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(共54張PPT)
復習任務群一
現代文閱讀Ⅰ
把握共性之“新”　打通應考之“脈”
第四章 光
章末綜合提升
鞏固層·知識整合
提升層·主題探究
主題1　思想方法——可逆思想
可逆思想是物理教學和學習中的非常重要的思想，即逆著事物發展規律的順序去分析，對于解決問題有時會有意想不到的效果。本章光的傳播中光路是可逆的，也體現了這一思想，當光線逆著原來的反射光線(或折射光線)的方向射到介質界面時，必會逆著原來的入射方向反射(或折射)出去。
【典例1】　如圖所示，一束復色光照射到平行玻璃磚的上表面，經玻璃磚下表面射出后分為a、b兩束光，下列說法正確的是(　　)
A．a光的頻率小于b光的頻率
B．a、b一定是平行光線
C．a光的波長大于b光的波長
D．若增大入射角δ，a光先發生全反射
√
章末綜合提升
鞏固層
提升層
章末綜合測評
B　[光從空氣斜射入玻璃磚中，在玻璃磚上表面發生折射時，a光折射角小，根據折射定律可知，玻璃磚對a光的折射率較大，則a光的頻率大，波長小，故A、C錯誤；玻璃磚上、下表面平行，光線在上表面的折射角等于在下表面的入射角，根據折射定律知，光線在下表面的折射角等于在上表面的入射角，因此下表面的兩束折射光都與上表面的入射光平行，故a、b一定是平行光線，故B正確；由光路可逆性原理可知，光一定能從下表面射出，不會發生全反射，故D錯誤。]
主題2　模型構建
針對物理情境，構建相應的物理模型，運用已有的知識，解決相應的問題。
【典例2】　測定折射率是鑒定寶石真假的一種方法。如圖所示，ABDEC為某種寶石的截面圖，∠ACE＝∠BDE＝∠CED＝90°，現使一束紅光以入射角i＝60°射到AC邊上某點，在CE邊中點M發生全反射，并從ED邊上N點折射出去，其中CE＝4 mm，EN＝
2 mm，真空中光速c＝3×108 m/s，則下列說法正確的是(　　)
章末綜合提升
鞏固層
提升層
章末綜合測評
A．該寶石的折射率n＝
B．紅光從入射到從N點射出經歷的時間為×10-11 s
C．調整紅光的入射角i，可使光線在ED邊上發生全反射
D．換成藍光進行鑒定，光線有可能在ED邊上發生全反射
√
章末綜合提升
鞏固層
提升層
章末綜合測評
B　[作出光路圖如圖所示，設光線在AC邊的折射角為r。由幾何關系可知∠EMN＝r，故tan r＝＝＝，所以r＝30°，該寶石的折射率n＝＝，故A錯誤；根據光的傳播規律可得，紅光在該寶石中的傳播速度v＝＝×108 m/s，由幾何關系可知，紅光在該寶石中通過的路程s＝PM＋MN＝4 mm＋4 mm＝8×10-3 m，可得紅光在該寶石中傳播的時間t＝＝ s＝×10-11 s，故B正確；
根據以上分析可知，在P點的折射角等于在ED邊上的入射角，根據光路可逆性原理可知，光線一定不會在ED邊上發生全反射，且在ED邊的折射角等于入射角i，故C、D錯誤。]
主題3　光學儀器對光路的影響
項目 平行玻璃磚 三棱鏡 圓柱體(球)
結構 光學面平行的玻璃磚 橫截面為三角形的棱鏡 橫截面是圓
章末綜合提升
鞏固層
提升層
章末綜合測評
項目 平行玻璃磚 三棱鏡 圓柱體(球)
對光 的作 用 通過平行玻璃磚的光不改變傳播方向，但是發生側移 通過三棱鏡的光經兩次折射后，出射光向棱鏡底面偏折

圓界面的法線是過圓心的直線，經過兩次折射后，出射光向圓心偏折
應用 測量玻璃的折射率 全反射棱鏡，改變光的傳播方向 改變光的傳播方向
章末綜合提升
鞏固層
提升層
章末綜合測評
【典例3】　某透明均勻介質的橫截面如圖所示，直角三角形的直角邊BC與半圓的直徑重合，∠ACB＝30°，半圓的半徑為R，一束光線從E點射入介質，其延長線過半圓形的圓心O，且E、O兩點距離為R，已知光線在E點的折射角為30°。
(1)介質折射率為多少？
(2)與射入介質前相比，光線射出介質后的偏轉角是多少？
(3)已知光速為c，求光在介質中傳播的時間。
章末綜合提升
鞏固層
提升層
章末綜合測評
[解析]　(1)畫出光路圖，如圖，由題意可得OE＝OC＝R
則△OEC為等腰三角形，即∠OEC＝∠ACB＝30°
所以入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°
