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4 实验：用双缝干涉测量光的波长【学习目标】1. 知道光的色散现象2. 知道白光由不同的色光组成3. 知道同一介质对不同的色光折射本领不同4. 知道白光通过三棱镜折射后，色散光谱的七色排列顺序【自主学习】想一想：测量光的波长是光的干涉现象的应用之一，我们是如何应用光的干涉来测量的呢？ 点一点：如图2所示，由几何关系可知光程差，当两束光的路程差为波长的整数倍时才会出现亮条纹，即亮条纹中心的位置为，则两个相邻亮条纹或暗条纹的中心间距是，即条纹宽度与、、有关。
由以上分析可知：干涉条纹的宽度是指两亮条纹或两暗条纹之间的距离。
填一填：观察光的干涉图样时要按课本54页图13.3-2安装好，并使、单缝和双缝的、遮光筒的共线，单缝与双缝要，由双缝与屏间的距离不变的情况下，双缝的距离d 越大，某一单色光的干涉条纹宽度就；在条件相同的情况下，不同颜色的光的干涉条纹宽度也就。
填一填：由于双缝间距d 是，而双缝到屏的距离l 可用来测量，条纹宽度可用测量，则波长，由此即可测量光的。
议一议：测量头实际上是一个，测量时应使分划板的与亮条纹的中心对齐，记下此时的读数，然后使分划板的中收刻线与的中心对齐，记下此时的读数，为减小实验误差可测量个条纹宽度为a ，则两条相邻亮条纹的宽度（条纹宽度）。
议一议：换用不同的滤光片并测出相应的波长，你有什么发现呢？r ∆=x =x ∆=x ∆x ∆λ=x ∆=典题·热题知识点一利用双缝干涉测量波长的实验例1如图13-3-4所示是实验装置示意图，甲图是用绿光进行实验的，光屏上观察到的条纹情况，a 为中央明纹；乙图为换另一种颜色的单色光进行实验时观察到的条纹情况，b 为此时中央明条纹，则下列说法正确的是( )A.乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长B.乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长C.乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短D.乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短方法归纳明确条纹间距公式Δx=λ中各物理量的意义，通过实验观察和理论总结理解条纹间距与波长成正比关系，是解决本题的关键.例2如图13-3-5所示是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图.图13-3-5（1）图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的②③④依次是、和.（2）以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离（）A.增大③和④之间的距离B.增大④和⑤之间的距离C.将红色滤光片改为绿色滤光片D.增大双缝之间的距离dl方法归纳掌握光的干涉测波长的实验原理，熟悉实验步骤，正确运用公式计算光的波长. 知识点二条纹间距、双缝间距、缝屏间距、波长的关系例3在用单色光做双缝干涉实验中，屏中央（到两缝距离相等处）是亮条纹，称为第零级亮条纹，紧靠中央亮纹的暗纹称为第一级暗纹，那么（）A.第三级暗纹到两缝距离差为波长的1.5倍B.第三级亮纹到两缝距离差为波长的1.5倍C.第三级亮纹到两缝距离之差为波长的2倍D.第三级亮纹到两缝距离差为波长的3倍误区警示本题只需掌握出现明、暗条纹的条件及出现第几级明（暗）纹时，n 就是几.易错点是切不可把|S 2P′-S 1P′|=(2n-1)记作|S 2P′-S 1P′|=(2n+1). 例4用单色光照射双缝，双缝间距等于0.06 cm ，缝到屏的距离为1.5 m ，若测得屏上7条亮条纹之间共相距9.0 mm ，则此单色光的波长是多少2λ2λ[答案]【自主学习】点一点：整数l 、d 、中心线 填一填：光源中点轴线相互平行越窄不同。
高三物理选修3-4第十三章光第1节光的反射和折射导学案【教学目标】1．认识光的反射和折射现象，知道法线、入射角、反射角、折射角的含义。
2．理解折射定律，会利用折射定律解释相关光现象和计算有关问题。
3．理解折射率的概念，会测定玻璃的折射率。
【教学重点】光的反射定律、折射定律和折射率的测定【教学难点】折射定律与光路可逆原理相结合的应用【自主学习】一、反射定律1．如图所示，光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质，这个现象叫做光的，另一部分光会进入第2种介质，这个现象叫做光的。
2．反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角。
这就是光的。
3．在光的反射现象中，光路是可逆的。
二、折射定律1．如图所示，让窄光束由一种介质斜射向另一种介质表面，例如，从空气射向水，或从水射向玻璃，图中入射光线与法线间的夹角θ1叫做，折射光线与法线间的夹角θ2叫做。
2．折射定律：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与。
