類折射定律、全反射、測(cè)量玻璃的折射率、光的干涉現(xiàn)象、光的衍射、光的偏振現(xiàn)象、用雙縫干涉測(cè)量光的波長第1講目標(biāo)要求1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.2.掌握發(fā)生全反射的條件并會(huì)用全反射的條件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算.光的折射全反射

內(nèi)容索引考點(diǎn)一折射定律折射率考點(diǎn)二全反射考點(diǎn)三光的折射和全反射的綜合應(yīng)用課時(shí)精練考點(diǎn)一折射定律折射率1.折射定律(1)內(nèi)容：如圖所示，折射光線與入射光線、法線處在

內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成

比.梳理必備知識(shí)同一平面正(2)表達(dá)式：

＝n12(n12為比例常數(shù)).2.折射率(1)定義式：n＝

.(2)計(jì)算公式：n＝

.因?yàn)関<c，所以任何介質(zhì)的折射率都

.大于11.無論是光的折射，還是反射，光路都是可逆的.(

)2.入射角越大，折射率越大.(

)3.若光從空氣射入水中，它的傳播速度一定增大.(

)4.根據(jù)n＝

可知，介質(zhì)的折射率與光在該介質(zhì)中的傳播速度成反比.(

)×√×√1.對(duì)折射率的理解(1)折射率的大小不僅反映了介質(zhì)對(duì)光的折射本領(lǐng)，也反映了光在該介質(zhì)中傳播速度的大小v＝

.(2)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān).①同一種介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大，傳播速度越小.②同一種光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同，但頻率相同.提升關(guān)鍵能力2.光路的可逆性在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的.如果讓光線逆著原來的折射光線射到界面上，光線就會(huì)逆著原來的入射光線發(fā)生折射.3.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的控制特點(diǎn)

平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)對(duì)光線的作用

通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移

通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底面偏折

圓界面的法線是過圓心的直線，光線經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折例1

(多選)如圖所示，兩細(xì)束平行的單色光a、b射向同一塊上、下表面平行的玻璃磚的上表面，最終都從玻璃磚的下表面射出.已知玻璃對(duì)單色光b的折射率較小，那么下列說法中正確的有A.a光束在玻璃磚中傳播速度比b光小B.從玻璃磚下表面射出后，兩束光不一定平行C.從玻璃磚下表面射出后，兩束光之間的距離一定增大了D.從玻璃磚下表面射出后，兩束光之間的距離可能和射入前相同√√根據(jù)光路的可逆性可知：下表面出射角等于上表面的入射角，即兩束光下表面的出射角相等，故從玻璃磚下表面射出后，兩束光仍然平行，故B錯(cuò)誤；玻璃對(duì)單色光b的折射率較小，那么光路圖如圖所示，光在介質(zhì)中的傳播速度為v＝

，因?yàn)椴Ａ?duì)單色光b的折射率較小，所以a光束在玻璃磚中傳播速度比b光小，故A正確；由于a光的折射率大，偏折程度大，從下表面射出后沿水平方向側(cè)移的距離大，故兩束光從下表面射出后，兩束光之間的距離一定增大，故C正確，D錯(cuò)誤.例2

(2021·浙江6月選考·12)用激光筆照射透明塑料制成的光盤邊緣時(shí)觀察到的現(xiàn)象如圖所示.入射點(diǎn)O和兩出射點(diǎn)P、Q恰好位于光盤邊緣等間隔的三點(diǎn)處，空氣中的四條細(xì)光束分別為入射光束a、反射光束b、出射光束c和d，已知光束a和b間的夾角為90°，則A.光盤材料的折射率n＝2B.光在光盤內(nèi)的速度為真空中光速的三分之二C.光束b、c和d的強(qiáng)度之和等于光束a的強(qiáng)度D.光束c的強(qiáng)度小于O點(diǎn)處折射光束OP的強(qiáng)度√如圖所示，由幾何關(guān)系可得入射角為i＝45°，折射角為r＝30°因?yàn)樵赒處光還有反射光線，光束b、c和d的強(qiáng)度之和小于光束a的強(qiáng)度，所以C錯(cuò)誤；光束c的強(qiáng)度與反射光束PQ強(qiáng)度之和等于折射光束OP的強(qiáng)度，所以D正確.例3

(2023·江蘇省七市調(diào)研)如圖所示，激光筆發(fā)出一束激光射向水面O點(diǎn)，經(jīng)折射后在水槽底部形成一光斑P.已知入射角α＝53°，水的折射率n＝

，真空中光速c＝3.0×108m/s，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6.(1)求激光在水中傳播的速度大小v；答案2.25×108m/s代入數(shù)據(jù)解得v＝2.25×108m/s.(2)打開出水口放水，求水放出過程中光斑P移動(dòng)的距離x與水面下降距離h的關(guān)系.打開出水口后，光路圖如圖所示設(shè)水原來深度為H，折射角為β，由幾何關(guān)系有htanα＋(H－h(huán))tanβ＝x＋Htanβ考點(diǎn)二全反射1.光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)梳理必備知識(shí)介質(zhì)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)折射率大小光速小大相對(duì)性若n甲＞n乙，則甲相對(duì)乙是

介質(zhì)若n甲＜n丙，則甲相對(duì)丙是

介質(zhì)光密光疏2.全反射(1)定義：光從

介質(zhì)射入

介質(zhì)時(shí)，當(dāng)入射角增大到某一角度，折射光線

，只剩下反射光線的現(xiàn)象.(2)條件：①光從

介質(zhì)射向

介質(zhì).②入射角

臨界角.(3)臨界角：折射角等于90°時(shí)的入射角.若光從介質(zhì)(折射率為n)射向真空或空氣時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角為C，由n＝

，得sinC＝

.介質(zhì)的折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角越

.光密光疏消失光密光疏大于或等于小3.光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維的原理是利用光的全反射(如圖).1.光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)而言的.同一種介質(zhì)，相對(duì)于其他不同的介質(zhì)，可能是光密介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì).(

)2.只要入射角足夠大，就能發(fā)生全反射.(

)3.光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，入射角大于等于臨界角時(shí)發(fā)生全反射現(xiàn)象.(

)√××提升關(guān)鍵能力分析綜合問題的基本思路(1)判斷光線是從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)還是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì).(2)判斷入射角是否大于或等于臨界角，明確是否會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象.(3)畫出反射、折射或全反射的光路圖，必要時(shí)還可應(yīng)用光路的可逆原理畫出光路圖，然后結(jié)合幾何知識(shí)推斷和求解相關(guān)問題.例4

(多選)一束光在光導(dǎo)纖維中傳播的示意圖如圖所示，光導(dǎo)纖維對(duì)該束光的折射率為n，光導(dǎo)纖維的長度為L，圖中該束光剛好在光導(dǎo)纖維與空氣的交界面處發(fā)生全反射.已知空氣對(duì)該束光的折射率為1，光在真空中傳播的速度為c，下列說法正確的是A.光導(dǎo)纖維對(duì)該束光的折射率n＞1B.光導(dǎo)纖維對(duì)該束光的折射率n＜1√√由于光發(fā)生全反射的條件之一是光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，所以光導(dǎo)纖維的折射率比空氣的折射率大，即n＞1，故A正確，B錯(cuò)誤；例5