由折射定律有n＝＝。
(2)由幾何關系可得∠OED＝30°，折射光平行于AB的方向
由題意可得OE＝OD＝R
則△OED為等腰三角形，可得∠OED＝∠ODE＝30°
由折射定律n＝＝得θ3＝60°
偏轉角度為(60°－30°)－(60°－30°)＝0°。
(3)v＝，又d＝R cos 30°×2＝R
所以t＝＝。
[答案]　(1)　(2)0°　(3)
√
一、單項選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分，在每小題給出的四個選項中，只有一項最符合題目要求。
1．下列成語、俗語在一定程度上反映了人類對自然現象的認識，其中從物理學的角度分析正確的是(　　)
A．“一葉障目”說明光能發生衍射現象
B．“鏡花水月”說明平面鏡成的像是虛像
C．“海市蜃樓”說明光能發生干涉現象
D．“隨波逐流”說明在波的傳播過程中質點將沿波速方向隨波遷移
章末綜合測評(四)　光
題號
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B　[“一葉障目”說明光沿直線傳播，故A錯誤；“鏡花水月”說明平面鏡成的像是虛像，故B正確；“海市蜃樓”說明光能發生折射現象，故C錯誤；在波的傳播過程中質點不沿波速方向隨波遷移，故D錯誤。]
√
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2．某研究性學習小組用激光束照射圓孔和不透明圓板后，分別得到如圖所示的衍射圖樣。據此可以判斷出(　　)
A．甲是光線射到圓孔后的衍射圖樣，乙是光線射到圓板后的衍射圖樣
B．乙是光線射到圓孔后的衍射圖樣，甲是光線射到圓板后的衍射圖樣
C．甲、乙都是光線射到圓孔后的衍射圖樣，甲對應的圓孔直徑較大
D．甲、乙都是光線射到圓板后的衍射圖樣，乙對應的圓板直徑較大
A　[題圖甲圖樣為明暗相間的圓環，而題圖乙圖樣在陰影的中心有一個亮斑——泊松亮斑，故甲為光線通過圓孔后形成的衍射圖樣，乙為光線射到不透光的圓板上形成的衍射圖樣，A正確，B、C、D錯誤。]
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3．光纖通信具有傳輸容量大，保密性好等優點。光導纖維由內芯和外套兩層組成，光從一端進入，從另一端傳出，下列說法正確的是(　　)

A．內芯的折射率應小于外套的折射率
B．光在光纖內的波長等于光在空氣中的波長
C．紅光在光纖內的傳播速度比紫光大
D．以相同入射角從端面入射時，紅光在光纖內的傳播路程比紫光短
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C　[光在內芯與外套界面發生全反射，由全反射的條件可知，內芯應為光密介質，所以內芯的折射率應大于外套的折射率，A錯誤；內芯折射率大于空氣的折射率，根據v＝可知光在光纖內部的光速小于在空氣中的速度，根據v＝λf 可知，頻率不變，光在光纖內的波長小于光在空氣中的波長，B錯誤；根據v＝可知，由于紅光相對紫光的折射率較小，所以紅光在光纖內的傳播速度比紫光大，C正確；紅光的頻率小于紫光，介質相對于紅光的折射率較小，紅光在介質中的偏折程度較小，由幾何關系可知紅光在光纖內的傳播路程比紫光長，D錯誤。]
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4．讓燭光照射到一塊遮光板上，板上有一個可自由收縮的三角形孔，當此三角形孔緩慢地由大收縮變小直到閉合時，則在孔后的屏上將先后出現(遮住側面光)(　　)
A．三角形光斑　倒立的燭焰　明暗相間的圓環
B．三角形光斑　圓形光斑　倒立的燭焰
C．倒立的燭焰　圓形光斑　明暗相間的圓環
D．三角形光斑　明暗相間的圓環　倒立的燭焰
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A　[當三角形孔較大時，光幾乎沿直線傳播，屏上出現一個三角形光斑，隨著三角形緩慢地收縮，光斑逐漸變小；當三角形孔小到一定程度時，發生小孔成像現象，屏上會出現倒立的燭焰；繼續使三角形孔緩慢收縮，當三角形孔的大小與光波波長相差不多時，可以觀察到小孔衍射圖樣；當孔閉合時，屏上就會一片黑暗。]