即=n123．在光的折射现象中，光路也是可逆的。
三、折射率1．光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称，用符号n表示。
2．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，即n=c/v 3．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，因而任何介质的折射率n都大于1。
所以，光从真空射入任何介质时，sinθ1都大于sinθ2，即入射角θ1总是大于折射角θ2。
4．折射率n只与介质有关系，是一个反映介质的光学性质的物理量。
折射率n越大，光线从空气斜射入这种介质时偏折的角度越大。
四、实验：测定玻璃的折射率1．如图所示，当光以一定的入射角透过一块玻璃砖时，只要找出与入射光线AO相对应的出射光线O'D，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θ1、折射角θ2。
人教版高二物理选修3-4 第十三章光第一节光的干涉教学目的：1、在学生已有几何光学知识的基础上引导学生回顾人类对光的本性的认识发展过程2、在了解机械波干涉的基础上使学生了解产生光的干涉的条件和杨氏实验的设计原理。
3、使学生掌握在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的条件，并了解其有关计算，明确可以利用双缝干涉的关系测定光波的波长。
4、通过干涉实验使学生对光的干涉现象加深认识。
重点内容：1、波的干涉条件及相干光源的获得。
2、双缝干涉中明暗条纹的产生及有关计算。
教学过程：一、引言：前面一章已学过几何光学，对光的一些性质有了初步了解。
如：1、光在均匀介质中是沿直线传播的；2、光照射到两种介质的界面处会发生反射和折射；3、光的传播速度很大，在真空中为最大c=3.0×108m/s；4、光具有能量但是对于光的本性还没有深一步的探讨，这一章要讲这个问题-----（光的本性）二、讲授新课1、引导学生阅读第一节光的微粒说和波动说阅读后小结：（1）17世纪同时出现了两种学说---牛顿的微粒说和惠更斯的波动说；（2）两种学说对光的现象的解释各有成功和不足之处；（3）19世纪从实验中观察到了光的干涉、衍射现象，证明了光具有波动性；（4）19世纪末发现了光电效应，证明了光具有粒子性。
所以光既具有波动性又具有粒子性。
本章就从这两方面来认识光的本性。
2、复习波的知识提问：什么是波的干涉现象？若使两列波产生干涉现象，它们要具备什么样的条件？A、两列波彼此相遇后，仍像相遇以前一样，各自保持原有的波形，继续向前传播；B、在两列波重叠的区域里，任何一个质点的总位移都等于两列波分别引起的位移矢量和；C、频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔，这种现象叫波的干涉；D、要得到稳定的干涉图样，两个波源必须是相干波源小结：干涉是波的特有现象；只有相干波源才能产生稳定的干涉现象；光若具有波动性则必能观察到它的干涉现象，但必须要有产生干涉现象的相干光源。
1 光的反射和折射【学习目标】1、掌握光的折射定律2、了解介质的折射率与光速的关系；3、掌握介质的折射率的概念．【重点难点】光的折射定律；测量光的折射率【课前预习】一、反射及反射定律（1）光的反射：光从一种介质射到它与另一种介质的时，一部分光会返回到第一种介质的现象。
（2）反射定律：反射光线与入射光线、法线在，反射光线与入射光线分别位于法线的；反射角入射角。
二、折射及折射定律（1）光的折射:光从一种介质照射到两种介质的时，一部分光进入另一种介质的现象。
（2）折射定律：折射光线与入折射光线、法线处在内，折射光线与入折射光线分别位于的两侧，入射角与折射角的正弦成正比，即 （3）光路可逆性：在光的反射现象和折射现象中，光路都是的。
三、折射率：（1）定义：光从射入某种介质发生折射时，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比，叫该介质的绝对折射率，简称折射率，用表示。
（2）定义： （3）折射率与光速的关系：光在不同介质中的不同，且都光在真空中的传播速度；某种介质的折射率等于光在的速度与光在的速度之比，即。
【预习检测】1θ2θ1221sin sin n =θθ1θ2θn 21sin sin θθ=n vc n =1．光的反射定律：__________、__________和法线在同一平面内，并分居法线两侧，_______角等于___________角。
2．光的折射定律：________、_________和法线在同一平面内，并分居法线两侧，________________与________________成正比。
3．某种介质的折射率等于光在___________中的传播速度c 与光在____________中的传播速度v 的比值，即n=__________。