如圖甲所示，在平靜的水面下深h處有一個(gè)點(diǎn)光源s，它發(fā)出的a、b兩種不同顏色的光，在水面上形成了一個(gè)有光線射出的圓形區(qū)域，該區(qū)域的中間為由a、b兩種單色光所構(gòu)成的圓形復(fù)色光區(qū)域，周圍為環(huán)狀區(qū)域，且為a光的顏色(如圖乙).設(shè)b光的折射率為nb，則下列說法正確的是A.在水中，a光的波長比b光小B.水對(duì)a光的折射率比b光大C.在水中，a光的傳播速度比b光小D.復(fù)色光圓形區(qū)域的面積為S＝√考點(diǎn)三光的折射和全反射的綜合應(yīng)用例6

(2022·河北卷·16(2))如圖，一個(gè)半徑為R的玻璃球，O點(diǎn)為球心.球面內(nèi)側(cè)單色點(diǎn)光源S發(fā)出的一束光在A點(diǎn)射出，出射光線AB與球直徑SC平行，θ＝30°.光在真空中的傳播速度為c.求：(1)玻璃的折射率；光路圖如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可知i1＝θ＝30°，i2＝60°(2)從S發(fā)出的光線經(jīng)多次全反射回到S點(diǎn)的最短時(shí)間.根據(jù)幾何關(guān)系可知當(dāng)θ＝45°時(shí)，即光路為圓的內(nèi)接正方形，從S發(fā)出的光線經(jīng)多次全反射回到S點(diǎn)的時(shí)間最短，例7

(2022·全國甲卷·34(2))如圖，邊長為a的正方形ABCD為一棱鏡的橫截面，M為AB邊的中點(diǎn).在截面所在的平面，一光線自M點(diǎn)射入棱鏡，入射角為60°，經(jīng)折射后在BC邊的N點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，反射光線從CD邊的P點(diǎn)射出棱鏡，求棱鏡的折射率以及P、C兩點(diǎn)之間的距離.設(shè)光線在AB面的折射角為θ，則有sin60°＝nsinθ，由題知，光線經(jīng)折射后在BC邊的N點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，四課時(shí)精練1.(2023·山東青島市檢測(cè))如圖，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，細(xì)的單色光束從柱體的O點(diǎn)(半圓的圓心)射向空氣，入射角α＝30°，產(chǎn)生的反射光束1和折射光束2恰好垂直，下列說法正確的是A.玻璃柱體對(duì)該單色光束的折射率為B.光束1和光束2的傳播速度相同C.光束1和光束2的傳播頻率相同D.無論α增加到多大，都不可能發(fā)生全發(fā)射123456789101112√基礎(chǔ)落實(shí)練123456789101112同一單色光，在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，速度不同，但頻率相同，故B錯(cuò)誤，C正確；√123456789101112123456789101112√1234567891011121234567891011124.(多選)如圖所示，一束光由空氣斜射到透明介質(zhì)球上的A點(diǎn)，入射角為i，則A.當(dāng)i足夠大時(shí)，在A點(diǎn)將發(fā)生全反射B.當(dāng)i足夠大時(shí)，光從球內(nèi)向外射出時(shí)將發(fā)生全反射C.無論i多大，在A點(diǎn)都不會(huì)發(fā)生全反射D.無論i多大，光從球內(nèi)向外射出時(shí)，都不會(huì)發(fā)生全反射123456789101112√√光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)才可能發(fā)生全反射，因此光在A點(diǎn)由空氣射入介質(zhì)球，肯定不能發(fā)生全反射.在圖中，對(duì)于球上任意一點(diǎn)，球面法線一定過球心，設(shè)r為光從A點(diǎn)射入時(shí)的折射角，123456789101112i′為光從B點(diǎn)射出時(shí)的入射角，它們?yōu)榈妊切蔚膬傻捉牵虼擞衖′＝r，即隨著i的增大，r增大，但r不能等于或大于臨界角C，故i′也不可能等于或大于臨界角，即光從B點(diǎn)射出時(shí)，也不可能發(fā)生全反射，在B點(diǎn)的反射光射向D點(diǎn)，從D點(diǎn)射出時(shí)也不會(huì)發(fā)生全反射.故選C、D.1234567891011125.如圖所示，△ABC是一直角三棱鏡的橫截面，∠A＝90°，AB長0.2m，AC長0.1m.一細(xì)光束沿平行于BC邊的方向從AB邊入射后直接射到AC邊，恰好在AC邊發(fā)生全反射，則棱鏡對(duì)該細(xì)光束的折射率為123456789101112√光路圖如圖所示1234567891011126.(2022·遼寧卷·5)完全失重時(shí)，液滴呈球形，氣泡在液體中將不會(huì)上浮.2021年12月，在中國空間站“天宮課堂”的水球光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，航天員向水球中注入空氣形成了一個(gè)內(nèi)含氣泡的水球.如圖所示，若氣泡與水球同心，在過球心O的平面內(nèi)，用單色平行光照射這一水球.下列說法正確的是A.此單色光從空氣進(jìn)入水球，頻率一定變大B.此單色光從空氣進(jìn)入水球，頻率一定變小C.若光線1在M處發(fā)生全反射，光線2在N處一定發(fā)生全反射D.若光線2在N處發(fā)生全反射，光線1在M處一定發(fā)生全反射√123456789101112光的頻率是由光源決定的，與介質(zhì)無關(guān)，故此單色光從空氣進(jìn)入水球頻率不變，A、B錯(cuò)誤；由題圖可看出光線1入射到水球的入射角小于光線2入射到水球的入射角，則光線1在水球外表面折123456789101112射后的折射角小于光線2在水球外表面折射后的折射角，設(shè)水球半徑為R、氣泡半徑為r、光線進(jìn)入水球后的折射角為α、光線進(jìn)入氣泡的入射角為θ，則可得出光線2進(jìn)入氣泡的入射角大于光線1進(jìn)入氣泡的入射角，故若光線1在M處發(fā)生全反射，則光線2在N處一定發(fā)生全反射，若光線2在N處發(fā)生全反射，光線1在M處不一定發(fā)生全反射，C正確，D錯(cuò)誤.1234567891011127.(多選)如圖所示，一束復(fù)色光沿PO方向射向一上、下表面平行的無限大的厚玻璃平面鏡的上表面，一共得到三束光Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ.則A.該復(fù)色光由三種顏色的光混合而成B.光束Ⅱ在玻璃平面鏡中的傳播速度比光束Ⅲ小C.光束Ⅱ、Ⅲ在玻璃平面鏡內(nèi)部傳播的時(shí)間不可能相同D.改變?chǔ)两乔姚?lt;90°，光束Ⅱ、Ⅲ一定始終與光束Ⅰ平行√123456789101112能力綜合練√123456789101112根據(jù)題意將光路圖補(bǔ)充完整，如圖所示，其中β為光束Ⅱ的折射角，γ為光束Ⅲ的折射角光束Ⅰ為反射光線，仍是復(fù)色光，光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率不同導(dǎo)致偏折分離，為單色光，即該復(fù)色光由兩種顏色的光混合而成，A錯(cuò)誤；123456789101112123456789101112玻璃平面鏡上、下表面平行，根據(jù)光的反射定律及光路的可逆性，改變?chǔ)两乔姚?lt;90°，光束Ⅱ、Ⅲ一定始終與光束Ⅰ平行，D正確.1234567891011128.(2022·山東卷·7)柱狀光學(xué)器件橫截面如圖所示，OP右側(cè)是以O(shè)為圓心、半徑為R的

