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(共54张PPT)
第六节　光的衍射和偏振
第七节　激　光
1．知道光的衍射现象，知道几种衍射现象的图样．　2.理解光产生明显衍射的条件．　3.知道偏振现象，知道偏振是横波特有的性质．　4.知道偏振现象的应用．　5.了解激光的特性和应用．
学习目标
一、光的衍射
1．光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，会偏离原有直线传播的途径而绕到障碍物后面，产生衍射现象．
2．狭缝衍射现象
当光通过的狭缝不断变窄时，观察屏上会出现_____________、两边对称分布、明暗相间的光带，整个图样远大于光通过狭缝时按照直线传播所能照亮的区域，这就是光的狭缝衍射现象．
中央亮且宽
3．圆孔衍射现象：光通过圆孔，当圆孔足够小时，同样能观察到中央为明显的亮斑，周围是明暗相间的圆形光环的图样，这就是光的圆孔衍射现象．
4．产生明显衍射的条件：当障碍物的尺寸与光的波长相当，甚至小于光的波长时，衍射现象将十分明显．
二、光的偏振
1．偏振光：具有________振动方向的光叫作偏振光．只有横波才具有偏振性，光的偏振现象验证了光是横波．
2．偏振现象的应用
由于水或玻璃表面的反射光的干扰，常使景象不清楚，如果在照相机镜头前装一片______________，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以________反射光而使景象清晰．
特定　
偏振滤光片
减弱
三、激光的特性
1．单色性好：激光发射的光谱宽度很窄，激光是单色产生很好的光源．
2．相干性好：激光是相干光束，它为我们提供了很好的相干光源．
3．平行度好：激光束的发散角很小，方向性很强．
4．亮度高：激光的亮度可比普通光源高出1012～1019倍，是目前最亮的光源．
四、激光的应用
1．因激光的亮度高，单色性好，激光用于光纤通信．
2．良好的平行度使激光用于测量距离和跟踪目标．
3．激光的高亮度特点，使激光用于激光切割、激光医学等．
4．激光用于全息照相．
判断下列说法是否正确．
(1)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是由光的衍射形成的．(　　)
(2)隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒，是光的干涉现象．(　　)
(3)白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现象．(　　)
(4)衍射现象中也有干涉的成分．(　　)
(5)立体电影利用了光的偏振原理．(　　)
(6)光的偏振表明光是一种横波．(　　)
(7)激光可用做“光刀”来切开皮肤是利用激光的相干性好.(　　)
×　
√　
×　
×　
√　
√　
×　
课堂 深度探究
PART
01
第一部分
1．让一束激光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，屏幕上出现条纹．缝间距变小时，条纹有什么变化？
提示：当缝间距变小时，屏幕上条纹间距逐渐变宽，但亮度逐渐减弱．
2．用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔，用眼睛通过小孔观察太阳光，会观察到什么现象？
提示：会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环．
知识点一　光的衍射现象
1．光的衍射
(1)产生明显衍射现象的条件
障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多．
(2)光是一种波
光的干涉现象表明光是一种波，由于衍射是波的特点，则光能够衍射，因此，光能够绕过障碍物或通过小孔进入几何阴影区而传播，即发生衍射现象．
(3)可见光的波长范围是4.0×10－7～7.6×10－7 m，由发生明显衍射现象的条件可知，光的衍射现象不易观察．
2．三种不同的衍射现象
(1)狭缝衍射
①单色光的狭缝衍射图样是明暗相间、亮度越来越暗且不等距的条纹，中央是亮纹，亮度大，宽度也大；波长越长，条纹间距越大，中央亮纹越宽；
②白光的狭缝衍射图样中央是白色亮纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中央亮纹的色光是紫光，最远离中央亮纹的色光是红光．
(2)泊松亮斑——障碍物的衍射现象
各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清．若在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑．
(3)圆孔衍射图样
①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小．
②圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱．
③用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大．
④白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环．
⑤只有圆孔足够小时才能得到明显的衍射图样，在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同的现象——圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)、完全黑暗．
角度1　狭缝衍射现象
　 某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为 0.05 mm 的窄缝(水平)，进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是(　　)
√
[解析]　狭缝衍射条纹中间宽，两侧越来越窄，又由于狭缝是水平的，故衍射条纹也是水平的，A、B、C错误，D正确．
角度2　圆孔衍射
　 让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢地由大收缩变小时，则在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)(　　)
A.三角形光斑　倒立的烛焰　明暗相间的圆环
B．三角形光斑　圆形光斑　倒立的烛焰
C．倒立的烛焰　圆形光斑　明暗相间的圆环
D．三角形光斑　明暗相间的圆环　倒立的烛焰
√
[解析]　当三角形孔较大时，屏上出现一个三角形光斑，如题图甲所示，随着三角形缓慢地收缩，光斑逐渐变小；当三角形孔小到一定程度时，屏上会出现倒立的烛焰，即小孔成像，如题图乙所示；继续使三角形孔缓慢收缩，可以观察到小孔衍射图样，屏上呈现明暗相间的圆环．
角度3　圆盘衍射(障碍物衍射)
　(2025·阳江期末)下列所示的图片、示意图大都来源于课本，关于这些图的判断，下列说法正确的是(　　)
A．图1是圆盘衍射的图样，图2为“泊松亮斑”
B．图1为“泊松亮斑”，图2是小孔衍射的图样
C．图3是双缝干涉图样，图4是单缝衍射图样
D．图3是单缝衍射图样，图4是双缝干涉图样
√
[解析]　“泊松亮斑”是“小圆盘”产生的衍射现象，形成的衍射图样是阴影中心有一个“亮斑”，而小孔衍射的图样是中间有“亮斑”，无阴影，故A、B错误；因干涉图样中的条纹间距是相等的，单缝衍射图样中的条纹间距是不相等的，中间最宽、最亮，所以题图3是双缝干涉图样，题图4是单缝衍射图样，故C正确，D错误．
抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，根据激光束越过细丝后在光屏上产生的条纹变化判断细丝的粗细变化，下列说法正确的是(　　)
A．运用了光的衍射现象，屏上条纹变宽，说明细丝变细
B．运用了光的衍射现象，屏上条纹变宽，说明细丝变粗
C．运用了光的干涉现象，屏上条纹变宽，说明细丝变细
D．运用了光的干涉现象，屏上条纹变宽，说明细丝变粗
√
[解析]　当障碍物的尺寸与波的波长相当或小于波的波长，会发生明显的衍射现象，该装置的原理是光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则细丝变细，故B、C、D错误，A正确.
在光的狭缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，下列四幅图片中，哪些属于光的狭缝衍射图样？哪些属于光的干涉图样？
提示：狭缝衍射条纹的特点是中央亮条纹最宽、最亮，双缝干涉条纹是等间距的条纹，所以a是干涉图样，b、d是单缝衍射图样，c是水波的衍射图样．
知识点二　狭缝衍射与双缝干涉的比较
狭缝衍射与双缝干涉的比较
比较项目 狭缝衍射 双缝干涉
不同 点 产生 条件 障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多 频率、振动方向相同，相位差恒定的两列光波相遇叠加
条纹 宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等
条纹 间距 各相邻条纹间距不等，越靠外条纹间距越小 各相邻条纹等间距
亮度 中间条纹最亮，两边变暗 清晰条纹，亮度基本相同
比较项目 狭缝衍射 双缝干涉
相同 点 成因 干涉、衍射都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或者削弱的结果
意义 干涉、衍射都是波特有的现象，表明光是一种波
特别提醒：(1)狭缝衍射可以理解为若干个光源的干涉，从而理解条纹相间排列．
(2)光波的波长增大，衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大．
(3)复色光的衍射或干涉图样，可认为是各单色光单独衍射或干涉所成图样的叠加．
(多选)图(a)是做双缝干涉实验的示意图．先做操作1：用两块不同颜色的滤光片分别挡住双缝屏上下两半部分Ⅰ和Ⅱ；接着再做操作2：用不透明的挡板挡住b缝．若两块滤光片一块是红色，一块是蓝色，则(　　)
A．完成操作1后，光屏上出现的是图 (b)图案，且甲是红色条纹，乙是蓝色条纹
B．完成操作1后，光屏上出现的是图 (c)图案，
且丙是蓝色条纹，丁是红色条纹
C．完成操作2后，光屏上出现的是图 (b)图案，
且甲是蓝色条纹，乙是红色条纹
D．完成操作2后，光屏上出现的是图 (c)图案，且丙是红色条纹，丁是蓝色条纹
√
√
[解析]　(b)图中的条纹为等间距明暗相间条纹，是干涉图样；(c)图为中间最宽且不等间距明暗相间条纹，是衍射条纹．操作1是双缝干涉实验，故条纹间距相等，光屏上出现(b)图案，由图案知甲的波长大于乙的波长，故甲为红色条纹，乙是蓝色条纹，操作2是单缝衍射，条纹间距不相等，光屏上为(c)图案，再结合波长关系可知丙是红色条纹，丁是蓝色条纹，故A、D正确，B、C错误．
取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，软绳上形成一列横波，质点在竖直平面内沿着上下方向振动．如果手持绳的一端左右抖动，会在绳上形成另一列横波，质点在水平面内沿着左右方向振动．现在让软绳穿过一块带有狭缝的木板．分别将狭缝与振动方向平行放置及与振动方向垂直放置，观察发生的现象(如图甲、乙所示).如果将这根软绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波，观察发生的现象(如图丙所示).这两种现象说明什么？
知识点三　自然光和偏振光的比较
提示：当机械波是横波时，若质点的振动方向与狭缝平行，则机械波能透过狭缝传播，若质点的振动方向与狭缝垂直，则不能透过狭缝传播．对纵波而言，不管什么情况，纵波总能透过狭缝传播．
1．振动方向
自然光在垂直于光的传播方向的平面内，沿所有方向振动；偏振光在垂直于光的传播方向的平面内，沿某一特定的方向振动．
2．偏振现象
(1)如图甲所示，自然光通过偏振片后变成偏振光，后面的屏是明亮的，转动偏振片时，偏振光的振动方向随之变化，但屏上亮度不变．
(2)如图乙、丙所示，偏振光经过偏振片时，若光的振动方向与偏振片的透振方向平行，屏是亮的；若光的振动方向与偏振片的透振方向垂直，屏是暗的；若既不平行也不垂直，屏的亮度介于两者之间，随着振动方向与透振方向的夹角变大，亮度逐渐变暗．
(3)偏振片上的“狭缝”表示透振方向，而不是真实的狭缝．只要光的振动方向不与透振方向垂直，都可以不同程度地通过偏振片，不过强度要比振动方向与透振方向平行的光弱一些．
(2024·江苏卷，T2)用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到(　　)
A．两镜片都变亮
B．两镜片都变暗
C．两镜片没有任何变化
D．左镜片变暗，右镜片变亮
√
[解析]　用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，说明左镜片偏振片的方向和光的偏振方向相同，右镜片偏振片的方向和光的偏振方向垂直，当手机屏幕旋转90度后左镜片偏振片的方向与光的偏振方向垂直，则左镜片变暗，右镜片偏振片的方向与光的偏振方向相同，则右镜片变亮．
如图所示，A、B为两偏振片，一束自然光沿OO′方向射向A，此时在光屏C上透射光的强度最大，则(　　)
A．光的偏振现象说明光是纵波
B．自然光垂直于OO′方向振动的光波的强度不相同
C．只将A绕OO′轴旋转30°时，屏上透射光的强度不为零
D．只将B绕OO′轴旋转180°时，屏上透射光的强度几乎为零
√
[解析]　光的偏振现象说明光是横波，A错误；自然光沿各个方向振动的光波的强度都相同，B错误；原来自然光通过两偏振片后在光屏C上透射光的强度最大，说明两偏振片的偏振方向是平行的，只将A绕OO′轴旋转30°时，两偏振片的偏振方向不垂直，屏上透射光的强度不为零，C正确；将B绕OO′轴旋转180°时，两偏振片的偏振方向平行，透射光的强度最大，D错误．
1．激光的产生
激光是人工产生的相干光．
知识点四　激光及应用
2．激光具有的特点
(1)相干性好：所谓相干性好，是指容易产生干涉现象．普通光源发出的光(即使是所谓的单色光)的频率是不一样的，而激光器发出的激光的频率几乎是单一的，并且满足其他的相干条件．所以，现在我们做双缝干涉实验时，无需在双缝前放一个单缝，而是用激光直接照射双缝，就能得到既明亮又清晰的干涉条纹．利用相干光易于调制的特点传输信息，所能传递的信息密度极高，一条细细的激光束通过光缆可以同时传送一百亿路电话和一千万套电视，全国人民同时通话还用不完它的通讯容量．
(2)平行度好：与普通光相比，传播相同距离的激光束的扩散程度小，光线仍能保持很大的强度，保持它的高能量，利用这一点可以精确测距．现在利用激光测量地月距离精确度已达到1 m．
(3)亮度高：它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量．如果把强大的激光束会聚起来，可使物体被照部分在千分之一秒的时间内产生几千万度的高温．
(4)单色性好：激光的频率范围极窄，颜色几乎是完全一致的．
激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下列关于激光的叙述正确的是(　　)
A．全息照片的拍摄利用了激光易于全反射的特点
B．由于激光的方向性好，可以用激光来携带信息
C．激光测距利用了激光相干性好的特点
D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
√
[解析]　全息照片的拍摄是利用了激光的频率单一、相干性好，能够产生明显的干涉的特点，故A错误；利用激光相干性好，能像无线电波那样被调制的特点，激光可用来传递信息，故B错误；激光测距利用了激光平行度好的特点，故C错误，D正确．
√
√
随堂 巩固落实
PART
02
第二部分
1．(光的衍射现象)对光的衍射的定性分析，下列说法不正确的是(　　)
A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比甚至比光的波长还要小的时候，才能产生明显的光的衍射现象
B．光通过单缝产生的衍射条纹间距不相等
C．光的衍射现象否定了光的直线传播的结论
D．光的衍射现象说明了光具有波动性
√
解析：只有障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比甚至比光的波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象，A正确，不符合题意；光通过单缝产生的衍射条纹间距不相等，中间宽，两侧窄，B正确，不符合题意；光的直线传播是近似规律，光的衍射现象并没有否定光的直线传播的结论，故C错误，符合题意；光的衍射现象说明了光具有波动性，D正确，不符合题意．
2．(自然光和偏振光)(2025·茂名市期中)用图示实验装置演示光的偏振现象，白炽灯O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列说法正确的是(　　)
A．白炽灯发出的光是纵波
B．偏振片Q起到起偏的作用
C．光束Ⅱ中光振动方向与透振方向平行
D．将偏振片P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将消失
√
解析：白炽灯的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，不能说明白炽灯的光是纵波，A错误；当白炽灯光经偏振片P后就成为偏振光，又经与P平行的偏振片Q照到光屏上，所以偏振片Q起到检偏的作用，B错误；光束Ⅱ中的光是经偏振片P透射来的，所以光束Ⅱ中光振动方向与透振方向平行，C正确；将偏振片P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将会减弱，D错误．
3．(光的偏振)观看立体电影时要戴由偏振片制成的眼镜，眼镜左右镜片透振方向的夹角是(　　)
A．0°　　　B．30°　　　C．60°　　　D．90°
解析：观看立体电影时要戴由偏振片制成的眼镜，由于左右两个放映窗口前的偏振片的透振方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直，这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众，两束光的偏振方向仍然垂直，所以眼镜左右镜片透振方向的夹角是90°.