4．如图所示，平面镜AB 水平放置，入射光线PO 与AB 夹角为30°，当AB 转过20°角至A ′B ′位置时，下列说法正确的是 ( )A ．入射角等于50°B ．入射光线与反射光线的夹角为80°C ．反射光线与平面镜的夹角为40°D ．反射光线与AB 的夹角为60°5．在平面镜中看到的时钟钟面的像如图所示，则此时钟所指的时刻为 ( )A ．9∶20B ．3∶40C ．2∶40D ．4∶50▲ 堂中互动▲【典题探究】【例1】如图所示，光线以入射角θ1从空气射向折射率n=玻璃表面.2（1）当入射角θ1=45°时，反射光线与折射光线间的夹角θ为多少？（2）当入射角θ1为多少时，反射光线和折射光线垂直？【拓展】:分析解决光的折射问题的一般方法：（1）根据题意画出正确的光路图；（2）利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角的确定；（3）利用反射、折射定律求解；（4）注意在折射现象中，光路是可逆的.变式训练1:光线从空气射向玻璃砖，当入射光线与玻璃砖表面成30°角时折射光线与反射光线恰好垂直，则此玻璃砖的折射率是（ )A. B. C. D.变式训练2:如图所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光AO 以入射角i 照射到液面上，反射光OB 射到水平的光屏上，屏上用光电管将光讯号转变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面高度，如果发现点B 在屏上向右移动了Δs 的距离到B′，由此可知液面（填“升高”或“降低”）.232/23/3【例2】在测定玻璃的折射率的实验中，对一块两面平行的玻璃砖，用插针法找出与入射光线对应的出射光线，现有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图所示的四组插针结果. （1）从图上看，肯定把大头针插错了的同学是________.（2）从图上看，测量结果准确度最高的同学是________.方法小结:光线透过平行玻璃砖时出射光线与入射光线平行，且从空气射入玻璃时，入射角大于折射角，因而光线透出时相当于入射光线向右下侧发生偏移，另外，插针确定光路时，入射角稍大些好且插针相距稍远些好.变式训练1:如图所示，在用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下各说法正确的是（)A.P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度B.P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度C.入射角i适当大些，可以提高准确度D.入射角太大，入射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行变式训练2:如图所示中一半圆形玻璃外面插下P1、P2、P3、P4四个大头针，P3、P4可挡住P1、P2所成的像，已知O、P2、P1在一直线上，O、P3、P4也在一直线上，P1、P4点分别为（1，)、(-,-1)，则折射率为___________________，若将玻璃砖绕O点在纸面上旋转15°，仍要P4挡住P2、P1像，则P4′点的坐标为______________.问题探究问题：如何设计实验，探究影响玻璃折射率大小的因素？导思：在做此实验时，为了使测定结果更为准确，有以下几点需要注意：（1）插针P1与P2、P3与P4的间距要适当的大些，不要靠得太近，选择玻璃砖时，宽度宜大些，这样可减小确定光路方向时出现的误差，提高测量的准确度.（2）入射角不能太小（接近0°）也不能太大（接近90°），因为入射角太小时，折射角就会更小，测量时相对误差增大；入射角太大时，导致反射光太强、折射光太弱，不易观察，很难确定P3、P4的位置.（3）如果通过插针P1、P2的连线的光线射向玻璃右侧，且入射角又大于某一数值，会出现隔着玻璃砖沿P2、P1方向观察不到P1、P2两插针情况，此时的光路图如图2所示，遇到这种现象，可将玻璃砖沿aa′界面向右平移.（4）实验中一旦玻璃砖宽度所定的界面线aa′和bb′画好后，放置的玻璃砖就不要随便移动，如果玻璃砖稍微斜移动，测得的折射率肯定发生变化.如果稍微上下平移了玻璃砖对测量结果没有影响，其光路如图3所示.33（5）本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖而采用三棱镜、半圆形玻璃砖，只是出射光与入射光不平行，但一样能测出折射率.探究：实验，照图4那样，先在白纸上画一条直线aa′作为界面，过aa′上的一点O 画出界面的法线NN′，并画一条线段AO 作为入射光线，然后把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟 aa′对齐，画出玻璃砖的另一边bb′，在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P 1、P 2，透过玻璃观察大头针P 1、P 2的像，调整视线的方向，直到P 1的像被P 2挡住，再在观察的这一侧插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 1、P 2的像及P 3，记下P 3、P 4的位置.