圓，左側(cè)是直角梯形，AP長為R，AC與CO夾角45°，AC中點(diǎn)為B.a、b兩種頻率的細(xì)激光束，垂直AB面入射，器件介質(zhì)對(duì)a、b光的折射率分別為1.42、1.40.保持光的入射方向不變，入射點(diǎn)從A向B移動(dòng)過程中，能在PM面全反射后，從OM面出射的光是(不考慮三次反射以后的光)A.僅有a光

B.僅有b光C.a、b光都可以

D.a、b光都不可以√123456789101112當(dāng)兩種頻率的細(xì)激光束從A點(diǎn)垂直于AB面入射時(shí)，由幾何知識(shí)可知，激光沿直線傳播到O點(diǎn)，經(jīng)第一次反射沿半徑方向直線傳播出去，如圖甲，保持光的入射方向不變，入射點(diǎn)從A向B移動(dòng)過程中，如圖乙，可知激光沿直線傳播到CO面經(jīng)反射，射向PM面，入射點(diǎn)從A向B移動(dòng)過程中，光線傳播到PM面的入射角逐漸增大.123456789101112當(dāng)入射點(diǎn)為B點(diǎn)時(shí)，如圖丙所示，根據(jù)光的反射定律及幾何關(guān)系可知，光線傳播到PM面的P點(diǎn)，此時(shí)光線在PM面上的入射角最大，設(shè)為α，由幾何關(guān)系得α＝45°，兩種頻率的細(xì)激光束的全反射的臨界角關(guān)系為Ca<45°<Cb，故在入射光從A向B移動(dòng)過程中，a光能在PM面全反射后，從OM面射出，b光不能在PM面發(fā)生全反射，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤.123456789101112√123456789101112若沿DE方向射到AB面上的光線剛好發(fā)生全反射，則∠ADF＝30°；同理，若沿DG方向射出的光線剛好在BC面上發(fā)生全反射，則∠CDG＝30°，因此∠FDH＝30°，設(shè)D處點(diǎn)光源發(fā)出的光射入該種透明材料發(fā)生全反射的臨界角為C，則有sinC＝

，解得C＝30°.如圖所示，12345678910111210.(2022·廣東卷·16(2))一個(gè)水平放置的圓柱形罐體內(nèi)裝了一半的透明液體，液體上方是空氣，其截面如圖所示.一激光器從罐體底部P點(diǎn)沿著罐體的內(nèi)壁向上移動(dòng)，它所發(fā)出的光束始終指向圓心O點(diǎn).當(dāng)光束與豎直方123456789101112向成45°角時(shí)，恰好觀察不到從液體表面射向空氣的折射光束.已知光在空氣中的傳播速度為c，求液體的折射率n和激光在液體中的傳播速度v.當(dāng)入射角達(dá)到45°時(shí)，恰好到達(dá)臨界角C，12345678910111211.(2023·江蘇鹽城市濱海中學(xué)模擬)半徑為R的固定半圓形玻璃磚的橫截面如圖所示，O點(diǎn)為圓心，與直徑AB垂直的足夠大的光屏CD緊靠在玻璃123456789101112(1)求此玻璃磚對(duì)細(xì)光束的折射率；磚的左側(cè)，OO′與AB垂直.一細(xì)光束沿半徑方向與OO′成θ＝30°角射向O點(diǎn)，光屏CD區(qū)域出現(xiàn)兩個(gè)光斑，兩光斑間的距離為(

＋1)R.123456789101112由題意知，細(xì)光束在AB界面一部分發(fā)生反射，另一部分發(fā)生折射，設(shè)折射角為β，光路圖如圖所示，所以可知L2＝R，由幾何關(guān)系知β＝45°，(2)當(dāng)θ變?yōu)槎啻髸r(shí)，兩光斑恰好變?yōu)橐粋€(gè)？123456789101112答案45°若光屏CD上恰好只剩一個(gè)光斑，則說明該光束恰好在AB面發(fā)生全反射，即當(dāng)θ＝45°時(shí)，光屏上恰好只剩下一個(gè)光斑.123456789101112素養(yǎng)提升練123456789101112(1)潛水員在水下看到水面上的所有景物都出現(xiàn)在一個(gè)倒立的圓錐里.若海岸上A點(diǎn)恰好處在倒立圓錐的邊緣上，求潛水員下潛的深度；答案見解析123456789101112潛水員在水下看到景物示意圖如圖甲123456789101112(2)求潛水員豎直下潛過程中看不到燈塔指示燈的深度范圍.答案見解析123456789101112由題意分析，由于皮劃艇遮擋引起水下看不到燈光，光路示意圖如圖乙123456789101112DISHISIZHANG第十四章光第2講目標(biāo)要求1.知道什么是光的干涉、衍射和偏振.2.掌握雙縫干涉中出現(xiàn)亮、暗條紋的條件.3.知道發(fā)生明顯衍射的條件.光的干涉、衍射和偏振

內(nèi)容索引考點(diǎn)一光的干涉現(xiàn)象考點(diǎn)二光的衍射和偏振現(xiàn)象考點(diǎn)三幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合應(yīng)用課時(shí)精練考點(diǎn)一光的干涉現(xiàn)象光的干涉(1)定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)

條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)

條紋，且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象.(2)條件：兩束光的頻率

、相位差恒定.(3)雙縫干涉圖樣特點(diǎn)：?jiǎn)紊庹丈鋾r(shí)，形成明暗相間的等間距的干涉條紋.梳理必備知識(shí)亮暗相同1.光的顏色由光的頻率決定.(

)2.頻率不同的兩列光波不能發(fā)生干涉.(

)3.在“雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)中，雙縫的作用是使白光變成單色光.(

)4.在“雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)中，雙縫的作用是用“分光”的方法使兩列光的頻率相同.(

)√√×√1.雙縫干涉(1)條紋間距：Δx＝

λ，對(duì)同一雙縫干涉裝置，光的波長越長，干涉條紋的間距越大.(2)明暗條紋的判斷方法：如圖所示，相干光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點(diǎn)的路程差為Δr＝r2－r1.提升關(guān)鍵能力當(dāng)Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)明條紋.當(dāng)Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2，…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)暗條紋.2.薄膜干涉(1)形成原因：如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形.光照射到薄膜上時(shí)，從膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加.(2)明暗條紋的判斷方法：兩個(gè)表面反射回來的兩列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波長為λ.在P1、P2處，Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)明條紋.在Q處，Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋.(3)應(yīng)用：增透膜、檢查平面的平整度.例1

在圖示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光源S到縫S1、S2距離相等，P0為S1、S2連線的中垂線與光屏的交點(diǎn).用波長為400nm的光實(shí)驗(yàn)時(shí)，光屏中央P0處呈現(xiàn)中央亮條紋(記為第0條亮條紋)，P處呈現(xiàn)第3條亮條紋.當(dāng)改用波長為600nm的光實(shí)驗(yàn)時(shí)，P處將呈現(xiàn)A.第2條亮條紋

B.第3條亮條紋C.第2條暗條紋

D.第3條暗條紋√考向1雙縫干涉例2

(多選)圖甲是用光的干涉法來檢查物體平面平整程度的裝置，其中A為標(biāo)準(zhǔn)平板，B為待檢查的物體，C為入射光，圖乙為觀察到的干涉條紋，下列說法正確的是A.入射光C應(yīng)采用單色光B.圖乙條紋是由A的下表面反射光和B的