√
4．(激光的应用)(多选)纳米技术是跨世纪的新技术，将激光束的宽度集中到纳米范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把诸如癌症等彻底根除．在上述技术中，人们主要利用了激光的(　　)
A．单色性好 B．相干性好
C．亮度高 D．平行度好
解析：单色性说明激光的频率范围窄，几乎无色差，A错误；相干性好，说明易产生干涉现象，B错误；亮度高说明激光能在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，C正确；平行度好说明激光传播很远的距离仍能保持很好的强度，D正确．
√
√
5．(几何光学和物理光学的综合问题)(2025·佛山市期中)下列光学现象与原理解释正确的是(　　)
A．在双缝干涉实验中，其他条件不变，仅用黄光代替红光作为入射光可增大干涉条纹间距
B．在假期钓鱼时感觉水面反射的阳光相当刺眼，带上携带的偏光镜后，发现反光消失能清晰看到水下鱼群，该偏光镜利用了光的全反射原理
C．光的偏振现象证明光是横波
D．在肥皂泡泡膜上观察到像彩虹一样五彩斑斓的颜色，这是由光的折射导致的
√第六节　光的衍射和偏振 第七节　激　光
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "学习目标LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\学习目标LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
1．知道光的衍射现象，知道几种衍射现象的图样．　2.理解光产生明显衍射的条件．　3.知道偏振现象，知道偏振是横波特有的性质．　4.知道偏振现象的应用．　5.了解激光的特性和应用．
INCLUDEPICTURE "课前知识梳理LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\课前知识梳理LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
一、光的衍射
1．光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，会偏离原有直线传播的途径而绕到障碍物后面，产生衍射现象．
2．狭缝衍射现象
当光通过的狭缝不断变窄时，观察屏上会出现____________________、两边对称分布、明暗相间的光带，整个图样远大于光通过狭缝时按照直线传播所能照亮的区域，这就是光的狭缝衍射现象．
3．圆孔衍射现象：光通过圆孔，当圆孔足够小时，同样能观察到中央为明显的亮斑，周围是明暗相间的圆形光环的图样，这就是光的圆孔衍射现象．
4．产生明显衍射的条件：当障碍物的尺寸与光的波长相当，甚至小于光的波长时，衍射现象将十分明显．
二、光的偏振
1．偏振光：具有________振动方向的光叫作偏振光．只有横波才具有偏振性，光的偏振现象验证了光是横波．
2．偏振现象的应用
由于水或玻璃表面的反射光的干扰，常使景象不清楚，如果在照相机镜头前装一片____________________，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以________反射光而使景象清晰．
三、激光的特性
1．单色性好：激光发射的光谱宽度很窄，激光是单色产生很好的光源．
2．相干性好：激光是相干光束，它为我们提供了很好的相干光源．
3．平行度好：激光束的发散角很小，方向性很强．
4．亮度高：激光的亮度可比普通光源高出1012～1019倍，是目前最亮的光源．
四、激光的应用
1．因激光的亮度高，单色性好，激光用于光纤通信．
2．良好的平行度使激光用于测量距离和跟踪目标．
3．激光的高亮度特点，使激光用于激光切割、激光医学等．
4．激光用于全息照相．
INCLUDEPICTURE "深化辨析LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\深化辨析LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
判断下列说法是否正确．
(1)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是由光的衍射形成的．(　　)
(2)隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒，是光的干涉现象．(　　)
(3)白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现象．(　　)
(4)衍射现象中也有干涉的成分．(　　)
(5)立体电影利用了光的偏振原理．(　　)
(6)光的偏振表明光是一种横波．(　　)
(7)激光可用做“光刀”来切开皮肤是利用激光的相干性好.(　　)
提示：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√
(6)√　(7)×
[答案自填] 中央亮且宽　特定　偏振滤光片　减弱
INCLUDEPICTURE "课堂深度探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\课堂深度探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
知识点一　光的衍射现象
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
1．让一束激光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，屏幕上出现条纹．缝间距变小时，条纹有什么变化？
2．用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔，用眼睛通过小孔观察太阳光，会观察到什么现象？
提示：1.当缝间距变小时，屏幕上条纹间距逐渐变宽，但亮度逐渐减弱．
2．会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环．
　
1．光的衍射
(1)产生明显衍射现象的条件
障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多．
(2)光是一种波
光的干涉现象表明光是一种波，由于衍射是波的特点，则光能够衍射，因此，光能够绕过障碍物或通过小孔进入几何阴影区而传播，即发生衍射现象．
(3)可见光的波长范围是4.0×10－7～7.6×10－7 m，由发生明显衍射现象的条件可知，光的衍射现象不易观察．
2．三种不同的衍射现象
(1)狭缝衍射
①单色光的狭缝衍射图样是明暗相间、亮度越来越暗且不等距的条纹，中央是亮纹，亮度大，宽度也大；波长越长，条纹间距越大，中央亮纹越宽；
②白光的狭缝衍射图样中央是白色亮纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中央亮纹的色光是紫光，最远离中央亮纹的色光是红光．
(2)泊松亮斑——障碍物的衍射现象
各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清．若在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑．
(3)圆孔衍射图样
①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小．
②圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱．
③用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大．
④白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环．
⑤只有圆孔足够小时才能得到明显的衍射图样，在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同的现象——圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)、完全黑暗．
角度1　狭缝衍射现象
INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例1LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为 0.05 mm 的窄缝(水平)，进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是(　　)
[解析]　狭缝衍射条纹中间宽，两侧越来越窄，又由于狭缝是水平的，故衍射条纹也是水平的，A、B、C错误，D正确．
[答案]　D
角度2　圆孔衍射
INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例2LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢地由大收缩变小时，则在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)(　　)
A.三角形光斑　倒立的烛焰　明暗相间的圆环
B．三角形光斑　圆形光斑　倒立的烛焰
C．倒立的烛焰　圆形光斑　明暗相间的圆环
D．三角形光斑　明暗相间的圆环　倒立的烛焰
[解析]　当三角形孔较大时，屏上出现一个三角形光斑，如题图甲所示，随着三角形缓慢地收缩，光斑逐渐变小；当三角形孔小到一定程度时，屏上会出现倒立的烛焰，即小孔成像，如题图乙所示；继续使三角形孔缓慢收缩，可以观察到小孔衍射图样，屏上呈现明暗相间的圆环．
[答案]　A
角度3　圆盘衍射(障碍物衍射)
INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例3LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(2025·阳江期末)下列所示的图片、示意图大都来源于课本，关于这些图的判断，下列说法正确的是(　　)
A．图1是圆盘衍射的图样，图2为“泊松亮斑”
B．图1为“泊松亮斑”，图2是小孔衍射的图样
C．图3是双缝干涉图样，图4是单缝衍射图样
D．图3是单缝衍射图样，图4是双缝干涉图样
[解析]　“泊松亮斑”是“小圆盘”产生的衍射现象，形成的衍射图样是阴影中心有一个“亮斑”，而小孔衍射的图样是中间有“亮斑”，无阴影，故A、B错误；因干涉图样中的条纹间距是相等的，单缝衍射图样中的条纹间距是不相等的，中间最宽、最亮，所以题图3是双缝干涉图样，题图4是单缝衍射图样，故C正确，D错误．
[答案]　C
INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例4LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，根据激光束越过细丝后在光屏上产生的条纹变化判断细丝的粗细变化，下列说法正确的是(　　)
A．运用了光的衍射现象，屏上条纹变宽，说明细丝变细
B．运用了光的衍射现象，屏上条纹变宽，说明细丝变粗
C．运用了光的干涉现象，屏上条纹变宽，说明细丝变细
D．运用了光的干涉现象，屏上条纹变宽，说明细丝变粗
[解析]　当障碍物的尺寸与波的波长相当或小于波的波长，会发生明显的衍射现象，该装置的原理是光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则细丝变细，故B、C、D错误，A正确.
[答案]　A
知识点二　狭缝衍射与双缝干涉的比较
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
在光的狭缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，下列四幅图片中，哪些属于光的狭缝衍射图样？哪些属于光的干涉图样？
提示：狭缝衍射条纹的特点是中央亮条纹最宽、最亮，双缝干涉条纹是等间距的条纹，所以a是干涉图样，b、d是单缝衍射图样，c是水波的衍射图样．
　
狭缝衍射与双缝干涉的比较
比较项目 狭缝衍射 双缝干涉
不同点 产生条件 障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多 频率、振动方向相同，相位差恒定的两列光波相遇叠加
条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不等，越靠外条纹间距越小 各相邻条纹等间距
亮度 中间条纹最亮，两边变暗 清晰条纹，亮度基本相同
续　表
比较项目 狭缝衍射 双缝干涉
相同点 成因 干涉、衍射都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或者削弱的结果
意义 干涉、衍射都是波特有的现象，表明光是一种波
特别提醒：(1)狭缝衍射可以理解为若干个光源的干涉，从而理解条纹相间排列．
(2)光波的波长增大，衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大．
(3)复色光的衍射或干涉图样，可认为是各单色光单独衍射或干涉所成图样的叠加．
INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例5LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(多选)图(a)是做双缝干涉实验的示意图．先做操作1：用两块不同颜色的滤光片分别挡住双缝屏上下两半部分Ⅰ和Ⅱ；接着再做操作2：用不透明的挡板挡住b缝．若两块滤光片一块是红色，一块是蓝色，则(　　)
A．完成操作1后，光屏上出现的是图 (b)图案，且甲是红色条纹，乙是蓝色条纹
B．完成操作1后，光屏上出现的是图 (c)图案，且丙是蓝色条纹，丁是红色条纹
C．完成操作2后，光屏上出现的是图 (b)图案，且甲是蓝色条纹，乙是红色条纹
D．完成操作2后，光屏上出现的是图 (c)图案，且丙是红色条纹，丁是蓝色条纹
[解析]　(b)图中的条纹为等间距明暗相间条纹，是干涉图样；(c)图为中间最宽且不等间距明暗相间条纹，是衍射条纹．操作1是双缝干涉实验，故条纹间距相等，光屏上出现(b)图案，由图案知甲的波长大于乙的波长，故甲为红色条纹，乙是蓝色条纹，操作2是单缝衍射，条纹间距不相等，光屏上为(c)图案，再结合波长关系可知丙是红色条纹，丁是蓝色条纹，故A、D正确，B、C错误．
[答案]　AD
知识点三　自然光和偏振光的比较
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，软绳上形成一列横波，质点在竖直平面内沿着上下方向振动．如果手持绳的一端左右抖动，会在绳上形成另一列横波，质点在水平面内沿着左右方向振动．现在让软绳穿过一块带有狭缝的木板．分别将狭缝与振动方向平行放置及与振动方向垂直放置，观察发生的现象(如图甲、乙所示).如果将这根软绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波，观察发生的现象(如图丙所示).这两种现象说明什么？
　
提示：当机械波是横波时，若质点的振动方向与狭缝平行，则机械波能透过狭缝传播，若质点的振动方向与狭缝垂直，则不能透过狭缝传播．对纵波而言，不管什么情况，纵波总能透过狭缝传播．
1．振动方向
自然光在垂直于光的传播方向的平面内，沿所有方向振动；偏振光在垂直于光的传播方向的平面内，沿某一特定的方向振动．
2．偏振现象
(1)如图甲所示，自然光通过偏振片后变成偏振光，后面的屏是明亮的，转动偏振片时，偏振光的振动方向随之变化，但屏上亮度不变．
(2)如图乙、丙所示，偏振光经过偏振片时，若光的振动方向与偏振片的透振方向平行，屏是亮的；若光的振动方向与偏振片的透振方向垂直，屏是暗的；若既不平行也不垂直，屏的亮度介于两者之间，随着振动方向与透振方向的夹角变大，亮度逐渐变暗．
(3)偏振片上的“狭缝”表示透振方向，而不是真实的狭缝．只要光的振动方向不与透振方向垂直，都可以不同程度地通过偏振片，不过强度要比振动方向与透振方向平行的光弱一些．
INCLUDEPICTURE "例6LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例6LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(2024·江苏卷，T2)用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到(　　)
A．两镜片都变亮
B．两镜片都变暗
C．两镜片没有任何变化
D．左镜片变暗，右镜片变亮
[解析]　用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，说明左镜片偏振片的方向和光的偏振方向相同，右镜片偏振片的方向和光的偏振方向垂直，当手机屏幕旋转90度后左镜片偏振片的方向与光的偏振方向垂直，则左镜片变暗，右镜片偏振片的方向与光的偏振方向相同，则右镜片变亮．
[答案]　D
INCLUDEPICTURE "例7LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例7LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　如图所示，A、B为两偏振片，一束自然光沿OO′方向射向A，此时在光屏C上透射光的强度最大，则(　　)
A．光的偏振现象说明光是纵波
B．自然光垂直于OO′方向振动的光波的强度不相同
C．只将A绕OO′轴旋转30°时，屏上透射光的强度不为零
D．只将B绕OO′轴旋转180°时，屏上透射光的强度几乎为零
[解析]　光的偏振现象说明光是横波，A错误；自然光沿各个方向振动的光波的强度都相同，B错误；原来自然光通过两偏振片后在光屏C上透射光的强度最大，说明两偏振片的偏振方向是平行的，只将A绕OO′轴旋转30°时，两偏振片的偏振方向不垂直，屏上透射光的强度不为零，C正确；将B绕OO′轴旋转180°时，两偏振片的偏振方向平行，透射光的强度最大，D错误．
[答案]　C
知识点四　激光及应用
1．激光的产生
激光是人工产生的相干光．
2．激光具有的特点
(1)相干性好：所谓相干性好，是指容易产生干涉现象．普通光源发出的光(即使是所谓的单色光)的频率是不一样的，而激光器发出的激光的频率几乎是单一的，并且满足其他的相干条件．所以，现在我们做双缝干涉实验时，无需在双缝前放一个单缝，而是用激光直接照射双缝，就能得到既明亮又清晰的干涉条纹．利用相干光易于调制的特点传输信息，所能传递的信息密度极高，一条细细的激光束通过光缆可以同时传送一百亿路电话和一千万套电视，全国人民同时通话还用不完它的通讯容量．
(2)平行度好：与普通光相比，传播相同距离的激光束的扩散程度小，光线仍能保持很大的强度，保持它的高能量，利用这一点可以精确测距．现在利用激光测量地月距离精确度已达到1 m．
(3)亮度高：它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量．如果把强大的激光束会聚起来，可使物体被照部分在千分之一秒的时间内产生几千万度的高温．
(4)单色性好：激光的频率范围极窄，颜色几乎是完全一致的．
INCLUDEPICTURE "例8LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例8LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下列关于激光的叙述正确的是(　　)
A．全息照片的拍摄利用了激光易于全反射的特点
B．由于激光的方向性好，可以用激光来携带信息
C．激光测距利用了激光相干性好的特点
D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
[解析]　全息照片的拍摄是利用了激光的频率单一、相干性好，能够产生明显的干涉的特点，故A错误；利用激光相干性好，能像无线电波那样被调制的特点，激光可用来传递信息，故B错误；激光测距利用了激光平行度好的特点，故C错误，D正确．
[答案]　D
综合一练　几何光学和物理光学的综合问题
INCLUDEPICTURE "例9LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例9LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(多选)(2025·湛江市期末)如图，两束单色光以相同的入射角从圆心O点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别为a和b.已知入射角α＝45°，a光束与玻璃砖间的夹角β＝60°.下列说法正确的是(　　)
A．玻璃对a光折射率为
B．在相同介质中，a光的速度比b光的速度小
C．用同一装置对a光和b光分别进行单缝衍射实验，b光的中央亮纹更宽
D．用同一装置对a光和b光分别进行双缝干涉实验，b光在光屏上得到条纹间距较小
[解析]　根据折射定律可知，玻璃对a光折射率n＝＝＝，故A正确；由题图可知，a光与b光的入射角相同，但b光偏折程度较大，故b光的折射率大于a光的折射率，b光的频率大于a光的频率，b光的波长小于a光的波长，可知a光和b光分别通过同一个单缝，a光中央亮纹更宽，故C错误；根据v＝，可知在相同介质中，a光的速度比b光的速度大，故B错误；根据Δx＝λ，可知用同一装置对a光和b光分别进行双缝干涉实验，b光在光屏上得到的条纹间距较小，故D正确．
[答案]　AD
INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\随堂巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
1．(光的衍射现象)对光的衍射的定性分析，下列说法不正确的是(　　)
A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比甚至比光的波长还要小的时候，才能产生明显的光的衍射现象
B．光通过单缝产生的衍射条纹间距不相等
C．光的衍射现象否定了光的直线传播的结论
D．光的衍射现象说明了光具有波动性
解析：选C.只有障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比甚至比光的波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象，A正确，不符合题意；光通过单缝产生的衍射条纹间距不相等，中间宽，两侧窄，B正确，不符合题意；光的直线传播是近似规律，光的衍射现象并没有否定光的直线传播的结论，故C错误，符合题意；光的衍射现象说明了光具有波动性，D正确，不符合题意．
2．(自然光和偏振光)(2025·茂名市期中)用图示实验装置演示光的偏振现象，白炽灯O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列说法正确的是(　　)
A．白炽灯发出的光是纵波
B．偏振片Q起到起偏的作用
C．光束Ⅱ中光振动方向与透振方向平行
D．将偏振片P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将消失
解析：选C.白炽灯的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，不能说明白炽灯的光是纵波，A错误；当白炽灯光经偏振片P后就成为偏振光，又经与P平行的偏振片Q照到光屏上，所以偏振片Q起到检偏的作用，B错误；光束Ⅱ中的光是经偏振片P透射来的，所以光束Ⅱ中光振动方向与透振方向平行，C正确；将偏振片P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将会减弱，D错误．
3．(光的偏振)观看立体电影时要戴由偏振片制成的眼镜，眼镜左右镜片透振方向的夹角是(　　)
A．0°　　　B．30°　　　C．60°　　　D．90°
解析：选D.观看立体电影时要戴由偏振片制成的眼镜，由于左右两个放映窗口前的偏振片的透振方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直，这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众，两束光的偏振方向仍然垂直，所以眼镜左右镜片透振方向的夹角是90°.