移去大头针和玻璃砖，过P 3、P 4引直线O′B ，与bb′交于O′，直线O′B 就代表了沿AO 方向入射的光线透过玻璃砖后的传播方向，连接OO′，OO′就是折射光线的方向，入射角i=∠AON ，折射角r=∠O′ON′.用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记入自己设计的表格里.用上面的方法分别求出入射角是15°、30°、45°、60°、75°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据也记在表格里.算出不同入射角的的值，比较一下，看它们是否接近于一个常数，求出几次实验中测得的的平均值，就是玻璃的折射率. 探究结论：通过实验探究，可以发现，当入射角分别取不同值时，折射角也不同，但ri sin sin ri sin sin r isin sin的值近似相等，所以说介质对光的折射率的大小由介质本身的性质决定，与入射角和折射角的大小无关.——★ 参 考 答 案 ★——【预习检测】1、反射光线，入射光线，入射，反射2、折射光线，入射光线，入射角的正弦，折射角的正弦3、真空，该介质，4、B5、C ▲ 堂中互动▲【典题探究】【例1】思路[解析]设折射角为θ2， 由n===,所以θ2=30°，又θ1′=45°，则反射光线与折射光线的夹角θ=180°－θ1′－θ2=105°.（2）当反射光线和折射光线垂直时，θ1′+θ2=90°，n==i=s=tanθ1 则入射角θ1=arctan .变式训练1:[答案]B变式训练2：[答案]降低【例2】思路[解析]由上图可知，乙图中出射线向左上侧偏移不符合实际，肯定插错了，甲、丙和丁相比较，前面两者入射角及两个插针间距比图丁小些，故丁同学测量最准确.[答案]（1）乙（2）丁变式训练1:[答案]:B,C变式训练2:[答案]: (-,+1)cv 21sin sin θθ2sin θ21245sin sin 1==οn θ21sin sin θθ'11sin sin θθ21cos sin θθ233。
13、1光的反射和折射的教学设计【教材分析】本节课是光学的第一小节，首先介绍了光学的发展史，然后在初中所学知识的基础上直接给出了光的反射定律。
本节课的重点应放在折射定律的得出过程以及对光的折射率的理解。
光的折射定律是几何光学的三大基本规律之一，是研究几何光学的重要法宝。
高中阶段只研究在两种介质中并且其中一种介质是空气的两界面间的折射情况及所遵循的规律。
在应用时，一定要注意作图，突出几何的特点。
【学生分析】学生在初中已经学过光的反射和折射，但没有深入学习过光的折射所遵循的定量关系。
学生已具备一定的实验操作技能，对物理学的研究方法已有一定的了解，在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定提高。
对于本节课的教学中学生可能会出现的思维障碍与困惑是：对于的理解，新教材在第十二章第六节《惠更斯原理》这节课中讲波的折射时，已经删去了利用惠更斯原理推出的这部分内容，这就导致这条公式的给出显得较为突兀，学生接受起来有些牵强。
【教学目标】一．知识与技能目标：1、知道光在反射与折射时光路可逆2、掌握光的反射与折射定律3、知道折射率的定义和表达式，知道折射率的决定因素 二．过程与方法目标：通过观察演示实验，使学生了解到光在两种介质界面上发生的现象(反射和折射)，观察反射光线、折射光线随入射角的变化而变化，培养学生的观察、概括能力，通过相关物理量变化规律的学习，培养学生分析、推理能力。
三．情感、态度与价值观目标：渗透物理研究和学习的科学态度的教育，实验的客观性与人的观察的主观性的矛盾应如何解决，人的直接观察与用仪器探测是有差别的，我们应用科学的态度看待用仪器探测的结vcn =2121sin sin v v =θθvcn =果。
【教学重点】①光的折射定律、折射率②折射率是反映介质光学性质的物理量，由介质本身来决定。
【教学难点】1．从实验数据中，总结出折射定律2．解释有关光的折射现象【教学过程设计思路】【教学过程】一、创设情景、引入新课利用一个小魔术引入：在一个碗里放一枚硬币，从碗的上方斜视过去，开始看不到硬币。
13.5 光的衍射1.学习目标：1）知识目标（1）认识光的衍射现象，对光的波动性有进一步的了解；（2）了解光产生明显衍射的条件，及衍射图样与波长、缝宽的定性关系。
2）能力目标（1）通过观察实验，培养对物理现象的观察、表述、概括能力；（2）通过观察实验培养观察、表述物理现象，概括规律特征的能力，培养动手实践能力。
2.学习重难点：正确认识光发生明显衍射的条件；通过众多的光的衍射实验事实和衍射图片来认识光的波动性。
3.学习过程1）自主学习：1.光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象叫。
2.产生明显衍射现象的条件是。
3.当光照到不透光的小圆板时，在阴影的中心会出现一个,称为；照射不透明光屏上开的足够小的圆孔时，在另一屏上会出现。