上表面反射光發(fā)生干涉形成的C.當(dāng)A、B之間某處距離為入射光的半波長奇數(shù)倍時(shí)，對(duì)應(yīng)條紋是暗條紋D.由圖乙條紋可知，被檢查表面上有洞狀凹陷√考向2薄膜干涉√例3

(2021·江蘇卷·6)鐵絲圈上附有肥皂膜，豎直放置時(shí)，肥皂膜上的彩色條紋上疏下密，由此推測(cè)肥皂膜前后兩個(gè)面的側(cè)視形狀應(yīng)當(dāng)是√薄膜干涉為前后兩個(gè)面反射回來的光發(fā)生干涉形成干涉條紋，當(dāng)入射光為復(fù)色光時(shí)，出現(xiàn)彩色條紋.由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度從上到下逐漸增大，從而使干涉條紋上疏下密，由于表面張力的作用，使得肥皂膜向內(nèi)凹陷，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤.考點(diǎn)二光的衍射和偏振現(xiàn)象1.光的衍射發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：只有當(dāng)障礙物或狹縫的尺寸足夠

的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯.2.光的偏振(1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿

振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都

.(2)偏振光：在

于光的傳播方向的平面上，只沿著某個(gè)

的方向振動(dòng)的光.梳理必備知識(shí)小一切方向相同垂直特定(3)偏振光的形成①讓自然光通過

形成偏振光.②讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和

，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光.(4)偏振光的應(yīng)用：加偏振濾光片的照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等.(5)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種

波.偏振片折射橫1.陽光下茂密的樹林中，地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的.(

)2.泊松亮斑是光的衍射形成的.(

)3.光遇到障礙物時(shí)都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象.(

)4.自然光是偏振光.(

)×√×√提升關(guān)鍵能力1.單縫衍射與雙縫干涉的比較

單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰亮條紋間距不等各相鄰亮(暗)條紋等間距亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相同相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，都屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋2.光的干涉和衍射的本質(zhì)從本質(zhì)上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理，光的干涉和衍射都屬于光波的疊加，干涉是從單縫通過兩列頻率相同的光在屏上疊加形成的，衍射是由來自單縫上不同位置的光在屏上疊加形成的.例4

如圖所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍(lán)光各自通過同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋).在下面的4幅圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是A.紅黃藍(lán)紫

B.紅紫藍(lán)黃C.藍(lán)紫紅黃

D.藍(lán)黃紅紫√考向1單縫衍射與雙縫干涉的比較雙縫干涉條紋是等間距的，而單縫衍射條紋除中央亮條紋最寬、最亮之外，兩側(cè)條紋亮度、寬度都逐漸減小，因此1、3為雙縫干涉條紋，2、4為單縫衍射條紋.相鄰亮條紋間距Δx＝

λ，紅光波長比藍(lán)光波長長，則紅光干涉條紋間距大于藍(lán)光干涉條紋間距，即1、3分別對(duì)應(yīng)紅光和藍(lán)光.而在單縫衍射中，當(dāng)單縫寬度一定時(shí)，波長越長，衍射越明顯，即中央條紋越寬越亮，黃光波長比紫光波長長，即2、4分別對(duì)應(yīng)紫光和黃光.綜上所述，1、2、3、4四幅圖中亮條紋的顏色依次是：紅、紫、藍(lán)、黃，B正確.例5

奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一個(gè)重要指標(biāo)，可以用“旋光法”來測(cè)量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量.偏振光通過糖的水溶液后，偏振方向會(huì)相對(duì)于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α的值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將α的測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測(cè)樣品的含糖量了.如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動(dòng)B，使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，然后將被測(cè)樣品P置于A、B之間.考向2光的偏振(1)偏振片A的作用是____________________.(2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種_______.把自然光變成偏振光橫波自然光通過偏振片后變?yōu)槠窆?，故A的作用是把自然光變成偏振光.偏振現(xiàn)象證明光是一種橫波.(3)以下說法中正確的是________.A.到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)減弱B.到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會(huì)減弱C.將偏振片B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使

得O處光強(qiáng)度最強(qiáng)，偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于αD.將偏振片A轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最強(qiáng)，偏振片A轉(zhuǎn)過的角度

等于αACD偏振片只能讓一定偏振方向的光通過，沒有樣品時(shí)，要使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，偏振片A、B的透光方向應(yīng)相同；當(dāng)放入樣品時(shí)，由于樣品的“旋光度”是α，即偏振方向不再與B的透光方向平行，到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)減弱，A正確，B錯(cuò)誤；偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于α，并使偏振片B的透振方向與偏振光的偏振方向平行時(shí)，光到達(dá)O處的強(qiáng)度將再次最大，C正確；同理，D正確.考點(diǎn)三幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合應(yīng)用例6

如圖所示，不同波長的兩單色光a、b沿同一方向從空氣射向半圓形玻璃磚，入射點(diǎn)O在直徑的邊緣，折射光線分別為OA、OB，則A.a單色光的頻率比b單色光的頻率小B.當(dāng)a、b兩束光由玻璃射向空氣中，a光臨界角比b光

臨界角大C.在玻璃磚中a單色光從O到A的傳播時(shí)間不等于b單

色光從O到B的傳播時(shí)間D.用a、b兩束光在相同條件下做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光產(chǎn)生的干涉條紋間

距比b光小√因?yàn)閍光的偏折程度大于b光，所以根據(jù)折射定律得知：玻璃對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率，所以a單色光的頻率比b單色光的頻率大，故A錯(cuò)誤；根據(jù)全反射臨界角公式sinC＝

，可知，a光的折射率大，則a光的臨界角小于b光的臨界角，故B錯(cuò)誤；對(duì)于任一光束研究：設(shè)入射角為i，折射角為r，玻璃磚的半徑為R，根據(jù)折射率大，頻率高，波長短，可知a光的折射率大于b光的折射率，則a光在真空中的波長小于b光在真空中的波長，根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式，可知a光產(chǎn)生的干涉條紋間距比b光小，故D正確.例7

如圖所示，截面為等腰直角三角形ABC的玻璃磚，∠B＝90°，

一束頻率為f＝6×1014Hz的光線從AB面中點(diǎn)處垂直射入棱鏡，在AC面發(fā)生全反射，從BC面射出后，進(jìn)入雙縫干涉裝置.已知AC長度L＝0.3m，雙縫間距d＝0.2mm，光屏與雙縫間距離l＝1.0m，光在真空中的傳播速度為c＝3.0×108m/s.求：(1)玻璃磚對(duì)該光線的折射率的最小值n；(2)光線在玻璃磚中傳播的最短時(shí)間t；答案1×10－9s由幾何關(guān)系可知，光線在玻璃磚中傳播距離代入數(shù)據(jù)解得最短時(shí)間t＝1×10－9s(3)光屏上相鄰亮條紋的間距Δx.答案2.5mm聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得Δx＝2.5mm.四課時(shí)精練1.下列有關(guān)光學(xué)現(xiàn)象說法中正確的是A.甲中荷葉上的露珠顯得特別“明亮”是由于水珠將光線會(huì)聚而形成的B.乙中將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中的雙縫間距調(diào)小，則干涉條紋間距變小C.丙中用加有偏振濾光片的相機(jī)拍照，可以拍攝清楚汽車內(nèi)部的情景D.丁中肥皂膜在陽光下呈現(xiàn)彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象123456789101112√基礎(chǔ)落實(shí)練123456789101112題圖甲中荷葉上的露珠顯得特別“明亮”是由于水珠對(duì)光線的全反射形成的，故A錯(cuò)誤；在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，條紋間距Δx＝