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5．某小區的人造水池中，水下同一位置有a、b兩單色光源。從水面上兩光源的正上方觀察，Ⅰ區域有a光和b光射出，Ⅱ區域只有a光射出(如圖所示)。下列判斷正確的是(　　)
A．a光比b光更容易發生全反射
B．若a光源勻速向下運動，則Ⅱ區域將不再有a光射出
C．若b光源勻速向下運動，則Ⅱ區域有可能有b光射出
D．兩單色光通過相同單縫形成的衍射圖像中，a光的條紋比b光條紋窄
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C　[由題分析知，b光在Ⅰ區域邊緣發生了全反射，a光在Ⅱ區域邊緣發生了全反射，則可知a光的臨界角比b光的臨界角大，所以b光比a光更容易發生全反射，故A錯誤；若a光源勻速向下運動，則在同一區域同一點，a光入射角減小，則Ⅱ區域將一定有a光射出，故B錯誤；若b光源勻速向下運動，則在同一區域同一點，b光入射角減小，當入射角小于臨界角時，則Ⅱ區域將可能有b光射出，故C正確；由于a光的臨界角比b光的臨界角大，根據sin C＝可知，水對a光的折射率比b光的折射率小，則a光的頻率比b光的頻率小，由c＝λf知，a光的波長比b光的波長長，則兩單色光通過相同單縫形成的衍射圖像中，a光的條紋比b光條紋寬，故D錯誤。]
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6．如圖所示是一束由紅光和藍光組成的復色光射入半圓形玻璃磚界面發生反射和折射的光路圖，其中OA、OB為復色光，OC為單色光，下列說法正確的是(　　)
A．OC為藍光
B．保持入射光不變，順時針轉動玻璃磚，OC會逐漸消失
C．保持入射光不變，逆時針轉動玻璃磚，OC會逐漸消失
D．若將復色光沿CO射向玻璃磚，有可能不會出現折射光
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B　[反射的特點是入射光線和反射光線分居法線兩側，折射的特點是入射光線和折射光線分居介質平面兩側，所以OA是入射光，OB是反射光，OC是折射光，因為OC是單色光，所以有一種光在玻璃磚界面發生了全反射，根據全反射的特點sin C＝，由于藍光的折射率大，則藍光對應的臨界角小，則藍光比紅光更容易發生全反射，所以OC為紅光，故A錯誤；保持入射光不變，順時針轉動玻璃磚，入射角變大，逐漸接近紅光的臨界角，所以OC會逐漸消失，故B正確；保持入射光不變，逆時針轉動玻璃磚，入射角變小，越來越小于紅光的臨界角，所以OC不會消失，故C錯誤；根據光路的可逆性，若將復色光沿CO射向玻璃磚，一定會出現折射光，故D錯誤。]
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7．對于以下的光學現象說法正確的是(　　)
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A．圖甲是雙縫干涉示意圖，若只增大擋板上兩個狹縫S1、S2間的距離d，兩相鄰亮條紋間距離Δx將增大
B．圖乙是單縫衍射實驗現象，若只在狹縫寬度不同情況下，上圖對應狹縫較寬
C．圖丙是用干涉法檢測工件表面平整程度示意圖以及得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凹陷的
D．圖丁中的P、Q是偏振片，當P固定不動，緩慢轉動Q時，光屏上的光亮度將一明一暗交替變化，此現象表明光波是橫波
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D　[根據Δx＝λ可知，只增大擋板上兩個狹縫的距離，即d變大，相鄰兩亮條紋間距將減小，故A錯誤；根據發生明顯衍射現象的條件可知，狹縫越窄，衍射現象越明顯，若只在狹縫寬度不同的情況下，題圖乙中上圖對應狹縫較窄，故B錯誤；題圖丙所示的干涉圖樣表明被檢測平面在此處是凸起的，故C錯誤；只有橫波才能產生偏振現象，因此光的偏振現象表明光是一種橫波，故D正確。]