4．(激光的应用)(多选)纳米技术是跨世纪的新技术，将激光束的宽度集中到纳米范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把诸如癌症等彻底根除．在上述技术中，人们主要利用了激光的(　　)
A．单色性好 B．相干性好
C．亮度高 D．平行度好
解析：选CD.单色性说明激光的频率范围窄，几乎无色差，A错误；相干性好，说明易产生干涉现象，B错误；亮度高说明激光能在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，C正确；平行度好说明激光传播很远的距离仍能保持很好的强度，D正确．
5．(几何光学和物理光学的综合问题)(2025·佛山市期中)下列光学现象与原理解释正确的是(　　)
A．在双缝干涉实验中，其他条件不变，仅用黄光代替红光作为入射光可增大干涉条纹间距
B．在假期钓鱼时感觉水面反射的阳光相当刺眼，带上携带的偏光镜后，发现反光消失能清晰看到水下鱼群，该偏光镜利用了光的全反射原理
C．光的偏振现象证明光是横波
D．在肥皂泡泡膜上观察到像彩虹一样五彩斑斓的颜色，这是由光的折射导致的
解析：选C.双缝干涉实验中，其他条件不变，仅用黄光代替红光作为入射光，因黄光的波长小于红光，根据Δx＝λ，可知干涉条纹间距减小，故A错误；在假期钓鱼时感觉水面反射的阳光相当刺眼，带上携带的偏光镜后，发现反光消失能清晰看到水下鱼群，该偏光镜利用了光的偏振原理，故B错误；光的偏振现象证明光是横波，故C正确；在肥皂泡泡膜上观察到像彩虹一样五彩斑斓的颜色，这是由光的干涉导致的，故D错误．第四节　光的干涉
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "学习目标LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\学习目标LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
1．知道光的干涉现象和干涉条件，并能从光的干涉现象中说明光是一种波．　2.理解杨氏双缝干涉实验亮暗条纹产生的条件．　3.了解薄膜干涉现象，并了解薄膜干涉的应用．
INCLUDEPICTURE "课前知识梳理LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\课前知识梳理LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
一、光的双缝干涉现象
将一支激光笔发出的光照射在双缝上，双缝平行于屏，在屏上观察到了________________________的条纹；将两支同样的激光笔射向屏上的同一个地方，则观察不到明暗相间的条纹．
二、光产生干涉的条件
1．条件：两列光波的频率________________，相位差__________，振动方向________，即光波为相干光波，而且两列相干光波到达明(暗)干涉条纹的位置的路程差Δr是波长的______________(或半波长的奇数倍)，即满足Δr＝kλ，k＝0，±1，±2，…(明条纹)
Δr＝(2k＋1)，k＝0，±1，±2，…(暗条纹)
2．光程差：两列相干光到达明(暗)干涉条纹处的路径与绝对折射率乘积的差值，叫作光程差．
3．如果观察屏到双缝挡板的距离为L，双缝之间的距离为d，光的波长为λ，则观察屏上的相邻明条纹(或暗条纹)间的距离Δx＝________．
三、薄膜干涉
1．薄膜干涉的原理
在膜不同的地方，其内、外表面__________光的____________不同，故总有一些地方的光程差满足明、暗条纹条件．
2．薄膜干涉条纹
用单色光照射得到明暗相间的条纹，用白光照射得到________条纹．
3．薄膜干涉的应用
(1)用干涉法检查平面的平整度．
(2)光学仪器上的______________．
INCLUDEPICTURE "深化辨析LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\深化辨析LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
判断下列说法是否正确．
(1)若用白光作为光源，干涉条纹是明暗相间的条纹．(　　)
(2)若用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹．(　　)
(3)当两光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时出现亮条纹．(　　)
(4)水面上的油膜呈现彩色条纹，是油膜表面反射光与入射光叠加的结果．(　　)
(5)肥皂泡看起来呈彩色和照相机镜头呈淡紫色，都是薄膜干涉现象．(　　)
提示：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√
[答案自填] 明暗相间　相同　恒定　相同　整数倍　λ　反射　光程差　彩色
增透膜
INCLUDEPICTURE "课堂深度探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\课堂深度探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
知识点一　光的双缝干涉现象和干涉条件
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
几种单色光的双缝干涉图样如图所示．请问：
(1)单色光干涉时相邻两亮条纹的间距和相邻两暗条纹的间距相等吗？
(2)用不同颜色的光做干涉实验时，干涉图样完全一样吗？与哪些因素有关？
提示：(1)由题图可知，相邻两亮条纹和相邻两暗条纹之间的距离都是相等的．
(2)由题图可知，用不同颜色的光做干涉实验时，不同颜色光的干涉图样条纹间距不同，条纹间距与波长关系为Δx＝λ，其中d为双缝间的距离，L为双缝到接收屏的距离，λ为光的波长．
1．干涉条件
两列光的频率相同、相位差恒定或两列光振动情况总是相同．能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源可用同一束光分成两列来获得．
2．托马斯·杨的双缝干涉实验
(1)双缝干涉的装置示意图(如图所示)，有光源、单缝、双缝和光屏．
(2)单缝屏的作用
获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，如果用激光直接照射双缝，可省去单缝屏．杨氏那时没有激光，因此他用强光照射一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光．
(3)双缝屏的作用
平行光照射到单缝S上，又照射到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光．
3．单色光的干涉图样
若用单色光作光源，则干涉条纹是明暗相间的条纹，且条纹间距相等．中央为明条纹，两相邻明条纹(或暗条纹)间距离与光的波长有关，波长越长，条纹间距越大．
4．白光的干涉图样
若用白光作为光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的．这是因为：
(1)从双缝射出的两列光波中，各种色光都能形成明暗相间的条纹，各种色光都在中央条纹处形成明条纹，从而复合成白色条纹；
(2)两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红光的明条纹间距宽度最大，紫光的明条纹间距宽度最小，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹．
角度1　光的干涉条件
INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例1LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到彩色干涉条纹．若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光频率、波长均不相等，这时(　　)
A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B．有除红色、绿色外的其他颜色的双缝干涉条纹
C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D．屏上无任何光亮
[解析]　两束光能发生干涉的条件之一是频率相等．利用双缝将一束光分成能够发生干涉的两束光，在屏上形成干涉条纹，但分别用红色滤光片和绿色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不相等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，但屏上仍会有光亮，故C正确．
[答案]　C
INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例2LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　在光的双缝干涉现象里，下列描述正确的是(　　)
A．用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是波长较长的红光
B．用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是波长较短的紫光
C．相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的
D．在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个明条纹间距将变宽
[解析]　条纹间距与光的波长成正比，在可见光中，红光波长最长，紫光波长最短，故偏离中央明条纹最远的是红光，A正确，B错误；双缝干涉现象中，相邻两明条纹或两暗条纹是等间距的，C错误；红光的波长比紫光的波长长，所以换成紫光后，相邻两明条纹间距将变窄，D错误．
[答案]　A
角度2　单色光的干涉
INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例3LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　图甲为双缝干涉实验的装置示意图．图乙为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央亮条纹，图丙为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′为中央亮条纹．若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为λ红>λ绿>λ紫，则以下说法正确的是(　　)
A．图丙可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B．图丙可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．图丙可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．图丙可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
[解析]　根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大. 由本题的条件可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长，因此A正确，B、C、D错误．
[答案]　A
INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例4LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(2023·江苏卷，T6)用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置．则双缝间的距离变为原来的(　　)
A．　　　 B．
C．2倍 D．3倍
[解析]　光的双缝干涉条纹中，相邻亮(暗)条纹之间的距离Δx＝λ，式中L为双缝到光屏的距离，d为双缝的间距，λ为光的波长；根据题图可知4Δx甲＝2Δx乙，L与λ相同，则d乙＝d甲，B正确，A、C、D错误．
[答案]　B
知识点二　明条纹和暗条纹的判断
1．两相邻明条纹(或暗条纹)间距离与光的波长有关，波长越长，条纹间距越大．
2．明、暗条纹的判断
如图所示，设屏上的一点P到双缝的距离分别为r1和r2，路程差Δr＝r2－r1.
(1)若满足路程差为波长的整数倍，即Δr＝kλ(其中k＝0，±1，±2，±3，…)，则P处出现明条纹．k＝0时，PS1＝PS2，此时P点位于屏上的O处，为明条纹，此处的条纹叫中央明条纹或零级明条纹，k为明条纹的级次．
(2)若满足路程差为半波长的奇数倍，即Δr＝λ(其中k＝±1，±2，±3，…)，则P处出现暗条纹，k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开．
INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例5LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差Δs1＝0.75 μm，光屏上Q点到双缝S1、S2的距离之差Δs2＝1.5 μm，如果用频率为6.0×1014 Hz的黄光照射双缝，则(　　)
A．P点出现明条纹，Q点出现暗条纹
B．Q点出现明条纹，P点出现暗条纹
C．两点均出现明条纹
D．两点均出现暗条纹
[解析]　由c＝λf知黄光的波长为λ＝＝m＝0.5 μm，到P点的光程差与黄光的半波长相比为＝＝3，即为半波长的奇数倍，所以P点出现暗条纹；到Q点的光程差与黄光的半波长相比为＝＝6，即为半波长的偶数倍，所以Q点出现明条纹．
[答案]　B
INCLUDEPICTURE "例6LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例6LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为6×1014Hz，两光源S1、S2的振动情况恰好相反，光屏上的P点到S1与到S2的路程差为3×10－6m，如图所示，则：
(1)P点是明条纹还是暗条纹？
(2)设O为到S1、S2路程相等的点，则P、O间还有几条明条纹，几条暗条纹？(不包括O、P两处的条纹)
[解析]　(1)光的波长为λ＝＝ m＝5.0×10－7m
路程差为Δr＝3×10－6m
n＝＝＝6
由于两光源的振动情况恰好相反，所以P点出现暗条纹．
(2)O点的路程差为0，也是暗条纹，O、P间还有5条暗条纹，6条明条纹．
[答案]　(1)暗条纹　(2)5条暗条纹，6条明条纹
知识点三　薄膜干涉现象及应用
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光．把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，把这层液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰的像．这个像与直接看到的灯焰有什么不同？如果用白光做实验情况又会如何？
提示：灯焰的像由明暗相间的水平条纹组成．如果用白光做实验，肥皂膜上会出现彩色水平条纹．
1．薄膜干涉的成因
如图所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用使下面厚、上面薄，因此在薄膜上不同的地方，从膜的前、后表面反射的两列光波叠加，若两列波叠加后互相加强，则出现明纹；在另一些地方，叠加后互相减弱，则出现暗纹．故在单色光照射下，就出现了明暗相间的干涉条纹；若在白光照射下，则出现彩色干涉条纹．
2．薄膜干涉的应用
(1)检查平面的平整程度
如图所示，被检查平面B与标准样板A之间形成了一个楔形的空气薄膜，用单色光照射，入射光从空气膜的上、下表面反射出两列光波，形成干涉条纹．被检查平面若是平的，空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上，干涉条纹平行；若被检查表面某些地方不平，那里空气膜产生的干涉条纹将发生弯曲．
(2)光学镜头上的增透膜
光学镜头表面常常镀一层透光的膜称为增透膜．因增透膜的厚度为入射光在薄膜中波长的，从介质膜前后两个面反射的光的路程差为，所以两列光波相互削弱，使反射光的强度大大降低，透射光的强度得到加强．
INCLUDEPICTURE "例7LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例7LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(2025·佛山统考期中)彩虹锹甲的甲壳颜色艳丽，在阳光下呈现出彩虹色，甲壳结构及光路示意图如图所示，产生此现象的主要原因是阳光在甲壳表面发生(　　)
A．反射　　 B．折射
C．衍射 D．干涉
[解析]　彩虹锹甲的甲壳颜色艳丽，在阳光下呈现出彩虹色，产生此现象的主要原因是阳光在甲壳表面发生干涉．
[答案]　D
INCLUDEPICTURE "例8LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例8LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　一竖立肥皂液薄膜的横截面如图所示，关于在竖直放置的肥皂膜上产生的干涉现象，下列说法不正确的是(　　)
A．干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加
B．用蓝光照射产生的干涉条纹间距比黄光照射时产生的条纹间距窄
C．干涉条纹间的亮纹是由两反射光叠加减弱产生的
D．薄膜上干涉条纹基本上是水平的
[解析]　由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，故A正确；条纹间距与光的波长成正比，由于蓝光波长比黄光短，故蓝光条纹间距窄，故B正确；干涉条纹间的亮纹是由两反射光叠加增强产生的，故C错误；薄膜的干涉是等厚干涉，同一条纹厚度相同，故条纹是水平的，故D正确．
[答案]　C
INCLUDEPICTURE "例9LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例9LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(2025·广东深圳市期中)光的干涉现象在生活中有许多应用．图甲所示的是利用干涉现象检查平面平整度的装置，下列说法正确的是(　　)
A．图甲中上板是待检测的光学元件，下板是标准样板
B．若换用波长更长的单色光，其他条件不变，则图乙中的干涉条纹变疏
C．若图丙为俯视图甲所示装置时看到的干涉条纹，条纹弯曲说明被检测的平面在此处出现了凸起
D．如图丁所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，单色光从上方竖直射下，从上往下看凸透镜，可以看到等间距的明暗相间的同心圆环
[解析]　题图甲中上板是标准样板，下板是待检测的光学元件，故A错误；相邻亮条纹之间，空气膜的厚度差等于半个波长，根据Δx tan θ＝，若换用波长更长的单色光，其他条件不变，则题图乙中的干涉条纹变疏，故B正确；题图丙中条纹向左弯曲，说明亮条纹提前出现，应是被检测的平面在此处出现了凹陷，故C错误；空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，光程差是光的半个波长的偶数倍为明条纹，是光的半个波长的奇数倍为暗条纹，空气膜的厚度变化从中心向周围越来越快，则可以看到内疏外密的明暗相间的同心圆环，故D错误．
[答案]　B
INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\随堂巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
1．(双缝干涉现象)(2025·佛山统考期末)某同学用三根黑色的细塑料条制成一个如图甲所示的简易的双缝，用激光笔射出的激光穿过双缝到达平整的墙面，在墙面上呈现出如图乙中所示的明暗相间的条纹，下列相关说法正确的是(　　)
A.仅增大墙面与双缝的距离，条纹间距变小
B．仅增大激光笔与双缝的距离，条纹间距变大
C．仅减小双缝间距，条纹间距变大
D．条纹间距与所使用的激光颜色无关
解析：选C.根据条纹间距表达式Δx＝λ，可知仅增大墙面与双缝的距离L，条纹间距变大，A错误；仅增大激光笔与双缝的距离，条纹间距不变，B错误；仅减小双缝间距d，条纹间距变大，C正确；条纹间距与所使用的激光的波长有关，即与激光的颜色有关，D错误．
2．(双缝干涉的条件)由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点上，不会产生干涉现象．这是因为(　　)
A．两个光源发出光的频率不同
B．两个光源发出光的强度不同
C．两个光源的光速不同
D．这两个光源是彼此独立的，不是相干光源
解析：选D.题中两光源发出的光都是白光，频率不确定，A错误；光的强度对光是否产生干涉没有影响，B错误；光速在真空中是确定的，对光的干涉无影响，C错误；题中的是两个独立光源，二者产生的不是相干光，D正确．
3.(薄膜干涉)有一个半径较大的透明玻璃球体，若截去其上面的一大部分，然后将这一部分放到标准的水平面上，再让单色光竖直射向截面，如图所示，在反射光中看到的是(　　)
A.平行的、明暗相间的干涉条纹
B．环形的、明暗相间的干涉条纹
C．只能看到同颜色的平行反射光
D．一片黑暗
解析：选B.薄膜干涉条纹可看作等厚线，题图中，厚度相同的空气薄膜应是以切点为圆心的一个个圆，故干涉条纹应是环形的条纹，又因是单色光照射，所以是明暗相间的条纹，故B正确，A、C、D错误．
4.(亮条纹和暗条纹的判断)如图为杨氏双缝干涉实验示意图，其中S1、S2为双缝，D为光屏，实验中观察到屏上O点为中央亮纹的中心，P1为第一条亮纹的中心．在其他条件不变的情况下，若将D屏向右平移一段距离，则(　　)
A．屏上O点可能为暗纹的中心
B．屏上P1位置仍然可能为亮纹的中心
C．屏上P1位置可能为暗纹的中心
D．屏上干涉条纹间距将变小
解析：选C.屏上O点到两个光源的距离相等，仍然为中央亮纹的中心，A错误；根据Δx＝λ，屏向右平移，L增大，可知相邻干涉条纹间距离增大，原来屏上P1位置是第一条亮纹的中心，现在第一条亮纹向上移动，P1位置可能是暗纹的中心，不可能是亮纹中心，B、D错误，C正确．(共35张PPT)
第五节　用双缝干涉实验测定光的波长
一、实验目的
1．用双缝干涉实验装置测定光的波长．
2．学习测量微小距离的方法．
二、实验器材
光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、学生电源、导线、刻度尺等．
三、实验原理与设计
1．推导
如图所示，双缝间距为d，双缝到屏的距离为L.双缝S1、S2连接的中垂线与屏的交点为P0.对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1＝r1，PS2＝r2.在PS2上确定M点，使PM＝PS1，则S2M＝r2－r1，因d L，三角形S1S2M可看作直角三角形．有r2－r1＝d sin θ(令∠S2S1M＝θ).