λ，若將雙縫間距d調(diào)小，則條紋間距Δx變大，故B錯(cuò)誤；在照相機(jī)鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝汽車內(nèi)部情景，濾去了汽車外玻璃的反射光，使景象清晰，故C正確；123456789101112肥皂膜表面可看到彩色條紋，是因?yàn)榉试砟さ那昂髢擅娣瓷浠貋淼膬闪泄獍l(fā)生干涉時(shí)形成的，故D錯(cuò)誤.2.(2019·北京卷·14)利用圖示的裝置(示意圖)，觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光屏上得到如圖中甲和乙兩種圖樣.下列關(guān)于P處放置的光學(xué)元件說法正確的是A.甲對(duì)應(yīng)單縫，乙對(duì)應(yīng)雙縫B.甲對(duì)應(yīng)雙縫，乙對(duì)應(yīng)單縫C.都是單縫，甲對(duì)應(yīng)的縫寬較大D.都是雙縫，甲對(duì)應(yīng)的雙縫間距較大√123456789101112123456789101112由題圖中給出的甲、乙兩種圖樣可知，甲是單縫衍射的圖樣，乙是雙縫干涉的圖樣，A項(xiàng)正確，B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤.3.(多選)(2023·河北張家口市模擬)通過如圖甲所示的裝置可研究光的干涉和衍射現(xiàn)象.從光源發(fā)出的光經(jīng)過一縫板，在縫板后有一裝有感光元件的光屏，通過信號(hào)轉(zhuǎn)換，可在電腦上看到屏上的光強(qiáng)分布情況.圖乙分別顯示出A光和B光通過同一縫板得到的光強(qiáng)分布情況.下列有關(guān)A、B兩種色光的說法正確的有A.光通過的可能是縫板上的單縫B.A光的波長比B光的波長長C.A光在玻璃中的傳播速度大于B光在玻璃中

的傳播速度D.A光比B光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象√123456789101112√√123456789101112從光的強(qiáng)度分布可以看出，光屏上的光是等間距、等亮度的，所以是光通過雙縫產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；由題圖乙可看出，A光的條紋間距大于B光的，由Δx＝

λ可知，A光的波長大于B光的波長，B正確；A光的頻率小于B光的頻率，則玻璃對(duì)A光的折射率小于對(duì)B光的折射率，所以A光在玻璃中的傳播速度大于B光在玻璃中的傳播速度，C正確；由于A光的波長較長，所以更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，D正確.4.(2023·江蘇海安市檢測(cè))如圖所示，a、b兩束不同單色光相互平行，從平行玻璃磚PQ表面入射，從MN面出射時(shí)變?yōu)橐皇鈉，則下列說法正確的是A.a、b中有一束光在MN面發(fā)生了全發(fā)射B.在玻璃中a光傳播速度大于b光的傳播速度C.在同一個(gè)雙縫干涉裝置中，a光干涉條紋間距較大D.減小玻璃磚的厚度，光從MN面出射時(shí)變?yōu)閮墒叫泄?23456789101112√根據(jù)光路的可逆性原理可知，對(duì)于平行玻璃磚界面來說，能夠射進(jìn)玻璃磚的光線，在另一個(gè)界面絕對(duì)不會(huì)發(fā)生全反射，因此無論是a光線還是b光線，都不可能在MN面發(fā)生全反射現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；123456789101112畫出光路圖如圖甲所示，根據(jù)折射定律有sini＝nasinia，sini＝nbsinib，由圖可知ib>ia，則nb<na，根據(jù)波速與折射率的關(guān)系有n＝

，則vb>va，B錯(cuò)誤；由波長與折射率的關(guān)系可知λb>λa，根據(jù)干涉條紋間距公式Δx＝

λ，則Δxb>Δxa，C錯(cuò)誤；如圖乙所示減小玻璃磚的厚度，下邊界變?yōu)镸′N′，則出射時(shí)變?yōu)閮墒叫泄猓珼正確.1234567891011125.(2023·浙江紹興市模擬)如圖所示，把一個(gè)底角很小的圓錐玻璃體倒置(上表面為圓形平面，縱截面為等腰三角形)緊挨玻璃體下放有一平整矩形玻璃磚，它和圓錐玻璃體間有一層薄空氣膜.現(xiàn)用紅色光垂直于上表面照射，從裝置的正上方向下觀察，可以看到A.一系列不等間距的三角形條紋B.一系列明暗相間的等間距圓形條紋C.若將紅光換成白光，則看到黑白相間的條紋D.若將紅光換成紫光，則看到的亮條紋數(shù)將變少123456789101112√由于截面是等腰三角形，從圓心向外，經(jīng)過相同的寬度空氣膜厚度增加量相同，根據(jù)光的干涉原理，從裝置的正上方向下觀察，可以看到一系列明暗相間的等間距圓形條紋，A錯(cuò)誤，B正確；若將紅光換成白光，則看到明暗相間的彩色條紋，C錯(cuò)誤；由于紅光的波長比紫光的長，若將紅光換成紫光，則條紋間距減小，看到的亮條紋數(shù)將增多，D錯(cuò)誤.1234567891011126.(2021·湖北卷·5)如圖所示，由波長為λ1和λ2的單色光組成的一束復(fù)色光，經(jīng)半反半透鏡后分成透射光和反射光.透射光經(jīng)擴(kuò)束器后垂直照射到雙縫上并在屏上形成干涉條紋.O是兩單色光中央亮條紋的中心位置，P1和P2分別是波長為λ1和λ2的光形成的距離O點(diǎn)最近的亮條紋中心位置.反射光入射到三棱鏡一側(cè)面上，從另一側(cè)面M和N位置出射，則A.λ1<λ2，M是波長為λ1的光出射位置B.λ1<λ2，N是波長為λ1的光出射位置C.λ1>λ2，M是波長為λ1的光出射位置D.λ1>λ2，N是波長為λ1的光出射位置√123456789101112由雙縫干涉條紋間距公式Δx＝

可知，當(dāng)兩種色光通過同一雙縫干涉裝置時(shí)，波長越長相鄰兩亮條紋間距越寬，由屏上亮條紋的位置可知λ1>λ2，反射光經(jīng)過123456789101112三棱鏡后分成兩束色光，由題圖可知從N位置出射的光的折射角大，又由折射定律可知，入射角相同時(shí)，折射率越小的色光折射角越大，由于λ1>λ2，則n1<n2，所以N是波長為λ1的光出射位置，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤.7.(多選)(2022·山東卷·10)某同學(xué)采用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象，狹縫S1、S2的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為L.同一單色光垂直照射狹縫，實(shí)驗(yàn)中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣.123456789101112能力綜合練下列描述正確的是A.圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通

過狹縫時(shí)，也發(fā)生了衍射B.遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，

其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度

增大C.照射兩條狹縫時(shí)，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心

間距增大D.照射兩條狹縫時(shí)，若光從狹縫S1、S2到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長的奇

數(shù)倍，P點(diǎn)處一定是暗條紋√123456789101112√√123456789101112題圖乙中間部分為等間距條紋，所以題圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過狹縫時(shí)，同時(shí)也發(fā)生衍射，故A正確；狹縫越小，衍射范圍越大，衍射條紋越寬，遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，則衍射現(xiàn)象減弱，題圖丙中亮條紋寬度減小，故B錯(cuò)誤；根據(jù)條紋間距公式有Δx＝