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二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。每小題有多項符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。
8．“球鼻艏”是位于遠洋輪船船頭水面下方的裝置，當輪船以設計的標準速度航行時，球鼻艏推起的波與船首推起的波如圖所示，兩列波的疊加可以大幅度減小水對輪船的阻力。下列現象的物理原理與之相同的是(　　)
A．插入水中的筷子，看起來折斷了
B．陽光下的肥皂膜，呈現彩色條紋
C．駛近站臺的火車，汽笛音調變高
D．振動音叉的周圍，聲音忽高忽低
√
BD　[該現象屬于波的疊加原理；插入水中的筷子看起來折斷了是光的折射造成的，與該問題的物理原理不相符；陽光下的肥皂膜呈現彩色條紋，是由于光在薄膜上下表面的反射光疊加造成的干涉現象，與該問題的物理原理相符；駛近站臺的火車汽笛音調變高是多普勒效應造成的，與該問題的物理原理不相符；振動音叉的周圍聲音忽高忽低，是聲音的疊加造成的干涉現象，與該問題的物理原理相符。故選BD。]
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9．如圖所示，△OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面，a、b兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN(兩束光關于OO′對稱)，在棱鏡側面OM、ON上反射和折射的情況如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．在玻璃棱鏡中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度
B．若保持b光入射點位置不變，將光束b順時針旋轉，
則NO面可能有光線射出
C．用a、b光在同樣的裝置做“雙縫干涉”實驗，a光的條紋間距大
D．用a、b光照射同一狹縫，b光衍射現象更明顯
√
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BC　[由題圖可知，b光在NO面上發生了全反射，而a光在MO面上沒有發生全反射，而入射角相同，說明b光的臨界角小于a光的臨界角，由
sin C＝分析得知，玻璃對a光的折射率小于對b光的折射率，由v＝得知，在玻璃棱鏡中a光的傳播速度比b光的大，A錯誤；若保持b光入射點位置不變，將光束b順時針旋轉，其入射角減小，當入射角小于臨界角時，NO面有光線射出，B正確；由于玻璃對a光的折射率小于對b光的折射率，則a光的頻率比b光的低，a光的波長比b光的長，而雙縫干涉實驗中條紋間距與波長成正比，所以a光的條紋間距大，C正確；波長越長越容易發生明顯的衍射現象，故a光衍射現象更明顯，D錯誤。]
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10．如圖所示，真空中有一個半徑為R，質量分布均勻的玻璃球，頻率為ν的細激光束在真空中沿直線BC傳播，于玻璃球表面的C點經折射進入玻璃球，并在玻璃球表面的D點又經折射進入真空中，已知∠COD＝120°，玻璃球對該激光的折射率為 ，則下列說法正確的是(　　)
A．出射光線的頻率變小
B．改變入射角α的大小，細激光束不可能在玻璃
球的內表面發生全反射
C．此激光束在玻璃球中傳播的時間為t＝(c為真空中的光速)
D．激光束的入射角為α＝45°
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BC　[光在不同介質中傳播時，頻率不會發生改變，所以出射光線的頻率不變，故A錯誤；激光束從C點進入玻璃球時，無論怎樣改變入射角，折射角都小于臨界角，根據幾何知識可知光線在玻璃球內表面的入射角不可能大于臨界角，所以不可能發生全反射，故B正確；此激光束在玻璃中的波速為v＝＝，CD間的距離為s＝2R sin 60°＝R，則激光束在玻璃球中從C到D傳播的時間為t＝＝，故C正確；由幾何知識得到激光束在C點的折射角r＝30°，由n＝可得入射角α＝60°，故D錯誤。]