3．条纹间距Δx的测定
如图甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成．转动手轮，分划板会左右移动．测量时，应使分划板的中心刻度对齐条纹的中心，如图乙所示，记下此时手轮上的示数x1(其读数方法与螺旋测微器相同).转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一相邻的明条纹中心时，记下手轮上的示数x2.两次示数之差就是相邻两条明条纹间的距离，即Δx＝|x1－x2|.
四、实验步骤
1．按照如图所示的装置安装好仪器．先调整光源的位置，使光源发出的光平行地进入遮光筒并照亮光屏；再放置单缝和双缝，使缝相互平行，调整各部件的间距，观察白光的双缝干涉图样(彩色条纹)；在光源和单缝间放置滤光片，使单一颜色的光通过，观察单色光的双缝干涉图样(明暗相间的单色条纹).
2．用米尺测出双缝到屏的距离L，用测量头测出相邻的两条明(或暗)纹间的距离Δx.
3．改变双缝到屏的距离L，再测出几组对应的相邻的两条明(或暗)纹间的距离Δx.将实验数据记录在表中．双缝间的距离d＝________mm.
数据记录表
测量次数 屏到双缝的距离L/m 相邻条纹的距离Δx/mm 光波波长λ/nm
1
2
3
4
5
5．换用不同颜色的滤光片，观察干涉图样有什么不同，并求出不同单色光相应的波长．
五、注意事项
1．单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的轴线上，双缝到单缝距离应相等．
2．测双缝到屏的距离L可用米尺测多次取平均值．
4．实验时，要保证光源、滤光片、单缝、双缝、光屏的中心在同一条轴线上，单缝和双缝间距调到5～10 cm为宜．
典例 分类讲解
PART
01
第一部分
某同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验，使用的双缝间距d＝0.30 mm，双缝到光屏的距离L＝900 mm，该同学观察到的干涉条纹如图甲所示．
题型一　教材原型实验
(1)在测量头上的是一个螺旋测微器(又叫“千分尺”)，分划板上的刻度线处于x1、x2位置时，对应的示数如图乙、丙所示，则相邻亮条纹的间距Δx＝________________________mm(结果保留3位小数).
1.236(1.235～1.237均可)
(2)计算单色光的波长的公式λ＝___________(用L、d、x1、x2表示)，可得波长λ＝________nm(结果保留3位有效数字).
412
(2024·河北卷，T11)某同学通过双缝干涉实验测量单色光波长，实验装置如图所示，其中测量头包括毛玻璃、游标卡尺、分划板、手轮、目镜等．
该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标卡尺读数，如表所示：
根据表中数据，判断单色光1为________(选填“红光”或“绿光”).
单色光类别 x1/mm x6/mm
单色光1 10.60 18.64
单色光2 8.44 18.08
绿光
在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，双缝间距d＝0.4 mm，双缝到光屏间的距离l＝0.5 m，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹．
(1)关于该实验，下列说法正确的是________．(填选项前的字母)
A．滤光片的作用是让白光变成单色光，取走滤光片，无法看到干涉条纹
B．若仅将滤光片由绿色换成红色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
C．若想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以将光屏向靠近双缝的方向移动
BC
(2)正确操作后，该组同学用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图甲所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺示数如图乙所示，则：

①分划板在图中A、B位置时，相邻两条亮纹中心间距Δx＝________mm；
②该单色光的波长λ＝________m(保留1位有效数字).
0.75
6×10－7
题型二　教材实验创新
65.0　
6.50×10－7　
变小
随堂 巩固落实
PART
02
第二部分
1．(多选)(2024·江西卷，T9)某同学用普通光源进行双缝干涉测光的波长实验．下列说法正确的是(　　)
A．光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、双缝、单缝、遮光筒、测量头等元件
B．透镜的作用是使光更集中
C．单缝的作用是获得线光源
D．双缝间距越小，测量头中观察到的条纹数目越多
√
√
2．小红做“用双缝干涉测量光的波长”的实验，装置如图甲所示，双缝到屏的距离为l，双缝间的距离为d.
(1)测得图乙中A、B位置条纹间的距离为a，则光的波长λ＝_________(用a、l、d表示).
(2)在不改变滤光片、双缝间距的情况下，若想增加从目镜中观察到的条纹个数，实验操作方法为_________________________________．
将屏向靠近双缝的方向移动
3．(2025·广东深圳市罗湖区期末)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示．
(1)关于该实验，下列说法正确的是________．
A．干涉条纹与双缝垂直
B．拿掉单缝也可以看到明显的干涉条纹
C．干涉条纹疏密程度与单缝宽度有关
D．若用绿色滤光片替换红色滤光片，干涉条纹间距会变小
D　
(2)某同学在做该实验时，在同一视野中选取了A、B两条纹，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图乙)，游标卡尺的示数如图丙所示；第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时(图丁)，游标卡尺的示数如图戊所示．已知双缝间距为0.50 mm，双缝到屏的距离为1.00 m，则图丙游标卡尺的示数为________mm，两个相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离为________mm，所测单色光波长为__________m．
11.5　
1.3　
6.5×10－7第二节　测定介质的折射率
INCLUDEPICTURE "课前知识梳理LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\课前知识梳理LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
一、实验目的
掌握测量玻璃折射率的方法．
二、实验设计
1．实验方案
如图，当光以一定的入射角透过一块两面平行的玻璃砖时，只要找出与入射光线AO相对应的出射光线O′B就能够画出光从空气射入玻璃后的折射光线OO′，于是就能测量入射角i、折射角γ.根据折射定律，就可以求出玻璃的折射率了．
2．实验原理
用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的折射光线，用量角器测入射角i和折射角γ，根据折射定律计算出玻璃的折射率n＝.
3．实验器材
玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔．
三、实验步骤
1．把白纸用图钉钉在木板上；
2．画一条线aa′作为界面，过aa′上一点O作垂直于aa′的直线NN′作为法线，过O点画一条入射光线AO，使入射角i适当大些．如图所示．
3．在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa′重合；
4．沿玻璃砖的另一侧面画一条直线bb′；
5．在玻璃砖的bb′一侧白纸上竖直地立一枚大头针P3，用眼睛观察调整视线，同时移动大头针P3的位置，使P3恰好能同时挡住玻璃砖aa′一侧所插的大头针P1、P2的像，此时把大头针P3插好；
6．在玻璃砖bb′一侧再竖直地插一枚大头针P4，使P4能挡住P3本身，同时也能挡住P1、P2的像；
7．记下P3、P4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P3、P4连一条直线BO′交bb′于O′点，连接OO′，OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线，折射角为γ；
8．用量角器量出入射角i和折射角γ的大小；
9．改变入射角i，重复上面的步骤三四次，量出相应的入射角和折射角；
10．算出入射角不同时的值，求出几次实验中的平均值就是玻璃的折射率．
四、数据处理
处理方式一：在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与OO′(或OO′的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN′作垂线，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长，如图甲所示．
由于sin i＝，sin γ＝，
而CO＝DO，所以折射率n＝＝.
重复以上实验，求得各次折射率的计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值．
处理方式二：根据折射定律可得n＝
因此有sin i＝n sin γ.
在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值的基础上，以sin γ值为横坐标、
以sin i值为纵坐标，建立直角坐标系如图乙所示，描数据点，过数据点连线得到一条过原点的直线．
求解图线斜率，设斜率为k，则k＝n，故玻璃砖折射率n＝k.
五、注意事项
1．实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离要稍大一些．
2．入射角i应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大．
3．在操作时，手不能触摸玻璃砖的光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线．
4．在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变．
INCLUDEPICTURE "典例分类讲解LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\典例分类讲解LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
题型一　教材原型实验
INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例1LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　如图甲所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，用直尺描出玻璃砖的两个边MN和PQ，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针P3、P4，然后作出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率．
(1)关于此实验，下列说法正确的是________．
A．大头针P4需挡住P3本身及P1、P2的像
B．入射角越大，折射率的测量越准确
C．利用量角器量出i1、i2，可求出玻璃砖的折射率n＝
D．如果误将玻璃砖的边PQ画到P′Q′，折射率的测量值将偏大
(2)如图乙所示，某同学按照如下方法处理数据：以O点为圆心、R为半径作圆，圆与折射光线的交点为B，过B点向两介质的交界面作垂线，垂足为N，AO的延长线交BN于M，记OM＝r，再以O点为圆心、r为半径作圆．可知该玻璃的折射率的测量值n＝________．(用r、R表示)
[解析]　(1)大头针P4需挡住P3本身及P1、P2的像，A正确；入射角大小要适当，并非入射角越大折射率的测量越准确，B错误；利用量角器量出i1、i2，可求出玻璃砖的折射率n＝，C错误；如果误将玻璃砖的边PQ画到P′Q′，折射角测量值偏大，则折射率的测量值将偏小，D错误．
(2)折射率n＝＝＝.
[答案]　(1)A　(2)
INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例2LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　某同学在做“测定玻璃折射率”的实验时，已经画好了部分图线，如图甲所示，在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，确定入射光线AO.现需在玻璃砖另一侧插上P3和P4大头针，以确定光在玻璃砖中的折射光线．
(1)下列确定P3位置的方法正确的是________．
A．透过玻璃砖观察，使P3挡住P2的像
B.透过玻璃砖观察，使P3挡住P1、P2的像
C．先插上P4大头针，在靠近玻璃砖一侧P3挡住P4的位置
(2)在图甲中作出光在玻璃砖中光线和从玻璃砖中出射后的光线的光路图，并画出玻璃砖中光线的折射角θ2.
(3)经过多次测量作出sin θ1－sin θ2的图像如图乙所示，玻璃砖的折射率为________．(保留3位有效数字)
[解析]　(1)确定P3位置的方法为透过玻璃砖观察，使P3挡住P1、P2的像．
(2)如图所示．
(3)根据折射定律可得n＝，由sin θ1－sin θ2图像可得玻璃砖的折射率n＝＝1.25.
[答案]　(1)B　(2)图见解析　(3)1.25
题型二　实验拓展创新
角度1　测定玻璃球体的折射率
INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例3LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(2024·湖北卷，T11)某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下：
①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线AA′和BB′，交点为O.将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA′，并使其圆心位于O点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图(a)所示．
②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点M.
③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P.
④分别过M、P作BB′的垂线MM′、PP′，M′、P′是垂足，并用米尺分别测量MM′、PP′的长度x和y.
⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据．根据这些数据作出y－x图像，如图(b)所示．
(1)关于该实验，下列说法正确的是__________(单选，填标号).
A．入射角越小，误差越小
B．激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差
C．选择圆心O点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显
(2)根据y－x图像，可得玻璃砖的折射率为________(保留3位有效数字).
(3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果____________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
[解析]　(1)入射角适当即可，不能太小，入射角太小，导致折射角太小，测量的误差会变大，故A错误；激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差，故B正确；相同的材料在各点的折射效果都一样，故C错误．
(2)设半圆柱体玻璃砖的半径为R，根据几何关系可得入射角的正弦值sin i＝，折射角的正弦值sin r＝，折射率n＝＝，可知y－x图线斜率大小等于折射率，即n＝≈1.57.
(3)根据(2)中数据处理方法可知若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果不变．
[答案]　(1)B　(2)1.57　(3)不变
角度2　测定液体的折射率
INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例4LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　如图所示，一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率，填写下述实验步骤中的空白．
(1)用游标卡尺测出广口瓶瓶口内径d.
(2)在瓶内装满水．
(3)将刻度尺沿瓶口边缘________插入水中．
(4)沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度(即图中A点)，同时看到水面上B点刻度的像B′恰与A点的像相重合．
(5)若水面恰与直尺的C点相平，读出____________和____________的长度．
(6)由题中所给条件，可以计算水的折射率为____________．
[解析]　(3)将直尺沿瓶口边缘竖直插入水中．
(5)若水面恰与直尺C点相平，读出AC和BC的长度．
(6)设从A点发出的光线射到水面时入射角为i，折射角为γ，根据数学知识得知
sin i＝
sin γ＝
根据对称性有B′C＝BC
则折射率n＝＝ ．
[答案]　(3)竖直　(5)AC　BC　(6)
INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\随堂巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
1.如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′，O为直线AO与aa′的交点，在直线AO上竖直地插上P1、P2两枚大头针．
(1)该同学接下来要完成的必要步骤有____________．
A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像
B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像
C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3
D．插上大头针P4，使P4挡住P3本身和P1、P2的像
(2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′.测量图甲中角i和γ的大小，则玻璃砖的折射率n＝________(结果用i和γ表示).
(3)如图乙所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽，若其他操作正确，则折射率的测量值________________(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值．
解析：(1)根据实验原理可知，该同学接下来要完成的必要步骤有，插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；插上大头针P4，使P4挡住P3本身和P1、P2的像．
(2)根据题图甲，由几何关系结合折射定律可得，玻璃砖的折射率n＝.
(3)将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽但仍平行，而其他操作正确，导致i角偏大，由于n＝，故折射率的测量值将偏小．
答案：(1)BD　(2)　(3)小于
2．(2025·佛山期中)在“测定玻璃砖的折射率”实验中：
(1)下列做法正确的是____________．
A．入射角越大，误差越小
B．画出玻璃砖边界面后，实验过程中玻璃砖就可以任意移动了
C.插大头针时，要尽量让针处于竖直状态且间距适当远一些
D．所用玻璃砖必须是平行玻璃砖，若上下两表面不平行将无法准确测得其折射率
(2)甲同学用的插针法，在插第三枚大头针P3时，在视线中看到P1、P2两枚大头针“断”成了a、b、c、d四截，如图1所示．正确的做法是让P3同时挡住________．
A．a、b　　　 B．c、d
C．a、c D．b、d
(3)乙同学先正确记录好了玻璃砖的两个分界面，之后却因操作不慎将玻璃砖的位置稍微向下平行移动了一小段距离，如图2所示，其他操作完全正确，则玻璃砖折射率测量值与真实值相比____________(选填“变大”“变小”或“不变”).
解析：(1)入射角不宜太大也不宜太小，入射角过大，会使折射光线亮度变暗，入射角太小则测量的相对误差较大，故A错误；实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变，故B错误；插大头针时，让针处于竖直状态且间距适当远一些，有利于减小误差，故C正确；除了平行玻璃砖其他形状的砖也能测出折射率，故D错误．
(2)在本实验中，P3应挡住P1、P2透过玻璃砖的像而不是P1、P2，图中a、b为P1、P2两枚大头针，c、d为P1、P2透过玻璃砖的像，即应让P3同时挡住c、d，故B正确，A、C、D错误．
(3)如图所示，实线表示将玻璃砖向下平移后实际的光路图，而虚线是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律得知，该同学测得的折射率将不变．
答案：(1)C　(2)B　(3)不变第三节　光的全反射与光纤技术
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "学习目标LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\学习目标LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
1．能正确区分光疏介质和光密介质．　2.能正确理解全反射、临界角的概念．　3.能用全反射的条件计算有关问题和解释相关现象．　4.知道光导纤维的工作原理以及在生产、生活中的应用．
INCLUDEPICTURE "课前知识梳理LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\课前知识梳理LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
一、光的全反射现象
1．光疏介质和光密介质：折射率________的介质称为光疏介质，折射率________的介质称为光密介质．
光疏介质和光密介质是相对的，同一种介质，相对其他介质来说可能是光疏介质，也可能是光密介质．
2．全反射
(1)定义：当光从折射率较大的介质(________介质)射入折射率较小的介质(________介质)时，折射角大于入射角且随入射角增大而增大．当入射角达到一定角度，折射角变成________，继续增大入射角，折射角将大于________．此时，入射光线全部被反射回折射率较大的介质中，这种现象称为光的全反射．折射角等于90°时的____________称为临界角．
(2)折射率与临界角的关系：sin ic＝_________________________________________.