2）即时巩固：1、关于衍射的下列说法中正确的是（）A、衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果B、双红干涉中也存在衍射现象C、一切波都很容易发生明显的衍射现象D、影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实2、用一只灯泡照亮一个带有孔径可调的圆孔的遮光板，如果圆孔的直径由几厘米逐渐减小到零，则遮光板后面光屏上：先出现（），接着出现（），再出现（），最后是（）．3、用红光进行双缝干涉实验时，如果用不透光的纸遮住其中的一条缝，则屏上出现：（）A、无条纹，只是一片红光；B、既无条纹，也不是一片红光，而是光源的像C、原干涉条纹形状不变，只是亮度减弱D、仍然有明暗相间的条纹，但与原来的不一样4、用游标卡尺观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2mm逐渐增大到0.8mm，看到的现象是：（）A、衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显；B、衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明财C、衍射条纹的间距不变，只是亮度增强ZD、以上现象都不会发生5、关于光的干涉和衍射现象，下述说法正确的是：（）A、光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理；B、光的干涉条纹里彩色的，衍射条纹是黑白相间的；C、光的干涉现象说明光具有波动性，光的衍射现象说明光具有粒子性；D、光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果3）要点理解：学习活动一：观察光的单缝衍射现象问题1：平时我们很容易观察到声波的衍射现象，为什么？我们人耳能听到的声波的波长范围为1.7cm~17m，很容易绕过常见的障碍物而产生衍射现象。
高三物理选修3-4第十三章光第5节光的衍射导学案【教学目标】1．观察光的衍射现象，知道什么是光的衍射及产生明显衍射现象的条件。
能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析。
2．初步了解衍射光栅。
【教学重点】光的衍射现象【教学难点】光的衍射现象的条件【自主学习】一、光的衍射1．在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，缝后放一个光屏如图所示。
用单色平行光照射狭缝，当缝比较宽时，光沿着直线通过狭缝，在屏上产生一条与缝宽相当的亮条纹。
但是，当缝调到很窄时，尽管亮条纹的亮度有所降低，但是宽度反而增大了。
这表明，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方。
这就是现象。
2．在单缝衍射和圆孔衍射的照片中，都有一些亮条纹和暗条纹。
这是由于来自单缝或圆孔上不同位置的光，通过缝或孔之后叠加时光波加强或者削弱的结果。
如果用白光做衍射实验，得到的亮条纹是的，这是由于不同波长的光在不同位置得到了加强。
各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹如图所示。
3．对衍射现象的研究表明，我们平时说的“光沿直线传播”只是一种特殊情况。
光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的，在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，不明显，也可以认为光是沿直线传播的。
但是，在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，十分明显，这时就不能说光沿直线传播了。
4．衍射图样与干涉图样的区别：衍射条纹宽度不等，中央明纹最宽，且各亮纹的亮度不同，中央亮纹最亮，两边亮纹的亮度依次减弱。
干涉条纹的宽度相等，且各条亮纹亮度基本相同。
二、衍射光栅1．实验表明，如果增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄，亮度将增加。
光学仪器中用的衍射光栅就是据此制成的。
2．它是由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。
3．在一块很平的玻璃上用金刚石刻出一系列等距的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光，未刻的部分相当于透光的狭缝，这样就做成了透射光栅如图所示。
13.3光的干涉学习目标： 知识目标1、会观察与描述光的双缝干涉现象，认识单色光双缝干涉条纹的特征。
2、知道单色光双缝干涉亮、暗条纹形成的原理。
3、知道产生光的干涉现象的条件。
能力目标1、通过对实验观察分析，认识干涉条纹的特征，获得探究活动的体验。
2、尝试运用波动理论解释光的干涉现象。
3、体验观察到光的双缝干涉以支持光的波动说的假说上升为理论的方法。
4、通过机械波的干涉向光的干涉迁移，经历知识同化、抽象建模的物理思维过程。
学习重难点：1．观察与描述光的双缝干涉现象。
2．双缝干涉中波的叠加形成的明暗条纹的条件及判断方法。
3.用波动理论解释明暗相间的干涉条纹。