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三、非選擇題：本題共5小題，共54分。
11．(6分)在“測定玻璃的折射率”實驗中：
(1)下列給出的實驗器材中，本實驗需要用到的有_______(填選項)。
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A　　　　B　　　C　　　　　D
BCD　
(2)實驗中，下列做法正確的是________(填選項前的字母)。
A．入射角不宜太小
B．為了測量的準確性，必須選用平行玻璃磚來測量
C．在白紙上放好玻璃磚后，可以用鉛筆貼著玻璃磚的光學面畫出界面
D．為了減小實驗誤差，應該改變入射角的大小，多做幾次實驗，然后將幾次測量的不同入射角、折射角求平均值，代入公式計算折射率
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A　
(3)實驗中，已畫好玻璃磚邊界ab、cd后，放置玻璃磚時不小心向下稍平移了一點，如圖所示。其他操作正確，則測得玻璃的折射率將________(選填“變大”“不變”或“變小”)。
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不變
[解析]　(1)在“測定玻璃的折射率”實驗中，要用圖釘固定白紙，使用插針法，所以要用到大頭針，利用光的折射原理，找出入射光線和出射光線，再用刻度尺在白紙上畫出光路圖，故B、C、D正確。
(2)入射角適當大些，折射角也會大些，測量的相對誤差會減小，故A正確；用插針法測定折射率時，玻璃磚上下表面不一定要平行，故B錯誤；為了防止弄臟玻璃磚，不能用鉛筆貼著玻璃磚的光學面畫出界面，故C錯誤；改變入射角的大小，多做幾次實驗，記錄幾次測量的不同入射角、折射角并求出對應的折射率，再求出多組折射率的平均值以減小誤差，故D錯誤。
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(3)如圖所示，實線表示將玻璃磚向下平移后的光路圖，而虛線是作圖時所采用的光路圖，通過比較發現，入射角和折射角沒有變化，則由折射定律可知，該同學測得的折射率將不變。
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12．(12分)(1)小萌同學正在用雙縫干涉實驗儀測量光的波長，在光具座上正確安裝好儀器后，他在測量端觀察的同時，不斷調節儀器的A部件(如照片所示)，這樣做的目的是______(填選項前的字母)。
A．使各部件的中心在同一直線上
B．使單縫與雙縫相互平行
C．使觀察到的圖樣呈現在視野中央
B　
(2)若該同學分別用間距d1＝0.20 mm和d2＝0.25 mm 的雙縫來完成實驗，你認為在測量頭內觀察到單色光的干涉條紋是________和________(填選項)，其中對應雙縫間距d1的是________(填選項)。
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A　　 　　B　　 　　C
D　　　　 E　　　 　F
E　
F　
E　
(3)某同學使用間距為0.20 mm的雙縫進行實驗，調節雙縫與屏之間的距離至100.00 cm，當十字叉絲與第k個亮條紋中心重合時，測量頭刻度如圖甲所示(已加箭頭標注)，對應的讀數為_________，當十字叉絲與第個亮條紋中心重合時，測量頭刻度如圖乙所示(已加箭頭標注)，對應的讀數為__________，單色光的波長為_________m(結果保留三位有效數字)。
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2.76 mm　
11.16 mm　
5.60×10-7
[解析]　(1)調節儀器的A部件是為了保證單縫與雙縫相互平行，故選B。
(2)因為單色光的干涉條紋與單縫和雙縫都平行，則應沿豎直方向，分劃板中心刻線應對準干涉條紋的中心，故選E、F。根據Δx＝λ可知d越小，條紋間距越大，所以對應d1的是E。
(3)題圖甲對應的讀數為2 mm＋38×0.02 mm＝2.76 mm