(3)发生全反射的条件
①光线从光密介质射入________介质．
②入射角________________临界角．
二、光导纤维的工作原理
1．光导纤维简称光纤，其原理是利用了________________．
2．光导纤维的构造
光纤由垂直光纤轴向的两层结构构成，外层的折射率________内层的折射率，当光在其中传输时，发生________，从而大大减少了光的损耗，以此实现信号的传输．
三、光纤技术的实际应用
1．光纤通信的主要优点是容量__________、衰减________、抗干扰性________．
2．实际应用中，通常把许多光纤组合制成光缆，光缆中的每条光纤都独立导光互不干扰，医学上的内窥镜利用了光缆的这种性质．
INCLUDEPICTURE "深化辨析LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\深化辨析LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
判断下列说法是否正确．
(1)水的密度大于酒精的密度，水是光密介质.(　　)
(2)光从玻璃射入水中时能发生全反射．(　　)
(3)水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生了全反射．(　　)
(4)只要入射角足够大，就能发生全反射．(　　)
(5)光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射．　(　　)
提示：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√
[答案自填] 较小　较大　光密　光疏　90°　90°　入射角　　光疏　等于或大于
光的全反射　小于　全反射　大　小　强
INCLUDEPICTURE "课堂深度探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\课堂深度探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
知识点一　全反射现象
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
如图所示，让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，在这个边与空气的界面上会发生反射和折射．入射角从0°逐渐增大，使折射角增大到90°的过程中，反射光线和折射光线会有怎样的变化？
提示：入射角为0°，折射角也为0°，光线沿直线射出；随着入射角的逐渐增大，折射角逐渐增大，折射光线亮度逐渐减弱；反射角逐渐增大，反射光线亮度逐渐增强；当入射角增大到某一角度时，折射角达到90°，折射光线消失，所有光线全部反射．
　
1．发生全反射的条件
(1)光由光密介质射向光疏介质．
(2)入射角大于或等于临界角．
2．全反射遵循的规律
发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用．
3．从能量角度来理解全反射
当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大，同时折射光线强度减弱，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增大，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到0，反射光的能量等于入射光的能量．
4．临界角
(1)定义：刚好发生全反射(即折射角为90°)时的入射角为全反射的临界角，用ic表示．
(2)表达式：光由折射率为n的介质射向真空或空气时，若刚好发生全反射，则折射角恰好等于90°，n＝，即sin ic＝.
(3)不同色光的临界角：不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越高的光的临界角越小，越易发生全反射．
INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例1LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(2025·深圳校考期中)为了鉴别钻石的真假，根据钻石的折射率与玻璃的对比就能区分真假．让一束光线穿过介质1(玻璃)、2(空气)、3(钻石)时，光路如图所示，则(　　)
A．玻璃的折射率比钻石的大
B．空气是光密介质
C．光在钻石中的速度最小
D．当入射角由45°逐渐增大时，在由1入射2时在分界面不可能发生全反射
[解析]　因为sin 45°＜sin 60°，根据折射定律可知n1＞n2，同理可得n3＞n2，根据光的可逆性，光从2射向1或者从2射向3时，入射角相等，则n3＞n1，所以n3＞n1＞n2，介质3(钻石)的折射率最大，介质2(空气)的折射率最小，故A错误；因为n3＞n1＞n2，介质2(空气)对介质1(玻璃)和介质3(钻石)来说都是光疏介质，故B错误；因为n3＞n1＞n2和v＝，光在介质3(钻石)中的速度最小，故C正确；光从介质1进入介质2时，是从光密介质进入光疏介质，入射角小于折射角，在入射角逐渐增大时，在此界面上可能发生全反射，故D错误．
[答案]　C
INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例2LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　一束复合光以入射角i从玻璃界面MN射向空气时分成a、b、c三束光，如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．在玻璃中a光速度最大
B．在真空中b光速度最大
C．在玻璃中c光速度最小
D．若逐渐增大入射角i，c光将首先发生全发射
[解析]　根据＝，a光折射角最小，c光折射角最大，则navb>vc，A、C正确；三束光在真空的传播速度都为c，B错误；根据sin C＝，则c光临界角最小，首先发生全反射，D正确．
[答案]　B
INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例3LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(2024·海南卷，T4)一正三角形OPQ玻璃砖，某束光线垂直于OP射入，恰好在PQ界面发生全反射，则玻璃砖的折射率为(　　)
A．　　　 B．
C． D．2
[解析]　如图所示，根据几何关系可知光线在PQ界面的入射角C＝60°，根据全反射的临界条件可得sin C＝，解得n＝.
[答案]　C
知识点二　全反射问题的计算
1．解题步骤
(1)确定光是由光疏介质射入光密介质还是由光密介质射入光疏介质．
(2)若光由光密介质射入光疏介质，则根据sin ic＝确定临界角，看是否发生全反射．
(3)根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”．
(4)运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理、运算及变换，从而进行动态分析或定量计算．
2．临界问题
求光线照射的范围时，关键是找出边界光线，如果发生全反射，刚好能发生全反射时的临界光线就是一条边界光线，而另一条光线可以通过分析找出．确定临界光线时，关键是确定光线在什么位置时入射角等于临界角．
角度1　全反射问题的分析
INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例4LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方是空气，其截面如图所示．一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O点．当光束与竖直方向成45°角时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束．已知光在空气中的传播速度为c，求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v.
[解析]　当光束与竖直方向的夹角为45°时，光束恰好不从液体表面射向空气，即光束刚好发生全反射，即临界角C＝45°
则液体的折射率n＝
代入数据得n＝
由公式n＝得激光在液体中的传播速度v＝
解得v＝.
[答案]　　c
INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例5LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(2025·惠州统考)如图所示为一块半径为R的半圆形玻璃砖，AB为其直径，O为圆心．一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，第一次到达弧形表面后只有C、D间的光线才能从弧形表面射出，已知CO垂直于DO，光在真空中的传播速度为c.求：
(1)玻璃砖的折射率；
(2)从玻璃砖的下表面射向C点的光束，经弧形表面反射后再次返回玻璃砖的下表面在玻璃砖中传播的时间．
[解析]　(1)从下表面垂直射入玻璃砖的光线以原方向射向弧形表面，根据题意“只有C、D间的光线才能射出”可知，到达C、D两点的光线刚好发生全反射．
由几何关系可得，发生全反射的临界角C＝45°
由折射定律可得n＝
解得玻璃砖的折射率n＝.
(2)由几何关系可得，从玻璃砖的下表面射向C点的光束，经弧形表面反射后再次返回玻璃砖的下表面在玻璃砖中传播的路程s＝2R cos 45°＋＝2R
由v＝及t＝
解得该光束在玻璃砖中传播的时间t＝.
[答案]　(1)　(2)
角度2　全反射的极值问题
INCLUDEPICTURE "例6LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例6LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　如图所示，一个半径为r的圆木板静止在某种液体的表面，在圆木板圆心O的正下方H＝r处有一点光源S，已知液体的折射率n＝，求：
(1)沿圆木板边缘出射的折射光线的折射角；
(2)将点光源S竖直向上移动多少距离后，水面上方恰好看不到S发出的光．
[解析]　(1)由题意可知sin γ＝
由折射定律n＝
解得i＝45°.
(2)刚好发生全反射时sin ic＝
解得ic＝45°
此时光源与O距离h＝
光源S上移距离的最小值dm＝H－h＝(－1)r.
[答案]　(1)45°　(2)(－1)r
知识点三　全反射棱镜和光导纤维
1．全反射棱镜
(1)当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反射率很高．
(2)反射时失真小，两种反射情况如图甲、乙所示．
2．光导纤维：用光密介质制成的用来传导光信号的纤维状的装置．
(1)光纤原理：“光纤通信”利用了全反射原理．
实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，一定程度上可以弯折，直径只有几微米到一百微米之间，由内芯和外套组成．
如图所示，内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射，使反射光的能量最强，实现远距离传送．
(2)光纤的应用：携带着数码信息、电视图像、声音等的光信号沿着光纤传输到很远的地方，实现光纤通信．
角度1　全反射棱镜
INCLUDEPICTURE "例7LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例7LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　空气中两条光线a和b从虚框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图1所示．虚框内有两个折射率n＝1.5 的全反射玻璃棱镜．图2给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图1效果的是(　　)
[解析]　四个选项产生光路效果如图所示，则可知B正确．
[答案]　B
角度2　光导纤维的原理及应用
INCLUDEPICTURE "例8LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例8LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(2025·广东深圳市统考)光纤通信已成为现代主要的有线通信方式．现有一长为1 km，直径d＝0.2 mm的长直光纤，一束单色平行光从该光纤一端沿光纤方向射入，经过5×10－6s在光纤另端接收到该光束．光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s.
(1)求光纤的折射率．
(2)如图所示，该光纤绕圆柱体转弯，若平行射入该光纤的光在转弯处均能发生全反射，求该圆柱体半径R的最小值．
[解析]　(1)光在长直光纤中传输速度v＝
解得v＝2×108 m/s
光纤的折射率n＝
解得n＝1.5.
(2)如图所示，当光纤中最下面的光线发生全反射，则平行光在弯曲处全部发生全反射
由几何关系可知sin C＝
又sin C＝＝
解得Rmin＝0.4 mm.
[答案]　(1)1.5　(2)0.4 mm
INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\随堂巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
1．(全反射现象)(2025·湛江月考)如图所示，一束红光以30°入射角射向半圆玻璃砖的平直边，在玻璃砖与空气的分界面上发生了反射和折射．若保持半圆玻璃砖不动，入射光线与法线的夹角从30°逐渐缓慢增大到90°的过程中(　　)
A．反射角变小　　　 B．反射光的亮度不变
C．折射光的亮度不变 D．折射光会消失
解析：选D.入射光线与法线的夹角从30°逐渐缓慢增大到90°的过程中，反射角变大，反射光线的亮度增加，折射光线的亮度减弱，当入射角到达临界角时，全部光线返回原介质，即发生全反射，此时折射光线消失，反射光亮度最大，故A、B、C错误，D正确．
2.(全反射现象)(2023·福建卷，T2)如图，一教师用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液流导光”实验．瓶内装有适量清水，水从小孔中流出后形成了弯曲的液流．让激光水平射向小孔，使光束与液流保持在同一竖直平面内，观察到光束沿着弯曲的液流传播．下列操作有助于光束更好地沿液流传播的是(　　)
A．减弱激光强度
B．提升瓶内液面高度
C．改用折射率更小的液体
D．增大激光器与小孔之间的水平距离
解析：选B.若想使激光束完全被限制在液流内，则应使激光在液流内发生全反射现象，根据n＝可知应该增大液体的折射率或者增大激光束的入射角，而减弱激光的强度，激光的入射角和折射率均不会改变，故A、C错误；提升瓶内液面的高度，会造成开口处压强增大，水流的速度增大，进而增大了激光束的入射角，则会有大部分光在界面处发生全反射，有助于光束更好地沿液流传播，故B正确；增大激光器与小孔之间的水平距离不能改变液体的折射率，也不能改变激光束的入射角，故D错误．
3.(光导纤维)一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，a光的(　　)
A．频率小，发生全反射的临界角小
B．频率大，发生全反射的临界角小
C.频率小，发生全反射的临界角大
D．频率大，发生全反射的临界角大
解析：选C.由光路图可知a光的偏折程度没有b光的大，因此a光的折射率小，频率小，根据sin C＝可知，折射率越小，发生全反射的临界角越大．
4．(光导纤维的原理及应用)(多选)(2025·东莞期中)如图所示的是一条光导纤维的一段，光纤总长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2.若光在真空中传播速度为c，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程中，下列判断正确的是(　　)
A．n1B．n1>n2
C．光通过光缆的时间等于
D．光通过光缆的时间大于
解析：选BD.当光从光密介质射入光疏介质时才可能发生全反射，而光密介质的折射率大于光疏介质的折射率，所以玻璃芯的折射率大于外层材料的折射率，即n1>n2 ，故A错误，B正确；光在玻璃芯中经过的路程x＝，光在玻璃芯中的速度v＝，则光通过光缆的时间t＝＝＞，故C错误，D正确．(共40张PPT)
第四章　光及其应用
第一节　光的折射定律
1．理解光的折射定律，并能用来解释和计算有关的问题．　2.理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系．　3.会依据光的折射定律作出光路图．
学习目标
一、光的折射定律
1．光的传播规律
光在均匀的介质中是沿着直线传播的．当它遇到不同介质的分界面时，往往不再按照原来的方向前进，一部分被反射回原来的介质中，发生光的反射；另一部分进入不同介质后偏向另一个方向传播，发生光的________．
折射
2．折射定律
(1)内容：如图所示，当光线从空气射入介质时，发生折射，折射光线、入射光线和法线在_____________内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧；入射角i的正弦值与折射角γ的正弦值成________比．
同一平面
正　
二、折射率
1．定义：光从________射入某种介质发生折射时，________的正弦值与__________的正弦值之比n，叫作这种介质的折射率．真空的折射率确定为1.
真空
入射角i
折射角γ
3．物理意义：折射率与介质的自身性质有关，与入射角大小无关，是一个反映介质的________________的物理量．
5．特点：一般情况下介质的折射率都________；且折射率越大，光在此介质中的传播速率越小．
光学性质
大于1
判断下列说法是否正确．
(1)一束光从空气射入水中时，传播方向一定发生变化．(　　)
(2)光的反射现象中，光路是可逆的，光的折射现象中，光路是不可逆的．(　　)
(3)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定减小．(　　)
(4)光从真空斜射入任何介质时，入射角均大于折射角．(　　)
×　
√　
×　
√　
课堂 深度探究
PART
01
第一部分
(1)甲、乙两个图中，虚线代表什么？
提示：虚线表示折射光线的反向延长线．
(2)观察筷子和鱼的折射现象，其原理是什么？
提示：光从水射入空气中，由于介质不同使光路发生偏折．
知识点一　折射定律的理解和应用
1．对折射现象的理解
(1)特殊情况：当光垂直于界面入射时，虽然光的传播方向不变，但光速变了，因此也属于折射．
(2)光线的偏折方向：光线从折射率小的介质斜射入折射率大的介质，折射光线向法线偏折，反之将偏离法线．
(3)光路可逆性：光由介质射入空气或真空时，折射角γ大于入射角i.根据光路可逆，可认为光由空气或真空以入射角γ入射，对应的折射角为i.
角度1　对光的折射现象的理解
　 下列说法不正确的是(　　)
A．光从一种介质进入另一种介质时，传播方向可能发生变化
B．在光的反射和折射现象中光路是可逆的
C．光从空气射入水中时，入射角发生变化，折射角和反射角都发生变化
D．光由一种介质进入另一种介质时，增大入射角，折射角一定增大，入射角与折射角成正比
√
(2025·深圳高二期中)诗句“大漠孤烟直，长河落日圆”给我们展现了一幅美丽的画卷．当诗人看到落日接近地平线之时，太阳的实际位置已经位于地平线下方了．分析这种现象的主要原因是(　　)
A．光的全反射 B．光的折射
C．光的色散 D．光的干涉
[解析]　太阳落山时，太阳的实际位置在地平线下面，但太阳光经过不均匀的大气层时发生了折射，通过折射我们看见了太阳的虚像(即观察到的落日).