λ，則照射兩條狹縫時(shí)，增加L，其他條件不變，題圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大，故C正確；123456789101112照射兩條狹縫時(shí)，若光從狹縫S1、S2到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點(diǎn)處一定是暗條紋，故D正確.1234567891011128.(2023·遼寧省模擬)隨著科技的發(fā)展，夜視技術(shù)越來越成熟.一切物體都可以產(chǎn)生紅外線，即使在漆黑的夜里“紅外監(jiān)控”“紅外攝影”也能將目標(biāo)觀察得清清楚楚.為了使圖像清晰，通常在紅外攝像頭的鏡頭表面鍍一層膜，下列說法正確的是A.鍍膜的目的是盡可能讓入射的紅外線反射B.鍍膜的目的是盡可能讓入射的所有光均能透射C.鍍膜的厚度應(yīng)該是紅外線在薄膜中波長的四分之一D.鍍膜的厚度應(yīng)該是紅外線在薄膜中波長的二分之一√123456789101112鍍膜的目的是盡可能讓紅外線能夠透射，而讓紅外線之外的光反射，從而使紅外線圖像更加清晰，故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)紅外線在薄膜前、后表面的反射光恰好干涉減弱時(shí)，反射光最弱，透射光最強(qiáng)，根據(jù)干涉相消的規(guī)律可知，此時(shí)紅外線在薄膜前、后表面反射光的光程差應(yīng)為半波長的奇數(shù)倍，而為了盡可能增加光的透射程度，鍍膜的厚度應(yīng)該取最薄的值，即紅外線在薄膜中波長的四分之一，故C正確，D錯(cuò)誤.9.(2023·福建龍巖市質(zhì)檢)如圖所示，把一矩形均勻薄玻璃板ABCD壓在另一個(gè)矩形平行玻璃板上，一端用薄片墊起，將紅單色光從上方射入，這時(shí)可以看到明暗相間的條紋，下列關(guān)于這些條紋的說法中正確的是A.條紋方向與AB邊平行B.條紋間距不是均勻的，越靠近BC邊條紋間距越大C.減小薄片的厚度，條紋間距變小D.將紅單色光換為藍(lán)單色光照射，則條紋間距變小123456789101112√123456789101112因?yàn)閮刹Ａчg形成的空氣膜厚度均勻變化，因此條紋是等間距的，故B錯(cuò)誤；減小薄片厚度，條紋間距將增大，故C錯(cuò)誤；將紅光換成藍(lán)光照射，入射光波長減小，條紋間距將減小，故D正確.薄膜干涉的光程差Δs＝2d(d為薄膜厚度)，厚度相同處產(chǎn)生的條紋明暗情況相同，因此條紋應(yīng)與BC邊平行，故A錯(cuò)誤；10.(2021·山東卷·7)用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋.下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標(biāo)x的變化圖像，可能正確的是123456789101112√11.單縫衍射實(shí)驗(yàn)中所產(chǎn)生圖樣的中央亮條紋寬度的一半與單縫寬度、光的波長、縫屏距離的關(guān)系，和雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中所產(chǎn)生圖樣的相鄰兩亮條紋間距與雙縫間距、光的波長、縫屏距離的關(guān)系相同.利用單縫衍射實(shí)驗(yàn)可以測(cè)量金屬的線膨脹系數(shù)，線膨脹系數(shù)是表征物體受熱時(shí)長度增加程度的物理量.如圖是實(shí)驗(yàn)的示意圖，擋光片A固定，擋光片B放置在待測(cè)金屬棒上端，A、B間形成平直的狹縫，激光通過123456789101112素養(yǎng)提升練狹縫，在光屏上形成衍射圖樣.溫度升高，金屬棒膨脹使得狹縫寬度發(fā)生變化，衍射圖樣也隨之發(fā)生變化.在激光波長已知的情況下，通過測(cè)量縫屏距離和中央亮條紋寬度，可算出狹縫寬度及變化，進(jìn)而計(jì)算出金屬的線膨脹系數(shù).下列說法正確的是A.使用激光波長越短，其他實(shí)驗(yàn)條件不變，中央

亮條紋越寬B.相同實(shí)驗(yàn)條件下，金屬的膨脹量越大，中央亮

條紋越窄C.相同實(shí)驗(yàn)條件下，中央亮條紋寬度變化越大，說明金屬膨脹量越大D.狹縫到光屏距離越大，其他實(shí)驗(yàn)條件相同，測(cè)得金屬的線膨脹系數(shù)越大123456789101112√123456789101112相同實(shí)驗(yàn)條件下，金屬的膨脹量越大，則單縫距離d越小，中央亮條紋越寬，B錯(cuò)誤；123456789101112相同實(shí)驗(yàn)條件下，中央亮條紋寬度變化越大，說明單縫的距離d變化大，即金屬膨脹量越大，C正確；金屬的線膨脹系數(shù)屬于金屬的特有屬性，與實(shí)驗(yàn)裝置無關(guān)，D錯(cuò)誤.12345678910111212.某一質(zhì)檢部門為檢測(cè)一批礦泉水的質(zhì)量，利用干涉原理測(cè)定礦泉水的折射率.方法是將待測(cè)礦泉水填充到特制容器中，放置在雙縫與熒光屏之間(之前為真空)，如圖所示，特制容器未畫出，通過對(duì)比填充后的干涉條紋間距x2和填充前的干涉條紋間距x1就可以計(jì)算出該礦泉水的折射率.單縫S0、雙縫中點(diǎn)O、屏上的P0點(diǎn)均位于雙縫S1和S2的中垂線上，屏上P點(diǎn)處是P0上方的第3條亮條紋(不包括P0點(diǎn)處的亮條紋)的中心.已知入射光在真空中的波長為λ，真空中的光速為c，雙縫S1與S2之間的距離為d，雙縫到屏的距離為L，123456789101112則下列說法正確的是√123456789101112第三條亮條紋對(duì)應(yīng)路程差s＝3λ，但光在介質(zhì)中的傳播速度小于c，故A錯(cuò)誤；DISHISIZHANG第十四章光實(shí)驗(yàn)十三目標(biāo)要求1.掌握測(cè)量折射率的原理及方法.2.會(huì)用插針法測(cè)量玻璃的折射率.測(cè)量玻璃的折射率

實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)二探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課時(shí)精練內(nèi)容索引一實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備n＝

或n＝

計(jì)算出玻璃的折射率.1.實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，當(dāng)光線AO以一定的入射角θ1透過一塊兩面平行的玻璃磚時(shí)，通過插針法找出跟入射光線AO對(duì)應(yīng)的出射光線O′B，從而畫出光從空氣射入玻璃后的折射光線OO′，求出折射角θ2，再根據(jù)2.實(shí)驗(yàn)器材木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆.3.實(shí)驗(yàn)步驟(1)用圖釘把白紙固定在木板上.(2)在白紙上畫一條直線aa′，并取aa′上的一點(diǎn)O為入射點(diǎn)，作過O點(diǎn)的法線MM′.(3)畫出線段AO作為入射光線，并在AO上插上P1、P2兩根大頭針.(4)在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚的一條長邊與直線aa′對(duì)齊，并畫出另一條長邊的對(duì)齊線bb′.(5)眼睛在bb′的一側(cè)透過玻璃磚觀察兩個(gè)大頭針并調(diào)整視線方向，使P1的像被P2的像擋住，然后在眼睛這一側(cè)插上大頭針P3，使P3擋住_____________，再插上P4，使P4擋住

