新教材2023_2024学年高中物理第4章光及其应用本章整合课件教科版选择性必修第一册

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本章整合突破一　光的折射和全反射综合应用光的折射和全反射题型的分析思路(1)确定要研究的光线,有时需根据题意,分析、寻找临界光线、边界光线作为研究对象。(2)找入射点,确认界面,并画出法线。(3)明确两介质折射率的大小关系。①若光疏→光密:一定有反射、折射光线。②若光密→光疏:如果入射角大于或等于临界角,一定会发生全反射。(4)根据反射定律、折射定律列出关系式,结合几何关系,具体求解。【例1】 图甲是边缘发黄光的圆形线光源,线光源的半径为R,将此线光源放置到某种液体内部,线光源所在的圆面与液面平行,调节线光源到液面的距离,观察者正对液面观察,发现液面上有黄光射出的圆环面积与圆环中间无黄光射出的圆面积之比为8∶1,如图乙所示。已知这种液体对黄光的折射率为 。(1)求此时线光源在液体中的深度h;(2)若使中间不发黄光的部分恰好消失,求应将发光的线光源向液体底部平移的距离。突破二　视深和视高的计算问题视深和视高的计算方法视深是人眼看透明物质内部某物点时像点离界面的距离。在中学阶段,一般都是沿着界面的法线方向去观察。在计算时,由于入射角很小,折射角也如果从折射率为n的介质中,观察正上方距液面高为H的物体,同理可得h=nH(h为视高)。利用视深、视高公式,不仅可以简捷地测定介质折射率,也可以方便地分析和解决与视深、视高有关的问题。【例2】 站在池边的某同学看到鱼池中的鱼离水面的距离约为1 m,已知水的折射率为1.33,则鱼的实际深度约为(　　)A.0.50 m B.0.75 mC.1.33 m D.1.78 mC解析 由题意可知,B点为人所观察到的鱼的虚像,鱼的实际位置应在B点下方,设为C,设鱼反射出的光线在O点的入射角为i1,折射角为i2,如图所示突破三　应用公式v= 求传播时间问题求解全反射现象中光的传播时间的技巧(1)准确地判断出恰好发生全反射的临界光线是解题的关键。(2)光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定,作光路图时应尽量与实际相符。【例3】 某种材料制成的透明砖的截面如图所示,BC和AD是以O为圆心、半径分别为R和2R的 圆弧。一束光线从E点垂直于端面AB入射,在圆弧AD上恰好发生全反射并由D点射出。已知光在真空中传播的速度为c,求:(1)透明砖对光束的折射率;(2)光束在透明砖中传播的时间(不考虑D点的反射光)。解析 (1)光束在透明砖中传播的光路如图所示,由几何关系得∠1=∠2=∠3=C∠1+∠2+∠3=180°突破四　双缝干涉中亮、暗条纹的判断【例4】 1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)。洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为一平面镜。S发出的光直接照在光屏上,同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的光,这样就形成了两个一样的相干光源。(1)试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域。(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L,光的波长为λ,在光屏上形成干涉条纹。写出相邻两条亮条纹(或暗条纹)间距离Δx的表达式。解析 (1)根据对称性作出光源S在平面镜中所成的像S'。连接平面镜的最左端和光源,即为最左端的入射光线,连接平面镜的最左端和像点S',并延长交光屏于一点,该点即为反射光线到达光屏的最上端;同理连接平面镜的最右端和像点S',即可找到反射光线所能到达光屏的最下端。故经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域如答案图所示。(2)从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光,故是相干光,该干涉现象可以看成双缝干涉,所以SS'之间的距离为d,而光源S到光屏的距离可以看成双缝屏到像屏的距离L,根据双缝干涉的相邻条纹之间的