√
角度2　光的折射现象的分析
　 下列各图中，O点是半圆形玻璃砖的圆心．一束光线由空气射入玻璃砖，再由玻璃砖射入空气，光路图可能正确的是(　　)
√
[解析]　光由空气射入半圆形玻璃砖时，折射角小于入射角，光由玻璃砖垂直射出时传播方向不变，故A错误，B正确；光由空气垂直射入玻璃砖时传播方向不变，从玻璃砖射入空气时入射角小于折射角，故C、D错误．
当同一束单色光从空气斜射入某种介质时，无论入射角如何改变，入射角的正弦值和折射角的正弦值的比值总保持不变．但是，如图所示，当该束光由空气以同一入射角斜射入不同的介质时，折射角却不同，入射角的正弦值和折射角的正弦值的比值也发生了变化，这说明什么？
知识点二　折射率的理解和计算
提示：这说明在光的折射现象中，入射角的正弦值与折射角的正弦值的比值与入射角和折射角的大小无关，与介质的种类有关．
2．解题思路
(1)根据题意画出正确的光路图．
(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角均是光线与法线的夹角．
(3)利用折射定律、折射率公式列式求解．
角度1　对折射率的理解
　 关于折射率，下列说法正确的是(　　)
A．在光发生折射时，折射角一定小于入射角
B．折射率跟折射角的正弦值成反比
C．折射率大的介质，光在其中的传播速度小
D．折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍，折射率不变
√
√
√
(1)求激光在水中传播的速度大小v.
[答案]　2.25×108 m/s　
(2)求激光在水中的折射角大小β.
[答案] 37°
(3)求激光从O到P所需的时间t.
随堂 巩固落实
PART
02
第二部分
1.(折射定律的理解和应用)如图所示，一束光线斜射入容器中，在容器底部形成一个光斑，向容器中逐渐注水过程中，图中容器底部光斑(　　)
A．向左移动 B．向右移动
C．原位置不变 D．无法确定
解析：当向容器中加水时，光从空气斜射入水中，由光的折射规律可知，光会靠近法线，因此容器底部的光斑会向左移动．
√
√
√
4.(光的折射现象的综合分析)(2025·佛山期中)如图所示，真空中有一个半径为R的玻璃球，O点为球心．球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，光在真空中的传播速度为c.
(1)若θ＝30°，求玻璃的折射率．
(2)若θ＝45°，从S发出的光线经多长时间再次回到S点？(共38张PPT)
第二节　测定介质的折射率
一、实验目的
掌握测量玻璃折射率的方法．
二、实验设计
1．实验方案
如图，当光以一定的入射角透过一块两面平行的玻璃砖时，只要找出与入射光线AO相对应的出射光线O′B就能够画出光从空气射入玻璃后的折射光线OO′，于是就能测量入射角i、折射角γ.根据折射定律，就可以求出玻璃的折射率了．
3．实验器材
玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔．
三、实验步骤
1．把白纸用图钉钉在木板上；
2．画一条线aa′作为界面，过aa′上一点O作垂直于aa′的直线NN′作为法线，过O点画一条入射光线AO，使入射角i适当大些．如图所示．
3．在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa′重合；
4．沿玻璃砖的另一侧面画一条直线bb′；
5．在玻璃砖的bb′一侧白纸上竖直地立一枚大头针P3，用眼睛观察调整视线，同时移动大头针P3的位置，使P3恰好能同时挡住玻璃砖aa′一侧所插的大头针P1、P2的像，此时把大头针P3插好；
6．在玻璃砖bb′一侧再竖直地插一枚大头针P4，使P4能挡住P3本身，同时也能挡住P1、P2的像；
7．记下P3、P4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P3、P4连一条直线BO′交bb′于O′点，连接OO′，OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线，折射角为γ；
8．用量角器量出入射角i和折射角γ的大小；
9．改变入射角i，重复上面的步骤三四次，量出相应的入射角和折射角；
四、数据处理
处理方式一：在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与OO′(或OO′的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN′作垂线，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长，如图甲所示．
五、注意事项
1．实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离要稍大一些．
2．入射角i应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大．
3．在操作时，手不能触摸玻璃砖的光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线．
4．在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变．
典例 分类讲解
PART
01
第一部分
题型一　教材原型实验
　如图甲所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，用直尺描出玻璃砖的两个边MN和PQ，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针P3、P4，然后作出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率．
A
(2)如图乙所示，某同学按照如下方法处理数据：以O点为圆心、R为半径作圆，圆与折射光线的交点为B，过B点向两介质的交界面作垂线，垂足为N，AO的延长线交BN于M，记OM＝r，再以O点为圆心、r为半径作圆．可知该玻璃的折射率的测量值n＝________．(用r、R表示)
某同学在做“测定玻璃折射率”的实验时，已经画好了部分图线，如图甲所示，在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，确定入射光线AO.现需在玻璃砖另一侧插上P3和P4大头针，以确定光在玻璃砖中的折射光线．
(1)下列确定P3位置的方法正确的是________．
A．透过玻璃砖观察，使P3挡住P2的像
B.透过玻璃砖观察，使P3挡住P1、P2的像
C．先插上P4大头针，在靠近玻璃砖一侧P3挡住P4的位置
B
[解析]　确定P3位置的方法为透过玻璃砖观察，使P3挡住P1、P2的像．
(2)在图甲中作出光在玻璃砖中光线和从玻璃砖中出射后的光线的光路图，并画出玻璃砖中光线的折射角θ2.
[答案]　图见解析
[解析]　如图所示．
(3)经过多次测量作出sin θ1－sin θ2的图像如图乙所示，玻璃砖的折射率为________．(保留3位有效数字)
1.25
角度1　测定玻璃球体的折射率
　 (2024·湖北卷，T11)某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下：
题型二　实验拓展创新
①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线AA′和BB′，交点为O.将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA′，并使其圆心位于O点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图(a)所示．
②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点M.
③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P.
④分别过M、P作BB′的垂线MM′、PP′，M′、P′是垂足，并用米尺分别测量MM′、PP′的长度x和y.
⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据．根据这些数据作出y－x图像，如图(b)所示．
(1)关于该实验，下列说法正确的是__________(单选，填标号).
A．入射角越小，误差越小
B．激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差
C．选择圆心O点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显
[解析]　入射角适当即可，不能太小，入射角太小，导致折射角太小，测量的误差会变大，故A错误；激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差，故B正确；相同的材料在各点的折射效果都一样，故C错误．
B　
(2)根据y－x图像，可得玻璃砖的折射率为________(保留3位有效数字).
1.57
(3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果____________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
[解析]　根据(2)中数据处理方法可知若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果不变．
不变
角度2　测定液体的折射率
　 如图所示，一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率，填写下述实验步骤中的空白．
(1)用游标卡尺测出广口瓶瓶口内径d.
(2)在瓶内装满水．
(3)将刻度尺沿瓶口边缘________插入水中．
[解析]　将直尺沿瓶口边缘竖直插入水中．
竖直　
(4)沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度(即图中A点)，同时看到水面上B点刻度的像B′恰与A点的像相重合．
(5)若水面恰与直尺的C点相平，读出____________和____________的长度．
[解析]　若水面恰与直尺C点相平，读出AC和BC的长度．
AC　
BC
(6)由题中所给条件，可以计算水的折射率为____________．
随堂 巩固落实
PART
02
第二部分
1.如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′，O为直线AO与aa′的交点，在直线AO上竖直地插上P1、P2两枚大头针．
(1)该同学接下来要完成的必要步骤有____________．
A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像
B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像
C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3
D．插上大头针P4，使P4挡住P3本身和P1、P2的像
解析：根据实验原理可知，该同学接下来要完成的必要步骤有，插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；插上大头针P4，使P4挡住P3本身和P1、P2的像．
BD
(2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′.测量图甲中角i和γ的大小，则玻璃砖的折射率n＝________(结果用i和γ表示).
(3)如图乙所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽，若其他操作正确，则折射率的测量值_______(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值．
小于
2．(2025·佛山期中)在“测定玻璃砖的折射率”实验中：
(1)下列做法正确的是____________．
A．入射角越大，误差越小
B．画出玻璃砖边界面后，实验过程中玻璃砖就可以任意移动了
C.插大头针时，要尽量让针处于竖直状态且间距适当远一些
D．所用玻璃砖必须是平行玻璃砖，若上下两表面不平行将无法准确测得其折射率
C　
解析：入射角不宜太大也不宜太小，入射角过大，会使折射光线亮度变暗，入射角太小则测量的相对误差较大，故A错误；实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变，故B错误；插大头针时，让针处于竖直状态且间距适当远一些，有利于减小误差，故C正确；除了平行玻璃砖其他形状的砖也能测出折射率，故D错误．
(2)甲同学用的插针法，在插第三枚大头针P3时，在视线中看到P1、P2两枚大头针“断”成了a、b、c、d四截，如图1所示．正确的做法是让P3同时挡住________．
A．a、b　　　 B．c、d
C．a、c D．b、d
解析：在本实验中，P3应挡住P1、P2透过玻璃砖的像而不是P1、P2，图中a、b为P1、P2两枚大头针，c、d为P1、P2透过玻璃砖的像，即应让P3同时挡住c、d，故B正确，A、C、D错误．
B　
(3)乙同学先正确记录好了玻璃砖的两个分界面，之后却因操作不慎将玻璃砖的位置稍微向下平行移动了一小段距离，如图2所示，其他操作完全正确，则玻璃砖折射率测量值与真实值相比____________(选填“变大”“变小”或“不变”).
不变
解析：如图所示，实线表示将玻璃砖向下平移后实际的光路图，而虚线是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律得知，该同学测得的折射率将不变．(共45张PPT)
第三节　光的全反射与光纤技术
1．能正确区分光疏介质和光密介质．　2.能正确理解全反射、临界角的概念．　3.能用全反射的条件计算有关问题和解释相关现象．　4.知道光导纤维的工作原理以及在生产、生活中的应用．
学习目标
一、光的全反射现象
1．光疏介质和光密介质：折射率________的介质称为光疏介质，折射率________的介质称为光密介质．
光疏介质和光密介质是相对的，同一种介质，相对其他介质来说可能是光疏介质，也可能是光密介质．
较小
较大
2．全反射
(1)定义：当光从折射率较大的介质(________介质)射入折射率较小的介质(________介质)时，折射角大于入射角且随入射角增大而增大．当入射角达到一定角度，折射角变成________，继续增大入射角，折射角将大于________．此时，入射光线全部被反射回折射率较大的介质中，这种现象称为光的全反射．折射角等于90°时的____________称为临界角．
光密
光疏
90°
90°
入射角
(2)折射率与临界角的关系：sin ic＝______________.
(3)发生全反射的条件
①光线从光密介质射入________介质．
②入射角________________临界角．
光疏
等于或大于
二、光导纤维的工作原理
1．光导纤维简称光纤，其原理是利用了________________．
2．光导纤维的构造
光纤由垂直光纤轴向的两层结构构成，外层的折射率________内层的折射率，当光在其中传输时，发生________，从而大大减少了光的损耗，以此实现信号的传输．
光的全反射
小于
全反射
三、光纤技术的实际应用
1．光纤通信的主要优点是容量__________、衰减________、抗干扰性________．
2．实际应用中，通常把许多光纤组合制成光缆，光缆中的每条光纤都独立导光互不干扰，医学上的内窥镜利用了光缆的这种性质．
大　
小　
强
判断下列说法是否正确．
(1)水的密度大于酒精的密度，水是光密介质.(　　)
(2)光从玻璃射入水中时能发生全反射．(　　)
(3)水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生了全反射．(　　)
(4)只要入射角足够大，就能发生全反射．(　　)
(5)光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射．　(　　)
×　
√　
√　
×　
√　
课堂 深度探究
PART
01
第一部分
如图所示，让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，在这个边与空气的界面上会发生反射和折射．入射角从0°逐渐增大，使折射角增大到90°的过程中，反射光线和折射光线会有怎样的变化？
知识点一　全反射现象
提示：入射角为0°，折射角也为0°，光线沿直线射出；随着入射角的逐渐增大，折射角逐渐增大，折射光线亮度逐渐减弱；反射角逐渐增大，反射光线亮度逐渐增强；当入射角增大到某一角度时，折射角达到90°，折射光线消失，所有光线全部反射．
1．发生全反射的条件
(1)光由光密介质射向光疏介质．
(2)入射角大于或等于临界角．
2．全反射遵循的规律
发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用．
3．从能量角度来理解全反射
当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大，同时折射光线强度减弱，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增大，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到0，反射光的能量等于入射光的能量．
(2025·深圳校考期中)为了鉴别钻石的真假，根据钻石的折射率与玻璃的对比就能区分真假．让一束光线穿过介质1(玻璃)、2(空气)、3(钻石)时，光路如图所示，则(　　)
A．玻璃的折射率比钻石的大
B．空气是光密介质
C．光在钻石中的速度最小
D．当入射角由45°逐渐增大时，在由1入射2时在分界面不可能发生全反射
√
一束复合光以入射角i从玻璃界面MN射向空气时分成a、b、c三束光，如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．在玻璃中a光速度最大
B．在真空中b光速度最大
C．在玻璃中c光速度最小
D．若逐渐增大入射角i，c光将首先发生全发射
√
√
知识点二　全反射问题的计算
2．临界问题
求光线照射的范围时，关键是找出边界光线，如果发生全反射，刚好能发生全反射时的临界光线就是一条边界光线，而另一条光线可以通过分析找出．确定临界光线时，关键是确定光线在什么位置时入射角等于临界角．
角度1　全反射问题的分析
　 一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方是空气，其截面如图所示．一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O点．当光束与竖直方向成45°角时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束．已知光在空气中的传播速度为c，求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v.
(2025·惠州统考)如图所示为一块半径为R的半圆形玻璃砖，AB为其直径，O为圆心．一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，第一次到达弧形表面后只有C、D间的光线才能从弧形表面射出，已知CO垂直于DO，光在真空中的传播速度为c.求：
(1)玻璃砖的折射率；
(2)从玻璃砖的下表面射向C点的光束，经弧形表面反射后再次返回玻璃砖的下表面在玻璃砖中传播的时间．
(1)沿圆木板边缘出射的折射光线的折射角；
[答案]　45°　
(2)将点光源S竖直向上移动多少距离后，水面上方恰好看不到S发出的光．
知识点三　全反射棱镜和光导纤维
1．全反射棱镜
(1)当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反射率很高．
(2)反射时失真小，两种反射情况如图甲、乙所示．
2．光导纤维：用光密介质制成的用来传导光信号的纤维状的装置．
(1)光纤原理：“光纤通信”利用了全反射原理．
实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，一定程度上可以弯折，直径只有几微米到一百微米之间，由内芯和外套组成．
如图所示，内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射，使反射光的能量最强，实现远距离传送．
(2)光纤的应用：携带着数码信息、电视图像、声音等的光信号沿着光纤传输到很远的地方，实现光纤通信．
角度1　全反射棱镜
　 空气中两条光线a和b从虚框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图1所示．虚框内有两个折射率n＝1.5 的全反射玻璃棱镜．图2给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图1效果的是(　　)
√
[解析]　四个选项产生光路效果如图所示，则可知B正确．
角度2　光导纤维的原理及应用
　 (2025·广东深圳市统考)光纤通信已成为现代主要的有线通信方式．现有一长为1 km，直径d＝0.2 mm的长直光纤，一束单色平行光从该光纤一端沿光纤方向射入，经过5×10－6s在光纤另端接收到该光束．光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s.
(1)求光纤的折射率．
[答案]　1.5　
(2)如图所示，该光纤绕圆柱体转弯，若平行射入该光纤的光在转弯处均能发生全反射，求该圆柱体半径R的最小值．
[答案]　0.4 mm
随堂 巩固落实
PART
02
第二部分
1．(全反射现象)(2025·湛江月考)如图所示，一束红光以30°入射角射向半圆玻璃砖的平直边，在玻璃砖与空气的分界面上发生了反射和折射．若保持半圆玻璃砖不动，入射光线与法线的夹角从30°逐渐缓慢增大到90°的过程中(　　)
A．反射角变小　　　 B．反射光的亮度不变
C．折射光的亮度不变 D．折射光会消失
√
解析：入射光线与法线的夹角从30°逐渐缓慢增大到90°的过程中，反射角变大，反射光线的亮度增加，折射光线的亮度减弱，当入射角到达临界角时，全部光线返回原介质，即发生全反射，此时折射光线消失，反射光亮度最大，故A、B、C错误，D正确．
2.(全反射现象)(2023·福建卷，T2)如图，一教师用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液流导光”实验．瓶内装有适量清水，水从小孔中流出后形成了弯曲的液流．让激光水平射向小孔，使光束与液流保持在同一竖直平面内，观察到光束沿着弯曲的液流传播．下列操作有助于光束更好地沿液流传播的是(　　)
A．减弱激光强度
B．提升瓶内液面高度
C．改用折射率更小的液体
D．增大激光器与小孔之间的水平距离
√
3.(光导纤维)一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，a光的(　　)
A．频率小，发生全反射的临界角小
B．频率大，发生全反射的临界角小
C.频率小，发生全反射的临界角大
D．频率大，发生全反射的临界角大
√
√
√第五节　用双缝干涉实验测定光的波长
INCLUDEPICTURE "课前知识梳理LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../课前知识梳理LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
一、实验目的
1．用双缝干涉实验装置测定光的波长．
2．学习测量微小距离的方法．
二、实验器材
光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、学生电源、导线、刻度尺等．
三、实验原理与设计
1．推导
如图所示，双缝间距为d，双缝到屏的距离为L.双缝S1、S2连接的中垂线与屏的交点为P0.对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1＝r1，PS2＝r2.在PS2上确定M点，使PM＝PS1，则S2M＝r2－r1，因d L，三角形S1S2M可看作直角三角形．有r2－r1＝d sin θ(令∠S2S1M＝θ).