学习过程 1）自主学习：1．当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的________倍(即恰好等于波长的________倍时)，两列光在这点相互加强，这里出现____________；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的________倍时，两列光在这点________________，这里出现暗条纹．2．让一束单色光投射到一个有两条狭缝S 1和S 2的挡板上，狭缝S 1和S 2相距很近，狭缝就成了两个波源，它们的________________________________总是相同的，这两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加，发生干涉现象，挡板后面的屏上得到__________的条纹．3．光产生干涉的条件：两列光的________相同、振动方向相同，相差恒定． 2）基础巩固：1．杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n 为自然数，λ为光波波长)( ) ①在距双缝的路程相等的点形成暗条纹 ②在距双缝的光程差为nλ的点形成亮条纹 ③在距双缝的光程差为n λ2的点形成亮条纹④在距双缝的光程差为⎝⎛⎭⎫n ＋12λ的点形成暗条纹A．①②B．②③C．③④D．②④2．光的双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹．屏上O点到两缝的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹．已知红光、绿光和蓝光三种色光比较，红光的波长最长，蓝光的波长最短，那么如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况，下列叙述正确的是()A．O点是红光的亮条纹B．红光的第一条亮条纹在P点的上方C．O点不是蓝光的亮条纹D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方3）要点理解：一、波的特征现象之一——干涉观看演示实验设问1：预期的光（例如红光）的干涉图样是怎样的？讨论回答：单色光的干涉现象是明暗相间的条纹．（从机械波迁移至光波）设问2：日常生活中为什么不易看到光的干涉现象？交流总结：要产生光的干涉现象必须要有两个振动情况完全相同的光源，包括频率相同、振动方向相同、相位差恒定。
⾼中物理选修3-4光全套教案（⼈教版）13、1光的折射⼀、三维⽬标知识与技能1、了解介质的折射率与光速的关系2、掌握光的折射定律3、掌握介质的折射率的概念过程与⽅法通过观察演⽰实验，使学⽣了解到光在两种介质界⾯上发⽣的现象(反射和折射)，观察反射光线、折射光线随⼊射⾓的变化⽽变化，培养学⽣的观察、概括能⼒，通过相关物理量变化规律的学习，培养学⽣分析、推理能⼒情感态度与价值观渗透物理研究和学习的科学态度的教育．实验的客观性与⼈的观察的主观性的⽭盾应如何解决，⼈的直接观察与⽤仪器探测是有差别的，我们应⽤科学的态度看待⽤仪器探测的结果⼆、教学重点光的折射定律、折射率．折射率是反映介质光学性质的物理量，由介质来决定三、教学难点光的折射定律和折射率的应⽤．通过问题的分析解决加深对折射率概念的理解，学会解决问题的⽅法四、教学过程（⼀）引⼊我们在初中已学过光的折射规律：折射光线跟⼊射光线和法线在同⼀平⾯内；折射光线和⼊射光线分居在法线的两侧；当光从空⽓斜射⼊⽔或玻璃中时，折射⾓⼩于⼊射⾓；当光从⽔或玻璃斜射⼊空⽓中时，折射⾓⼤于⼊射⾓．初中学的光的折射规律只是定性地描述了光的折射现象，⽽我们今天要定量地进⾏研究（⼆）新课教学演⽰：将光的激光演⽰仪接通电源，暂不打开开关，将烟雾发⽣器点燃置⼊光的折射演⽰器中，将半圆柱透明玻璃放⼊对应的位置．打开开关，将激光管点燃，让⼀束激光照在半圆柱透明玻璃的平⾯上，让光线垂直于平⾯过圆⼼⼊射(沿法线⼊射)，观察折射情况：a．⾓度，b．明暗程度与⼊射光线进⾏对⽐．然后改变⼊射⾓进⾏记录，再次观察能量改变的情况．最后进⾏概括、归纳、⼩结1、在两种介质的分界⾯上⼊射光线、反射光线、折射光线的能量分配我们可以得出结论：随⼊射⾓的增⼤，反射光线的能量⽐例逐渐增加，⽽折射光线的能量⽐例逐渐减⼩2、经历了近1500年才得到完善的定律(1)历史发展：公元2世纪古希腊天⽂学家托勒密通过实验得到：A．折射光线跟⼊射光线和法线在同⼀平⾯内；B．折射光线和⼊射光线分居在法线的两侧；C．折射⾓正⽐于⼊射⾓．德国物理学家开普勒也做了研究(2)折射定律：最终在1621年，由荷兰数学家斯涅⽿找到了⼊射⾓和折射⾓之间的关系将⼀组测量数据抄写在⿊板上让学⽣进⾏计算(⽤计算器)，光线从空⽓射⼊某种玻璃⼊射⾓i(°) 折射⾓r(°) i/r sini/sinr10 6.7 1.50 1.4920 13.3 1.50 1.4930 19.6 1.53 1.4940 25.2 1.59 1.5150 30.7 1.63 1.5060 35.1 1.67 1.5170 38.6 1.81 1.5080 40.6 1.97 1.51通过分析表中数据可以得出结论：⼊射⾓的正弦跟折射⾓的正弦成正⽐．