.(6)移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針P3、P4的針孔位置確定出射光線O′B及出射點(diǎn)O′，連接O、O′得到線段OO′.(7)用量角器測(cè)量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.(8)改變?nèi)肷浣?，重?fù)實(shí)驗(yàn).P1、P2的像P1、P2的像和P34.數(shù)據(jù)分析(1)計(jì)算法用量角器測(cè)量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.算出不同入射角時(shí)的

，并取平均值.(2)圖像法改變不同的入射角θ1，測(cè)出不同的折射角θ2，作sinθ1－sinθ2的圖像，由n＝

可知圖像應(yīng)是過原點(diǎn)的直線，如圖所示，其

為折射率.斜率5.注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1和P2之間、P3和P4之間、P2與O、P3與O′之間距離要稍大一些.(2)入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°).(3)操作時(shí)手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面，也不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線.(4)實(shí)驗(yàn)過程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變.(5)玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5cm以上，若寬度太小，則測(cè)量誤差較大.考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)例1

某小組做測(cè)量玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規(guī)，筆，白紙.(1)下列哪些措施能夠提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度______.A.選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚B.選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚C.選用粗的大頭針完成實(shí)驗(yàn)D.插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些AD為了使作圖誤差更小，應(yīng)選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚，A正確；根據(jù)折射定律可知，如果兩個(gè)光學(xué)面不平行，不影響入射角與折射角的值，所以對(duì)折射率的測(cè)定結(jié)果不產(chǎn)生影響，B錯(cuò)誤；為了準(zhǔn)確測(cè)量光路圖，應(yīng)選用較細(xì)的大頭針來完成實(shí)驗(yàn)，選用粗的大頭針完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，容易出現(xiàn)觀察誤差，使光線實(shí)際并不平行，C錯(cuò)誤；插在玻璃磚同側(cè)的大頭針之間的距離應(yīng)適當(dāng)大些，引起的角度誤差會(huì)減小，D正確.(2)該小組用同一套器材完成了四次實(shí)驗(yàn)，記錄的玻璃磚界線和四個(gè)大頭針扎下的孔洞如圖所示，其中實(shí)驗(yàn)操作正確的是_____.D由題圖可知，選用的玻璃磚兩光學(xué)表面平行，則入射光線應(yīng)與出射光線平行，B、C錯(cuò)誤；又光線在玻璃磚中與法線的夾角應(yīng)小于光線在空氣中與法線的夾角，A錯(cuò)誤，D正確.(3)該小組選取了操作正確的實(shí)驗(yàn)記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點(diǎn)O為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于A、B點(diǎn)，再過A、B點(diǎn)作法線NN′的垂線，垂足分別為C、D點(diǎn)，如圖甲所示，則玻璃的折射率n＝______.(用圖中線段的字母表示)(4)在用插針法測(cè)量玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙兩位同學(xué)在紙上畫出的界面aa′、bb′與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖乙中①、②所示，其中甲同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚.他們的其他操作均正確，且均以aa′、bb′為界面畫光路圖.則甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比______(填“偏大”“偏小”或“不變”)；乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比_______(填“偏大”“偏小”或“不變”).偏小不變用題圖②測(cè)折射率時(shí)，只要操作正確，折射率的測(cè)量值與玻璃磚形狀無關(guān)，故乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比不變.如圖，甲同學(xué)在測(cè)定折射率時(shí)，作出的折射光線如圖中虛線所示，實(shí)線表示實(shí)際光線，可見折射角偏大，則由折射定律n＝

可知，折射率n偏小.例2

用圓弧狀玻璃磚做測(cè)量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1和P2的像，P4擋住P3以及P1和P2的像，在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓，如圖甲所示，其中O為兩圓弧圓心，圖中已畫出經(jīng)P1、P2點(diǎn)的入射光線.(1)在圖甲上補(bǔ)畫出所需的光路.(2)為了測(cè)出玻璃的折射率，需要測(cè)量入射角和折射角，請(qǐng)?jiān)趫D甲中的AB分界面上標(biāo)出這兩個(gè)角，分別用i和r表示.答案

(1)(2)見解析圖連接P1、P2表示入射光線，連接P3、P4表示出射光線，連接兩光線與玻璃磚的交點(diǎn)，即為折射光線，測(cè)量的入射角i、折射角r及光路圖如圖所示.(3)為了保證在光線從弧面CD上射出，實(shí)驗(yàn)過程中，光線在弧面AB的入射角應(yīng)適當(dāng)_________(選填“小一些”“無所謂”或“大一些”).小一些為防止光線在弧面CD發(fā)生全反射，光線在弧面AB的入射角應(yīng)適當(dāng)小一些.(4)多次改變?nèi)肷浣?，測(cè)得幾組入射角和折射角，根據(jù)測(cè)得的入射角和折射角的正弦值，畫出了如圖乙所示的圖像，由圖像可知該玻璃的折射率n＝______.1.5考點(diǎn)二探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)例3

(2023·江蘇淮安市模擬)某同學(xué)用半圓柱玻璃磚做測(cè)量玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)，他的操作步驟如下：A.用毫米刻度尺量出半圓柱玻璃磚的直徑d，算出半

徑r＝

，然后確定圓心的位置，記在玻璃磚上；B.在白紙上畫一條直線作為入射光線，并在入射光線

上插兩枚大頭針P1和P2；C.讓入射光線與玻璃磚的直徑垂直，入射光線經(jīng)過圓心O；D.以圓心O為軸，緩慢逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚，同時(shí)調(diào)整視線方向，直到從

AB下方恰好看不到P2和P1的像，然后沿半圓柱玻璃磚直徑畫一條直線

AB，并作出光路圖，如圖所示.(1)看不到P2和P1的像是因?yàn)榘l(fā)生了________；全反射看不到P2和P1的像是由于光線在AB面上發(fā)生了全反射.(2)只使用毫米刻度尺，還需要測(cè)量______(選填“OD”或“CD”)的長度，記作l；(3)玻璃磚折射率的表達(dá)式n＝______.CD例4

(2023·河南平頂山市龍河實(shí)驗(yàn)高級(jí)中學(xué)模擬)實(shí)驗(yàn)室有一塊長方體透明介質(zhì)，截面如圖中ABCD所示.AB的長度為l1，AD的長度為l2，且AB和AD邊透光，而BC和CD邊不透光，且射到這兩個(gè)邊的光線均被全部吸收.現(xiàn)讓一平行光束以入射角θ1射到AB面上，經(jīng)折射后AD面上有光線射出，甲、乙兩同學(xué)分別用不同方法測(cè)量該長方體介質(zhì)的折射率.(1)甲同學(xué)的做法是：保持射到AB面上光線的入射角不變，用遮光板由A點(diǎn)沿AB緩慢推進(jìn)，遮光板前端推到P時(shí)，AD面上恰好無光線射出，測(cè)得AP的長度為l3，則長方體介質(zhì)的折射率可表示為n＝______________；(2)乙同學(xué)的做法是：緩慢調(diào)節(jié)射到AB上光線的入射角，使AD面恰好無光線射出，測(cè)得此時(shí)射到AB面上光線的入射角為θ2，則長方體介質(zhì)的折射率可表示為n＝____________；射到AB面上的光線的入射角為θ2時(shí)，在AD面上發(fā)生全反射，說明在AD面上的入射角等于臨界角，設(shè)在AB面上的折射角為r2，(3)θ1和θ2的關(guān)系為：θ1___θ2(填“<”“>”或“＝”).>設(shè)在AB面上的折射角為r，由幾何關(guān)系可知在AD面上的入射角為i＝90°－r，在AB面上的折射角越小，則在AB面上的入射角越小，在AD面上的入射角越大，越容易發(fā)生全反射，則有θ1>θ2.四課時(shí)精練1.在“測(cè)量玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)經(jīng)正確操作后插好了4枚大頭針，如圖甲所示.1234(1)下列說法正確的是____；A.入射角越大，誤差越小B.在白紙上放好玻璃磚后，用鉛筆貼