则x＝L tan θ≈L sin θ
有r2－r1＝d
若P处为明纹，则d＝±kλ(k＝0，1，2，…)
解得x＝±kλ(k＝0，1，2，…)
相邻两明纹或暗纹的中心距离Δx＝λ.
2．测量原理
由公式λ＝Δx，分别测量d、L和Δx，可求得光的波长．
3．条纹间距Δx的测定
如图甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成．转动手轮，分划板会左右移动．测量时，应使分划板的中心刻度对齐条纹的中心，如图乙所示，记下此时手轮上的示数x1(其读数方法与螺旋测微器相同).转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一相邻的明条纹中心时，记下手轮上的示数x2.两次示数之差就是相邻两条明条纹间的距离，即Δx＝|x1－x2|.
四、实验步骤
1．按照如图所示的装置安装好仪器．先调整光源的位置，使光源发出的光平行地进入遮光筒并照亮光屏；再放置单缝和双缝，使缝相互平行，调整各部件的间距，观察白光的双缝干涉图样(彩色条纹)；在光源和单缝间放置滤光片，使单一颜色的光通过，观察单色光的双缝干涉图样(明暗相间的单色条纹).
2．用米尺测出双缝到屏的距离L，用测量头测出相邻的两条明(或暗)纹间的距离Δx.
3．改变双缝到屏的距离L，再测出几组对应的相邻的两条明(或暗)纹间的距离Δx.将实验数据记录在表中．双缝间的距离d＝________mm.
数据记录表
测量次数 屏到双缝的距离L/m 相邻条纹的距离Δx/mm 光波波长λ/nm
1
2
3
4
5
4.利用公式λ＝(双缝间的距离d可从产品铭牌上直接读出)，求单色光的波长，并求出多次测量的平均值．
5．换用不同颜色的滤光片，观察干涉图样有什么不同，并求出不同单色光相应的波长．
五、注意事项
1．单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的轴线上，双缝到单缝距离应相等．
2．测双缝到屏的距离L可用米尺测多次取平均值．
3．测条纹间距Δx时，用测量头测出n条亮(暗)纹间的距离a，求出相邻的两条亮(暗)纹间的距离Δx＝.
4．实验时，要保证光源、滤光片、单缝、双缝、光屏的中心在同一条轴线上，单缝和双缝间距调到5～10 cm为宜．
INCLUDEPICTURE "典例分类讲解LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../典例分类讲解LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
题型一　教材原型实验
INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../例1LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　某同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验，使用的双缝间距d＝0.30 mm，双缝到光屏的距离L＝900 mm，该同学观察到的干涉条纹如图甲所示．
(1)在测量头上的是一个螺旋测微器(又叫“千分尺”)，分划板上的刻度线处于x1、x2位置时，对应的示数如图乙、丙所示，则相邻亮条纹的间距Δx＝________mm(结果保留3位小数).
(2)计算单色光的波长的公式λ＝________(用L、d、x1、x2表示)，可得波长λ＝________nm(结果保留3位有效数字).
[解析]　(1)题图乙和题图丙对应的读数分别为x1＝1.5 mm＋0.01 mm×19.0＝1.690 mm，x2＝7.5 mm＋0.01 mm×37.0＝7.870 mm，则Δx＝ mm＝1.236 mm.
(2)根据Δx＝λ，其中Δx＝，解得λ＝，代入数据解得λ＝ mm＝412 nm.
[答案]　(1)1.236(1.235～1.237均可)
(2) 　412
INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../例2LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(2024·河北卷，T11)某同学通过双缝干涉实验测量单色光波长，实验装置如图所示，其中测量头包括毛玻璃、游标卡尺、分划板、手轮、目镜等．
该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标卡尺读数，如表所示：
单色光类别 x1/mm x6/mm
单色光1 10.60 18.64
单色光2 8.44 18.08
根据表中数据，判断单色光1为________(选填“红光”或“绿光”).
[解析]　根据Δx＝λ，可得λ＝，由表中数据可知Δx1＝ mm＝1.608 mm，Δx2＝ mm＝1.928 mm，故Δx1<Δx2，则λ1<λ2，已知绿光的波长小于红光波长，则单色光1是绿光．
[答案]　绿光
INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../例3LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，双缝间距d＝0.4 mm，双缝到光屏间的距离l＝0.5 m，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹．
(1)关于该实验，下列说法正确的是________．(填选项前的字母)
A．滤光片的作用是让白光变成单色光，取走滤光片，无法看到干涉条纹
B．若仅将滤光片由绿色换成红色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
C．若想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以将光屏向靠近双缝的方向移动
(2)正确操作后，该组同学用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图甲所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺示数如图乙所示，则：
①分划板在图中A、B位置时，相邻两条亮纹中心间距Δx＝________mm；
②该单色光的波长λ＝________m(保留1位有效数字).
[解析]　(1)滤光片的作用是让白光变成单色光，取走滤光片，则是两束白光的干涉，光屏上会出现彩色的干涉条纹，故A错误；若将滤光片由绿色换成红色，由于红光的波长较大，根据Δx＝λ可知，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大，故B正确；根据Δx＝λ，将光屏向靠近双缝的方向移动，l减小，则条纹间距减小，目镜中观察到的条纹个数增加，故C正确．
(2)①10分度游标卡尺的精确值为0.1 mm，由题图乙可知xA＝11 mm＋1×0.1 mm＝11.1 mm，xB＝15 mm＋6×0.1 mm＝15.6 mm，则相邻两亮条纹间距Δx＝＝ mm＝0.75 mm.
②根据Δx＝λ可得该单色光的波长λ＝＝ m＝6×10－7 m.
[答案]　(1)BC　(2)①0.75　②6×10－7
题型二　教材实验创新
INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../例4LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(2025·深圳市第一次调研)某实验小组使用图甲所示的装置测量某红色激光的波长．用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度d＝0.2 mm.激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离x＝________mm.通过激光测距仪测量出双缝到光屏间的距离L＝2.0 m，已知＝(Δx为相邻两条亮纹间的距离)，则该激光的波长λ＝________m．如果用紫色激光重新实验，那么相邻亮纹间距会________(选填“变大”“变小”或“不变”).
[解析]　刻度尺的最小刻度值为1 mm，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离为65.0 mm.由题图乙可知Δx＝＝ mm＝6.50 mm，由＝可得λ＝＝ m＝6.50×10－7 m．如果用紫色激光重新实验，由于紫色激光的波长较小，由＝可知，d、L不变，则相邻亮纹间距会变小．
[答案]　65.0　6.50×10－7　变小
INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../随堂巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1．(多选)(2024·江西卷，T9)某同学用普通光源进行双缝干涉测光的波长实验．下列说法正确的是(　　)
A．光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、双缝、单缝、遮光筒、测量头等元件
B．透镜的作用是使光更集中
C．单缝的作用是获得线光源
D．双缝间距越小，测量头中观察到的条纹数目越多
解析：选BC.进行双缝干涉测光的波长实验，光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、测量头等元件，故A错误；透镜的作用是使光更集中，故B正确；单缝的作用是获得线光源，故C正确；根据条纹间距公式Δx＝λ可知双缝间距越小，相邻亮条纹的间距越大，测量头中观察到的条纹数目越少，故D错误．
2．小红做“用双缝干涉测量光的波长”的实验，装置如图甲所示，双缝到屏的距离为l，双缝间的距离为d.
(1)测得图乙中A、B位置条纹间的距离为a，则光的波长λ＝________________________(用a、l、d表示).
(2)在不改变滤光片、双缝间距的情况下，若想增加从目镜中观察到的条纹个数，实验操作方法为______________________________________________．
解析：(1)根据题意，由题图乙可知，相邻条纹间距为
Δx＝
由公式Δx＝λ可得，光的波长λ＝＝.
(2)根据题意可知，想增加从目镜中观察到的条纹个数，即让相邻条纹间距变小，由公式Δx＝λ可知，由于不改变滤光片、双缝间距，则减小屏到双缝间的距离，将屏向靠近双缝的方向移动．
答案：(1)　(2)将屏向靠近双缝的方向移动
3．(2025·广东深圳市罗湖区期末)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示．
(1)关于该实验，下列说法正确的是________．
A．干涉条纹与双缝垂直
B．拿掉单缝也可以看到明显的干涉条纹
C．干涉条纹疏密程度与单缝宽度有关
D．若用绿色滤光片替换红色滤光片，干涉条纹间距会变小
(2)某同学在做该实验时，在同一视野中选取了A、B两条纹，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图乙)，游标卡尺的示数如图丙所示；第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时(图丁)，游标卡尺的示数如图戊所示．已知双缝间距为0.50 mm，双缝到屏的距离为1.00 m，则图丙游标卡尺的示数为________mm，两个相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离为________mm，所测单色光波长为________m．
解析：(1)为使屏上的干涉条纹清晰，单缝和双缝必须平行放置，所得到的干涉条纹与双缝平行，故A错误；单缝的作用是获得线光源，所以拿掉单缝不可以看到明显的干涉条纹，故B错误；根据公式Δx＝λ可知，干涉条纹疏密程度与双缝间距离、双缝到屏的距离和光的波长有关，绿光的波长小于红光的波长，若用绿色滤光片替换红色滤光片，干涉条纹间距会变小，C错误，D正确．
(2)由题图丙可知，读数x1＝11 mm＋5×0.1 mm＝11.5 mm，由题图戊可知，读数x2＝16 mm＋7×0.1 mm＝16.7 mm，由题图乙和题图丁可知，A、B两条纹间有4个间距，则两个相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离Δx＝＝1.3 mm，根据公式Δx＝λ，代入数据解得所测单色光波长λ＝＝6.5×10－7m.
答案：(1)D　(2)11.5　1.3　6.5×10－7(共48张PPT)
第四节　光的干涉
1．知道光的干涉现象和干涉条件，并能从光的干涉现象中说明光是一种波．　2.理解杨氏双缝干涉实验亮暗条纹产生的条件．　3.了解薄膜干涉现象，并了解薄膜干涉的应用．
学习目标
一、光的双缝干涉现象
将一支激光笔发出的光照射在双缝上，双缝平行于屏，在屏上观察到了______________的条纹；将两支同样的激光笔射向屏上的同一个地方，则观察不到明暗相间的条纹．
明暗相间
二、光产生干涉的条件
1．条件：两列光波的频率________________，相位差__________，振动方向________，即光波为相干光波，而且两列相干光波到达明(暗)干涉条纹的位置的路程差Δr是波长的______________(或半波长的奇数倍)，即满足Δr＝kλ，k＝0，±1，±2，…(明条纹)
相同
恒定
相同
整数倍
2．光程差：两列相干光到达明(暗)干涉条纹处的路径与绝对折射率乘积的差值，叫作光程差．
3．如果观察屏到双缝挡板的距离为L，双缝之间的距离为d，光的波长为λ，则观察屏上的相邻明条纹(或暗条纹)间的距离Δx＝________．
三、薄膜干涉
1．薄膜干涉的原理
在膜不同的地方，其内、外表面__________光的____________不同，故总有一些地方的光程差满足明、暗条纹条件．
2．薄膜干涉条纹
用单色光照射得到明暗相间的条纹，用白光照射得到________条纹．
反射　
光程差
彩色
3．薄膜干涉的应用
(1)用干涉法检查平面的平整度．
(2)光学仪器上的______________．
　
增透膜
判断下列说法是否正确．
(1)若用白光作为光源，干涉条纹是明暗相间的条纹．(　　)
(2)若用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹．(　　)
(3)当两光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时出现亮条纹．(　　)
(4)水面上的油膜呈现彩色条纹，是油膜表面反射光与入射光叠加的结果．(　　)
(5)肥皂泡看起来呈彩色和照相机镜头呈淡紫色，都是薄膜干涉现象．(　　)
×　
√　
√　
×　
√　
课堂 深度探究
PART
01
第一部分
几种单色光的双缝干涉图样如图所示．请问：
知识点一　光的双缝干涉现象和干涉条件
(1)单色光干涉时相邻两亮条纹的间距和相邻两暗条纹的间距相等吗？
提示：由题图可知，相邻两亮条纹和相邻两暗条纹之间的距离都是相等的．
(2)用不同颜色的光做干涉实验时，干涉图样完全一样吗？与哪些因素有关？
1．干涉条件
两列光的频率相同、相位差恒定或两列光振动情况总是相同．能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源可用同一束光分成两列来获得．
2．托马斯·杨的双缝干涉实验
(1)双缝干涉的装置示意图(如图所示)，有光源、单缝、双缝和光屏．
(2)单缝屏的作用
获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，如果用激光直接照射双缝，可省去单缝屏．杨氏那时没有激光，因此他用强光照射一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光．
(3)双缝屏的作用
平行光照射到单缝S上，又照射到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光．
3．单色光的干涉图样
若用单色光作光源，则干涉条纹是明暗相间的条纹，且条纹间距相等．中央为明条纹，两相邻明条纹(或暗条纹)间距离与光的波长有关，波长越长，条纹间距越大．
4．白光的干涉图样
若用白光作为光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的．这是因为：
(1)从双缝射出的两列光波中，各种色光都能形成明暗相间的条纹，各种色光都在中央条纹处形成明条纹，从而复合成白色条纹；
(2)两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红光的明条纹间距宽度最大，紫光的明条纹间距宽度最小，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹．
角度1　光的干涉条件
　 在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到彩色干涉条纹．若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光频率、波长均不相等，这时(　　)
A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B．有除红色、绿色外的其他颜色的双缝干涉条纹
C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D．屏上无任何光亮
√
[解析]　两束光能发生干涉的条件之一是频率相等．利用双缝将一束光分成能够发生干涉的两束光，在屏上形成干涉条纹，但分别用红色滤光片和绿色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不相等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，但屏上仍会有光亮，故C正确．
在光的双缝干涉现象里，下列描述正确的是(　　)
A．用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是波长较长的红光
B．用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是波长较短的紫光
C．相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的
D．在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个明条纹间距将变宽
√
[解析]　条纹间距与光的波长成正比，在可见光中，红光波长最长，紫光波长最短，故偏离中央明条纹最远的是红光，A正确，B错误；双缝干涉现象中，相邻两明条纹或两暗条纹是等间距的，C错误；红光的波长比紫光的波长长，所以换成紫光后，相邻两明条纹间距将变窄，D错误．
角度2　单色光的干涉
　 图甲为双缝干涉实验的装置示意图．图乙为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央亮条纹，图丙为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′为中央亮条纹．若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为λ红>λ绿>λ紫，则以下说法正确的是(　　)
A．图丙可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B．图丙可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．图丙可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．图丙可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
√
[解析]　根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大. 由本题的条件可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长，因此A正确，B、C、D错误．
√
1．两相邻明条纹(或暗条纹)间距离与光的波长有关，波长越长，条纹间距越大．
2．明、暗条纹的判断
如图所示，设屏上的一点P到双缝的距离分别为r1和r2，路程差Δr＝r2－r1.