題圖乙對應的讀數為11 mm＋8×0.02 mm＝11.16 mm
則條紋間距為Δx＝ mm＝2.80 mm，根據Δx＝λ，可計算出λ＝5.60×10-7 m。
題號
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13．(12分)用某一單色光做雙縫干涉實驗時，已知雙縫間距離為0.25 mm，在距離雙縫為1.2 m處的光屏上，測得5條亮紋間的距離為7.5 mm。
(1)求這種單色光的波長(結果保留兩位有效數字)；
(2)若用這種單色光照射到增透膜上，已知增透膜對這種光的折射率為1.3，則增透膜的厚度最小應取多少？
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[解析]　(1)根據公式Δx＝λ
得λ＝Δx
由題意知Δx＝ m＝1.875×10-3 m
又l＝1.2 m，d＝0.25×10-3 m
所以λ＝Δx＝ m≈3.9×10-7 m。
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(2)根據公式n＝，c＝λf，v＝λ′f得n＝
所以λ′＝＝ m＝3.0×10-7 m
故增透膜的最小厚度d′＝λ′＝7.5×10-8 m。
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[答案]　(1)3.9×10-7 m　(2)7.5×10-8 m
14．(12分)如圖所示，ABCD是某種透明材料的截面，AB面為平面，CD面是半徑為R的圓弧面，O1O2為對稱軸，一束單色光從O1點斜射到AB面上，折射后照射到圓弧面上的E點，剛好發生全反射，∠O1O2E＝30°，DO2⊥CO2，透明材料對單色光的折射率為，光在真空中傳播速度為c，求：
(1)單色光在AB面上入射角α的正弦值；
(2)光在透明材料中傳播的時間(不考慮光在BC面上
的反射)。(結果可以用根號表示)
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[解析]　(1)光在圓弧面上剛好發生全反射，因此有 sin C′＝＝，故C′＝60°，由幾何關系可知r＋30°＝C′，因此r＝30°，由折射定律有n＝，可得sin α＝。
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(2)由幾何關系可知O1E＝O2E＝R，光在E點的反射光線EF平行于AB，則EF＝R sin 45°－R sin 30°＝，光在透明材料中傳播的速度v＝＝c，因此光在透明材料中傳播的時間t＝＝。
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[答案]　(1)　(2)
15．(12分)如圖所示，在雙縫干涉實驗中，S1、S2為雙縫，P是光屏上的一點，已知P到S1、S2的距離之差為2.1 μm，現分別用A、B兩束單色光在空氣中做雙縫干涉實驗。
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(1)若A光在折射率為n＝1.5的介質中波長為4×10-7 m，則P點是亮條紋還是暗條紋？
(2)若B光在某介質中的波長為3.15×10-7 m，當B光從這種介質射向空氣時，臨界角為37°，則P點是亮條紋還是暗條紋？(sin 37°＝0.6)
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[解析]　(1)由于光從一種介質進入另一種介質中頻率不變，故λA＝nλ1＝6×10-7 m，根據PS2－PS1＝kλA，得k＝3.5，故P點出現暗條紋。
(2)對B光由臨界角為37°可知，n1＝＝，故λB＝n1λ2＝5.25×10-7 m，根據PS2－PS1＝k1λB，得k1＝4，故P點出現亮條紋。
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[答案]　(1)暗條紋　(2)亮條紋
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