著光學(xué)面畫出界面C.實(shí)驗(yàn)時(shí)既可用量角器，也可用圓規(guī)

和直尺等工具進(jìn)行測(cè)量D.判斷像與大頭針是否在同一直線時(shí)，

應(yīng)該觀察大頭針的頭部C51234入射角盡量大些，折射角也會(huì)大些，折射現(xiàn)象較明顯，角度的相對(duì)誤差會(huì)減小，但要注意并不是入射角越大越好，應(yīng)適度，故A錯(cuò)誤；為了防止弄臟玻璃磚，不能用鉛筆貼著光學(xué)面畫出界面，故B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)角度時(shí)既可用量角器，也可用圓規(guī)和直尺等工具進(jìn)行測(cè)量，故C正確；判斷像與針是否在同一直線時(shí)，應(yīng)該觀察大頭針的整個(gè)部分，不能只觀察其頭部，故D錯(cuò)誤.5(2)請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出完整的光路圖；1234答案見解析圖51234光路圖如圖所示5(3)對(duì)你畫出的光路圖進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，求得該玻璃磚的折射率n＝______(保留3位有效數(shù)字)；12341.5751234由圖可知，取小方格的邊長為單位長度，5(4)為了觀測(cè)光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象，某同學(xué)做了兩次實(shí)驗(yàn)，經(jīng)正確操作后插好了8枚大頭針，如圖丙所示.圖丙中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針，其對(duì)應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是P3和____(選填“A”或“B”).1234A51234光線經(jīng)由P1P2射入后光路圖如圖所示第一次折射時(shí)入射角大于折射角，第二次是從玻璃磚射向空氣，折射角要大于入射角，出射光線要遠(yuǎn)離法線，由圖可知經(jīng)P3A的出射光線符合事實(shí)，而經(jīng)P3B的出射光線靠近法線不符合事實(shí).故對(duì)應(yīng)的出射光線上的2枚大頭針是P3和A.52.某同學(xué)在利用“插針法”測(cè)量一塊紅色直角三角形玻璃磚的折射率時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于玻璃的顏色較深，在另一側(cè)很難觀測(cè)到對(duì)側(cè)所插的針.他想到可以用實(shí)驗(yàn)室的紅色激光器來完成實(shí)驗(yàn).如圖所示，他在木板上固定好白紙，放好玻璃磚，正確作出了界面MN、MP、NP，然后讓很細(xì)的激光平行于木板從玻璃磚的上界面MN入射.1234(1)由于激光很強(qiáng)，不能用眼睛直接觀測(cè)，該同學(xué)通過在木板上插入被激光照亮的針來確定激光光路，正確的插針順序應(yīng)是____.A.P1、P2、P3、P4 B.P4、P3、P2、P1C.P1、P2、P4、P3 D.P4、P3、P1、P2B51234四根針應(yīng)該先插光路后面的針，否則光被擋住，后面的針無法確定位置，故正確的插針順序應(yīng)是P4、P3、P2、P1.5(2)若P1P2與MN垂直，用量角器量得圖中的θ1＝60°，θ2＝30°，則玻璃的折射率為____.1234A5(3)若激光器正常發(fā)光，平行木板從玻璃磚NP界面垂直射入玻璃磚，如圖中虛線箭頭所示.該同學(xué)發(fā)現(xiàn)在MP一側(cè)始終找不到出射光線，則原因是_____________________________；該同學(xué)在MP一側(cè)沒有找到出射光，1234線但在MN一側(cè)找到了出射光線，他依然用被激光照亮的針確定了激光在MN一側(cè)的出射光線和NP一側(cè)的入射光線，則測(cè)量后他____(選填“能”或“不能”)計(jì)算出玻璃的折射率.激光在MP界面上發(fā)生了全反射能51234入射光線與NP相垂直，在MP一側(cè)沒有找到出射光線，說明光線在MP上發(fā)生了全反射，根據(jù)幾何關(guān)系可以求出光線在MN面上的入射角，由插針法得出折射角，從而由折射率公式可以計(jì)算出折射率.53.某小組用“插針法”測(cè)平行玻璃磚的折射率，如圖已確定好入射方向，AO與玻璃磚界面aa′的夾角為α，插了兩枚大頭針P1和P2,1、2、3、4分別是四條直線.1234(1)在bb′側(cè)調(diào)整觀察視線，另兩枚大頭針P3和P4可能插在____線上(選填“1”“2”“3”或“4”)；251234由折射定律知，光線通過平行玻璃磚后向一側(cè)發(fā)生側(cè)移，由于光線在上表面折射時(shí)，折射角小于入射角，則出射光線向左側(cè)偏移，即可能在2上.5(2)實(shí)驗(yàn)中畫出入射點(diǎn)與出射點(diǎn)的連線，并測(cè)得連線與玻璃磚界面aa′的夾角為β，則玻璃磚的折射率n＝________；12345(3)若描出玻璃磚兩邊界線aa′、bb′后，不小心將玻璃磚沿OA方向平移了一些再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則折射率的測(cè)量值將______(選填“偏大”“不變”或“偏小”).1234不變54.如圖所示，某同學(xué)為了測(cè)量截面為正三角形的三棱鏡玻璃折射率，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的左側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的右側(cè)觀察到P1的像和P2的像，當(dāng)P1的像恰好被P2的像擋住時(shí)，插上大頭針P3和P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像.在紙上標(biāo)出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖所示.(1)畫出對(duì)應(yīng)的光路.1234答案見解析圖51234畫出光路圖如圖所示.5(2)為了測(cè)出三棱鏡玻璃材料的折射率，若以AB作為分界面，需要測(cè)量的量是__________和__________，在圖上標(biāo)出它們.1234入射角θ1折射角θ2答案見解析圖51234為了測(cè)出三棱鏡玻璃材料的折射率，若以AB作為分界面，根據(jù)折射定律可知，需要測(cè)量的量是入射角θ1、折射角θ2，位置如圖所示.5(3)三棱鏡玻璃材料折射率的計(jì)算公式是n＝________.12345(4)若在測(cè)量過程中，放置三棱鏡的位置發(fā)生了微小的平移(移至圖中的虛線位置且底邊仍重合)，則以AB作為分界面，三棱鏡玻璃材料的折射率的測(cè)量值______(選填“大于”“小于”或“等于”)真實(shí)值.1234大于51234在測(cè)量過程中，放置三棱鏡的位置發(fā)生了微小的平移，以AB作為分界面，入射角θ1與三棱鏡平移后的實(shí)際入射角相等，但折射角θ2變小，即三棱鏡玻璃材料折射率的測(cè)量值大于三棱鏡玻璃材料折射率的真實(shí)值.55.小明同學(xué)為探究光的折射定律設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，在玻璃水槽中豎直放置的光屏由E和F兩個(gè)半圓形光屏組成，其豎直方向的直徑NOM為兩半圓屏的分界線，其中半圓形光屏F可繞直徑NOM