(1)若满足路程差为波长的整数倍，即Δr＝kλ(其中k＝0，±1，±2，±3，…)，则P处出现明条纹．k＝0时，PS1＝PS2，此时P点位于屏上的O处，为明条纹，此处的条纹叫中央明条纹或零级明条纹，k为明条纹的级次．
知识点二　明条纹和暗条纹的判断
在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差Δs1＝0.75 μm，光屏上Q点到双缝S1、S2的距离之差Δs2＝1.5 μm，如果用频率为6.0×1014 Hz的黄光照射双缝，则(　　)
A．P点出现明条纹，Q点出现暗条纹
B．Q点出现明条纹，P点出现暗条纹
C．两点均出现明条纹
D．两点均出现暗条纹
√
在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为6×1014Hz，两光源S1、S2的振动情况恰好相反，光屏上的P点到S1与到S2的路程差为3×
10－6m，如图所示，则：
(1)P点是明条纹还是暗条纹？
[答案]　暗条纹　
(2)设O为到S1、S2路程相等的点，则P、O间还有几条明条纹，几条暗条纹？(不包括O、P两处的条纹)
[解析]　O点的路程差为0，也是暗条纹，O、P间还有5条暗条纹，6条明条纹．
[答案]　5条暗条纹，6条明条纹
在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光．把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，把这层液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰的像．这个像与直接看到的灯焰有什么不同？如果用白光做实验情况又会如何？
提示：灯焰的像由明暗相间的水平条纹组成．如果用白光做实验，肥皂膜上会出现彩色水平条纹．
知识点三　薄膜干涉现象及应用
1．薄膜干涉的成因
如图所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用使下面厚、上面薄，因此在薄膜上不同的地方，从膜的前、后表面反射的两列光波叠加，若两列波叠加后互相加强，则出现明纹；在另一些地方，叠加后互相减弱，则出现暗纹．故在单色光照射下，就出现了明暗相间的干涉条纹；若在白光照射下，则出现彩色干涉条纹．
2．薄膜干涉的应用
(1)检查平面的平整程度
如图所示，被检查平面B与标准样板A之间形成了一个楔形的空气薄膜，用单色光照射，入射光从空气膜的上、下表面反射出两列光波，形成干涉条纹．被检查平面若是平的，空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上，干涉条纹平行；若被检查表面某些地方不平，那里空气膜产生的干涉条纹将发生弯曲．
(2025·佛山统考期中)彩虹锹甲的甲壳颜色艳丽，在阳光下呈现出彩虹色，甲壳结构及光路示意图如图所示，产生此现象的主要原因是阳光在甲壳表面发生(　　)
A．反射　　 B．折射
C．衍射 D．干涉
[解析]　彩虹锹甲的甲壳颜色艳丽，在阳光下呈现出彩虹色，产生此现象的主要原因是阳光在甲壳表面发生干涉．
√
一竖立肥皂液薄膜的横截面如图所示，关于在竖直放置的肥皂膜上产生的干涉现象，下列说法不正确的是(　　)
A．干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加
B．用蓝光照射产生的干涉条纹间距比黄光照射时产生的条纹间距窄
C．干涉条纹间的亮纹是由两反射光叠加减弱产生的
D．薄膜上干涉条纹基本上是水平的
√
[解析]　由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，故A正确；条纹间距与光的波长成正比，由于蓝光波长比黄光短，故蓝光条纹间距窄，故B正确；干涉条纹间的亮纹是由两反射光叠加增强产生的，故C错误；薄膜的干涉是等厚干涉，同一条纹厚度相同，故条纹是水平的，故D正确．
(2025·广东深圳市期中)光的干涉现象在生活
中有许多应用．图甲所示的是利用干涉现象检查
平面平整度的装置，下列说法正确的是(　　)
A．图甲中上板是待检测的光学元件，下板是标准样板
B．若换用波长更长的单色光，其他条件不变，则图乙中的干涉条纹变疏
C．若图丙为俯视图甲所示装置时看到的干涉条纹，条纹弯曲说明被检测的平面在此处出现了凸起
D．如图丁所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，单色光从上方竖直射下，从上往下看凸透镜，可以看到等间距的明暗相间的同心圆环
√
随堂 巩固落实
PART
02
第二部分
1．(双缝干涉现象)(2025·佛山统考期末)某同学用三根黑色的细塑料条制成一个如图甲所示的简易的双缝，用激光笔射出的激光穿过双缝到达平整的墙面，在墙面上呈现出如图乙中所示的明暗相间的条纹，下列相关说法正确的是(　　)
A.仅增大墙面与双缝的距离，条纹间距变小
B．仅增大激光笔与双缝的距离，条纹间距变大
C．仅减小双缝间距，条纹间距变大
D．条纹间距与所使用的激光颜色无关
√
2．(双缝干涉的条件)由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点上，不会产生干涉现象．这是因为(　　)
A．两个光源发出光的频率不同
B．两个光源发出光的强度不同
C．两个光源的光速不同
D．这两个光源是彼此独立的，不是相干光源
√
解析：题中两光源发出的光都是白光，频率不确定，A错误；光的强度对光是否产生干涉没有影响，B错误；光速在真空中是确定的，对光的干涉无影响，C错误；题中的是两个独立光源，二者产生的不是相干光，D正确．
3.(薄膜干涉)有一个半径较大的透明玻璃球体，若截去其上面的一大部分，然后将这一部分放到标准的水平面上，再让单色光竖直射向截面，如图所示，在反射光中看到的是(　　)
A.平行的、明暗相间的干涉条纹 B．环形的、明暗相间的干涉条纹
C．只能看到同颜色的平行反射光 D．一片黑暗
解析：薄膜干涉条纹可看作等厚线，题图中，厚度相同的空气薄膜应是以切点为圆心的一个个圆，故干涉条纹应是环形的条纹，又因是单色光照射，所以是明暗相间的条纹，故B正确，A、C、D错误．
√
4.(亮条纹和暗条纹的判断)如图为杨氏双缝干涉实验示意图，其中S1、S2为双缝，D为光屏，实验中观察到屏上O点为中央亮纹的中心，P1为第一条亮纹的中心．在其他条件不变的情况下，若将D屏向右平移一段距离，则(　　)
A．屏上O点可能为暗纹的中心
B．屏上P1位置仍然可能为亮纹的中心
C．屏上P1位置可能为暗纹的中心
D．屏上干涉条纹间距将变小
√INCLUDEPICTURE "物YJXZXBXY第四章LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\物YJXZXBXY第四章LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
第一节　光的折射定律
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "学习目标LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\学习目标LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
1．理解光的折射定律，并能用来解释和计算有关的问题．　2.理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系．　3.会依据光的折射定律作出光路图．
INCLUDEPICTURE "课前知识梳理LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\课前知识梳理LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
一、光的折射定律
1．光的传播规律
光在均匀的介质中是沿着直线传播的．当它遇到不同介质的分界面时，往往不再按照原来的方向前进，一部分被反射回原来的介质中，发生光的反射；另一部分进入不同介质后偏向另一个方向传播，发生光的________．
2．折射定律
(1)内容：如图所示，当光线从空气射入介质时，发生折射，折射光线、入射光线和法线在________________内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧；入射角i的正弦值与折射角γ的正弦值成____________________________比．
(2)公式：＝n.
二、折射率
1．定义：光从________射入某种介质发生折射时，________的正弦值与__________的正弦值之比n，叫作这种介质的折射率．真空的折射率确定为1.
2．定义式：n＝.
3．物理意义：折射率与介质的自身性质有关，与入射角大小无关，是一个反映介质的________________的物理量．
4．用光速表示折射率
n＝.某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比．
5．特点：一般情况下介质的折射率都________；且折射率越大，光在此介质中的传播速率越小．
INCLUDEPICTURE "深化辨析LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\深化辨析LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
判断下列说法是否正确．
(1)一束光从空气射入水中时，传播方向一定发生变化．(　　)
(2)光的反射现象中，光路是可逆的，光的折射现象中，光路是不可逆的．(　　)
(3)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定减小．(　　)
(4)光从真空斜射入任何介质时，入射角均大于折射角．(　　)
提示：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√
[答案自填] 折射　同一平面　正　真空　入射角i　折射角γ　光学性质　大于1
INCLUDEPICTURE "课堂深度探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\课堂深度探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
知识点一　折射定律的理解和应用
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
(1)甲、乙两个图中，虚线代表什么？
(2)观察筷子和鱼的折射现象，其原理是什么？
提示：(1)虚线表示折射光线的反向延长线．
(2)光从水射入空气中，由于介质不同使光路发生偏折．
　
1．对折射现象的理解
(1)特殊情况：当光垂直于界面入射时，虽然光的传播方向不变，但光速变了，因此也属于折射．
(2)光线的偏折方向：光线从折射率小的介质斜射入折射率大的介质，折射光线向法线偏折，反之将偏离法线．
(3)光路可逆性：光由介质射入空气或真空时，折射角γ大于入射角i.根据光路可逆，可认为光由空气或真空以入射角γ入射，对应的折射角为i.
2．对折射定律的理解
(1)“同面内”：折射光线在入射光线与法线决定的平面内，即三线共面．
(2)“线两旁”：折射光线与入射光线分居在法线两侧．
(3)“正比例”：“入射角的正弦与折射角的正弦成正比”，即＝n，折射角γ随入射角i的变化而变化，入射角i的正弦与折射角γ的正弦之比是定值，当入射光线的位置、方向确定下来时，折射光线的位置、方向就确定了．
角度1　对光的折射现象的理解
INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例1LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　下列说法不正确的是(　　)
A．光从一种介质进入另一种介质时，传播方向可能发生变化
B．在光的反射和折射现象中光路是可逆的
C．光从空气射入水中时，入射角发生变化，折射角和反射角都发生变化
D．光由一种介质进入另一种介质时，增大入射角，折射角一定增大，入射角与折射角成正比
[解析]　光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生变化，光从一种介质垂直射入另一种介质时，传播方向不发生变化，A正确，不符合题意；在光的反射和折射现象中光路是可逆的，B正确，不符合题意；由反射定律可知，反射角等于入射角，由折射定律可得n＝，故光从空气射入水中时，入射角i发生变化，折射角和反射角都发生变化，C正确，不符合题意；光由一种介质进入另一种介质时，由折射定律可知，入射角增大，折射角一定增大，入射角的正弦与折射角的正弦成正比，D错误，符合题意．
[答案]　D
INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例2LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(2025·深圳高二期中)诗句“大漠孤烟直，长河落日圆”给我们展现了一幅美丽的画卷．当诗人看到落日接近地平线之时，太阳的实际位置已经位于地平线下方了．分析这种现象的主要原因是(　　)
A．光的全反射 B．光的折射
C．光的色散 D．光的干涉
[解析]　太阳落山时，太阳的实际位置在地平线下面，但太阳光经过不均匀的大气层时发生了折射，通过折射我们看见了太阳的虚像(即观察到的落日).
[答案]　B
角度2　光的折射现象的分析
INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例3LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　下列各图中，O点是半圆形玻璃砖的圆心．一束光线由空气射入玻璃砖，再由玻璃砖射入空气，光路图可能正确的是(　　)
[解析]　光由空气射入半圆形玻璃砖时，折射角小于入射角，光由玻璃砖垂直射出时传播方向不变，故A错误，B正确；光由空气垂直射入玻璃砖时传播方向不变，从玻璃砖射入空气时入射角小于折射角，故C、D错误．
[答案]　B
知识点二　折射率的理解和计算
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
当同一束单色光从空气斜射入某种介质时，无论入射角如何改变，入射角的正弦值和折射角的正弦值的比值总保持不变．但是，如图所示，当该束光由空气以同一入射角斜射入不同的介质时，折射角却不同，入射角的正弦值和折射角的正弦值的比值也发生了变化，这说明什么？
提示：这说明在光的折射现象中，入射角的正弦值与折射角的正弦值的比值与入射角和折射角的大小无关，与介质的种类有关．
　
1．对折射率的理解
(1)物理意义：折射率是描述介质对光线偏折能力大小的物理量，由n＝可知，当i一定时，n越大，γ越小．此时光线的偏折角θ＝i－γ 就越大，即n越大，光线的偏折角度就越大．
(2)决定因素：折射率的大小与介质本身和光的频率有关，与入射角、折射角的大小无关．
(3)大小特点：介质的折射率跟光在其中的传播速度的关系是n＝，由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率都大于1.光从真空斜射向任何其他介质时，入射角都大于折射角．
2．解题思路
(1)根据题意画出正确的光路图．
(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角均是光线与法线的夹角．
(3)利用折射定律、折射率公式列式求解．
角度1　对折射率的理解
INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例4LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　关于折射率，下列说法正确的是(　　)
A．在光发生折射时，折射角一定小于入射角
B．折射率跟折射角的正弦值成反比
C．折射率大的介质，光在其中的传播速度小
D．折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍，折射率不变
[解析]　光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，折射角大于入射角，A错误；折射率由介质本身和光的频率决定，与折射角的正弦值无关，B错误；根据v＝可知，折射率大的介质，光在其中的传播速度小，C正确；根据n＝可知，折射角增大为原来的2倍，由于介质的折射率不变，入射角不是增大为原来的2倍，D错误．
[答案]　C
角度2　折射率的相关计算
INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例5LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(2025·河源统考)如图所示，半圆形玻璃砖的圆心为O，半径为R，O、P两点间的距离为R.一束单色光从P点以45°角射入玻璃砖，出射光线和入射光线平行，则玻璃砖的折射率为(　　)
A．　　　B．2　　　C．　　　D．3
[解析]　单色光从P点以45°角射入玻璃砖，出射光线和入射光线平行，则光线在玻璃砖中的光路图如图所示，由折射定律可得n＝，由几何关系可知sin α＝＝，联立解得n＝，A正确，B、C、D错误．
[答案]　A
INCLUDEPICTURE "例6LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例6LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(2024·重庆卷，T5)某同学设计了一种测量液体折射率的方案．容器过中心轴线的剖面图如图所示，其宽度为16 cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心．调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n.忽略器壁厚度，由该方案可知(　　)
A．若h＝4 cm，则n＝
B．若h＝6 cm，则n＝
C．若n＝，则h＝10 cm
D．若n＝，则h＝5 cm
[解析]　根据几何关系画出光路图，如图所示，标注入射角i，折射角β，根据折射定律可得n＝＝＝，若h＝4 cm，则n＝2，故A错误；若h＝6 cm，则n＝，故B正确；若n＝，则h＝ cm，故C错误；若n＝，则h＝ cm，故D错误．
[答案]　B
综合一练　光的折射现象的综合分析
INCLUDEPICTURE "例7LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\例7LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　如图所示，激光笔发出一束激光射向水面O点，经折射后在水槽底部形成一光斑P.已知水深H＝2.4 m，入射角α＝53°，水的折射率n＝，真空中光速c＝3.0×108 m/s，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6.
(1)求激光在水中传播的速度大小v.
(2)求激光在水中的折射角大小β.
(3)求激光从O到P所需的时间t.
[解析]　(1)由n＝可得激光在水中传播的速度大小v＝＝2.25×108 m/s.
(2)由折射定律可得n＝
解得sin β＝0.6
则激光在水中的折射角大小β＝37°.
(3)激光从O到P所需的时间t＝＝×10－8 s.
[答案]　(1)2.25×108 m/s　(2)37°
(3)×10－8 s
INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\2025 PPT 备用\\4月\\4.11 物理\\随堂巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
1.(折射定律的理解和应用)如图所示，一束光线斜射入容器中，在容器底部形成一个光斑，向容器中逐渐注水过程中，图中容器底部光斑(　　)
A．向左移动 B．向右移动
C．原位置不变 D．无法确定
解析：选A.当向容器中加水时，光从空气斜射入水中，由光的折射规律可知，光会靠近法线，因此容器底部的光斑会向左移动．
2.(折射率的理解和计算)为了从军事工程内部观察外面的目标，在工程的墙壁上开一长方形的孔，孔内嵌入折射率为的玻璃砖，其俯视图如图所示，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则嵌入玻璃砖后工事内部人员观察到外界的视野最大张角为(　　)
A．37° B．53° C．74° D．106°
解析：选D.光路图如图所示，由几何关系得sin θ2＝＝，则sin θ1＝n sin θ2＝0.8，所以θ1＝53°，则视野的最大张角θ＝2θ1＝106°.
3．(折射率)如图为一用透明材料做成的中心是空的球，其中空心部分半径与球的半径之比为1∶3.当细光束以30°的入射角射入球中，其折射光线刚好与内壁相切，则该透明材料的折射率为(　　)
A． B．1.5 C． D．2
解析：选B.如图，折射角的正弦值sin r＝，根据折射定律可得该透明材料的折射率n＝＝1.5.
4.(光的折射现象的综合分析)(2025·佛山期中)如图所示，真空中有一个半径为R的玻璃球，O点为球心．球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，光在真空中的传播速度为c.
(1)若θ＝30°，求玻璃的折射率．
(2)若θ＝45°，从S发出的光线经多长时间再次回到S点？
解析：(1)光路图如图所示，
根据几何关系可知i1＝θ＝30°，i2＝60°
根据折射定律有n＝
解得n＝.
(2)光在玻璃球内的传播速度v＝
根据几何关系可知当θ＝45°时，即光路为圆的内接正方形，正方形的边长x＝R
从S发出的光线经多次反射回到S点的时间t＝＝.
答案：(1)　(2)

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