如果⽤n来表⽰这个⽐例常数，就有这就是光的折射定律，也叫斯涅⽿定律演⽰：如果使光线逆着原来的折射光线到界⾯上，折射光线就逆着原来的⼊射光线射出，这就是说，在折射现象中光路也是可逆的．(在反射现象中，光路是可逆的)3．折射率n光从⼀种介质射⼊另⼀种介质时，虽然⼊射⾓的正弦跟折射⾓的正弦之⽐为⼀常数n，但是对不同的介质来说，这个常数n是不同的．这个常数n跟介质有关系，是⼀个反映介质的光学性质的物理量，我们把它叫做介质的折射率i是光线在真空中与法线之间的夹⾓．r是光线在介质中与法线之间的夹⾓．光从真空射⼊某种介质时的折射率，叫做该种介质的绝对折射率，也简称为某种介质的折射率．相对折射率在⾼中不作要求．⼜因为空⽓的绝对折射率为1.00028，在近似计算中认为空⽓和真空相同，故有时光从空⽓射⼊某种介质时的折射率当作绝对折射率进⾏计算(2)折射率的定义式为量度式．折射率⽆单位，任何介质的折射率不能⼩于14．介质的折射率与光速的关系．理论和实验的研究都证明：某种介质的折射率，等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度之⽐例1 光在某介质中的传播速度是2.122×108m/s，当光线以30°⼊射⾓，由该介质射⼊空⽓时，折射⾓为多少？解：由介质的折射率与光速的关系得⼜根据介质折射率的定义式得r为在空⽓中光线、法线间的夹⾓即为所求．i为在介质中光线与法线间的夹⾓30°．由(1)、(2)两式解得：所以r=45°．练习：这种玻璃中传播的速度之⽐是多少？9∶8(2)光线由空⽓射⼊某种介质，折射光线与反射光线恰好垂直，已知⼊射⾓是53°，则这种介质可能是什么？⽔(3)⼀束宽度为10 cm的平⾏光束，以60°的⼊射⾓从空⽓射⼊折射17.3cm五、板书设计13、1光的折射1、在两种介质的分界⾯上⼊射光线、反射光线、折射光线的能量分配随⼊射⾓的增⼤，反射光线的能量⽐例逐渐增加，⽽折射光线的能量⽐例逐渐减⼩2、折射率n(2)折射率的定义式为量度式．折射率⽆单位，任何介质的折射率不能⼩于13、介质的折射率与光速的关系六、课后作业优化⽅案七、教学辅助⼿接线板、⽕柴、烟雾发⽣器及烟雾源、半圆柱透明玻璃⼋、课后反思本节课学⽣不好理解的地⽅在折射率的应⽤，需要⽼师耐⼼讲解，学⽣根据例题慢慢体会13、2全反射⼀、三维⽬标知识与技能1、理解光的全反射现象2、掌握临界⾓的概念和发⽣全反射的条件3、了解全反射现象的应⽤过程与⽅法通过观察演⽰实验，理解光的全反射现象，概括出发⽣全反射的条件，培养学⽣的观察、概括能⼒；通过观察演⽰实验引起学⽣思维海洋中的波澜，培养学⽣透过现象分析本质的⽅法、能⼒情感态度与价值观渗透学⽣爱科学的教育，培养学⽣学科学、爱科学、⽤科学的习惯，⽣活中的物理现象很多，能否⽤科学的理论来解释它，更科学的应⽤⽣活中常见的仪器、物品⼆、教学重点掌握临界⾓的概念和发⽣全反射的条件，折射⾓等于90°时的⼊射⾓叫做临界⾓，当光线从光密介质射到它与光疏介质的界⾯上时，如果⼊射⾓等于或⼤于临界⾓就发⽣全反射现象三、教学难点全反射的应⽤，对全反射现象的解释．光导纤维、⾃⾏车的尾灯是利⽤了全反射现象制成的；海市蜃楼、沙漠⾥的蜃景也是由于全反射的原因⽽呈现的⾃然现象光传播到两种介质的界⾯上时，通常要同时发⽣反射和折射现象，若满⾜了某种条件，光线不再发⽣折射现象，⽽全部返回到原介质中传播的现象叫全反射现象那么满⾜什么条件就可以产⽣全反射现象呢？2、发⽣全反射现象的条件(1)光密介质和光疏介质对于两种介质来说，光在其中传播速度较⼩的介质，即绝对折射率较⼤的介质，叫光密介质，⽽光在其中传播速度较⼤的介质，即绝对折射率较⼩的介质叫光疏介质，光疏介质和光密介质是相对的．例如：⽔、空⽓和玻璃三种物质相⽐较，⽔对空⽓来说是光密介质，⽽⽔对玻璃来说是光疏介质，根据折射定律可知，光线由光疏介质射⼊光密介质时(例如由空⽓射⼊⽔)，折射⾓⼩于⼊射⾓；光线由光密介质射⼊光疏介质(例如由⽔射⼊空⽓)，折射⾓⼤于⼊射⾓既然光线由光密介质射⼊光疏介质时，折射⾓⼤于⼊射⾓，由此可以预料，当⼊射⾓增⼤到⼀定程度时，折射⾓就会增⼤到90°，如果⼊射⾓再增⼤，会出现什么情况呢？演⽰Ⅱ将半圆柱透镜的半圆⼀侧靠近激光光源⼀侧，使直平⾯垂直光源与半圆柱透镜中⼼的连线，点燃烟雾发⽣器中的烟雾源置于激光演⽰仪中，将接线板接通电源，打开激光器的开关．⼀束激光垂直于半圆柱透镜的直平⾯⼊射，让学⽣观察．我们研究光从半圆柱透镜射出的光线的偏折情况，此时⼊射⾓0°，折射⾓亦为零度，即沿直线透出，当⼊射⾓增⼤⼀些时，此时，会有微弱的反射光线和较强的折射光线，同时可观察出反射⾓等于⼊射⾓，折射⾓⼤于⼊射⾓，随着⼊射⾓的逐渐增⼤，反射光线就越来越强，⽽折射光线越来越弱，当⼊射⾓增⼤到某⼀⾓度，使折射⾓达到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线．这种现象叫做全反射(2)临界⾓C 折射⾓等于90°时的⼊射⾓叫做临界⾓，⽤符号C表⽰．光从折射率为n的某种介质射到空⽓(或真空)时的临界⾓C 就是折射⾓等于90°时的⼊射⾓，根据折射定律可得：(3)发⽣全反射的条件①光从光密介质进⼊光疏介质②⼊射⾓等于或⼤于临界⾓3、对全反射现象的解释(1)引⼊新课的演⽰实验Ⅰ被蜡烛熏⿊的光亮铁球外表⾯附着⼀层未燃烧完全的演⽰Ⅰ将光亮铁球出⽰给学⽣看，在阳光下很刺眼，将光亮铁球夹在试管夹上，放在点燃蜡烛上熏⿊，将试管夹和铁球置于烛焰的内焰进⾏熏制，⼀定要全部熏⿊，再让学⽣观察．然后将熏⿊的铁球浸没在盛有清⽔的烧杯中，现象发⽣了，放在⽔中的铁球变得⽐在阳光下更亮．好奇的学⽣误认为是⽔泡掉了铁球上⿊⾊物，当⽼师把试管夹从⽔中取出时，发现熏⿊的铁球依然如故，再将其再放⼊⽔中时，出现的现象和前述⼀样，学⽣⼤惑不解，让学⽣带着这个疑问开始学习新的知识——全反射现象碳蜡混和物，对⽔来说是不浸润的，当该球从空⽓进⼊⽔中时，在其外表⾯上会形成⼀层很薄的空⽓膜，当有光线透过⽔照射到⽔和空⽓界⾯上时，会发⽣全反射现象，⽽正对⼩球看过去会出现⼀些较暗的区域，这是⼊射⾓⼩于临界⾓的区域，明⽩了这个道理再来看这个实验，学⽣会有另⼀番感受(2)让学⽣观察⾃⾏车尾灯．⽤灯光来照射尾灯时，尾灯很亮，也是利⽤全反射现象制成的仪器．在讲完全反射棱镜再来体会它的原理就更清楚了．可先让学⽣观察⾃⾏车尾灯内部的结构，回想在夜间看到的现象．引导学⽣注意⽣活中的物理现象，⽤科学知识来解释它，从⽽更好的利⽤它们为⼈类服务(3)⽤激光演⽰仪的激光光源演⽰光导纤维传播光的现象，或⽤弯曲的细玻璃棒进⾏演⽰，配合作图来解释现象：从细玻璃棒⼀端射进棒内的光线，在棒的内壁多次发⽣全反射，沿着锯齿形路线由棒的另⼀端传了出来，玻璃棒就像⼀个能传光的管⼦⼀样实际⽤的光导纤维是⾮常细的特制玻璃丝，直径只有⼏µm到100µm左右，⽽且是由内⼼和外套两层组成的，光线在内⼼外套的界⾯上发⽣全反射，如果把光导纤维聚集成束，使其两端纤维排列的相对位置相同，这样的纤维就可以传递图像(4)让学⽣阅读⼤⽓中的光现象——蒙⽓差，海市蜃楼，沙漠⾥的蜃景⼀、全反射现象：光传播到两种介质的界⾯上时，光线不再发⽣折射现象，⽽全部返回到原介质中传播的现象叫全反射现象⼆、临界⾓C三、发⽣全反射现象的条件(1)光密介质和光疏介质(2)⼊射⾓等于或⼤于临界⾓六、课后作业优化⽅案七、教学辅助⼿全反射现象演⽰仪⼋、课后反思本节课实验效果不明显，下次应该⽤激光枪，使效果明显，学⽣易于理解13.3光的⼲涉⼀、三维⽬标知识与技能1、认识光的⼲涉现象及产⽣光⼲涉的条件2、理解光的⼲涉条纹形成原理，认识⼲涉条纹的特征过程与⽅法1、通过观察实验，培养学⽣对物理现象的观察、表述、概括能⼒2、通过观察实验培养学⽣观察、表述物理现象，概括其规律特征的能⼒，学⽣亲⾃做实验培养学⽣动⼿的实践能⼒⼆、教学重点波的⼲涉条件三、教学难点1、⼲涉的形成过程2、加强区和减弱区并且互相间隔，如何理解“加强”和“减弱”四、教学过程1、从红光到紫光频率是如何变化的？频率由谁决定？（1）从红光到紫光的频率关系为：υ紫>………> υ红（2）频率由光源决定与传播介质⽆关。
实验：测定玻璃的折射率[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道测定玻璃的折射率的原理、方法、步骤.2.知道实验误差产生的原因和减小误差的方法．科学思维：1.会画光路图.2.会确定入射光线和折射光线，并会测定入射角和折射角.3.会计算折射率及折射率的平均值．科学探究：掌握测定玻璃折射率的方法，学会规范作图，在测定玻璃的折射率实验中训练并提高作图能力．一、实验原理用插针法确定光路，找出与入射光线相应的出射光线，就能在玻璃砖中画出对应的折射光线，从而可以测出一组对应的入射角和折射角，根据折射定律，便可求出玻璃的折射率．二、实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉(3～4枚)、量角器、直尺、铅笔．三、操作步骤1．把白纸用图钉钉在木板上．2．用直尺画一条平行于玻璃砖一个面的一条线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θ1适当大些，如图1所示．图13．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用直尺画一条直线bb′.5．在玻璃砖的bb′一侧白纸上竖直地立一枚大头针P3，调整视线，同时移动大头针P3的位置，当P3恰好能同时挡住玻璃砖aa′一侧所插的大头针P1、P2的像时，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θ2.8．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小．9．改变入射角θ1，重复上面的步骤再做三、四次，量出相应的入射角和折射角．四、数据处理1．计算法：通过多次测量入射角和折射角，得出多组入射角和折射角的正弦值，再代入n＝sinθ1sinθ2中求出多个n的值，然后取其平均值，即为玻璃砖的折射率．2．单位圆法(1)以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′，分别交NN′于点H、H′，如图2所示．图2(2)由图中关系知sin θ1＝EH OE ，sin θ2＝E ′H ′OE ′，OE ＝OE ′＝R ，则n ＝sin θ1sin θ2＝EH E ′H ′，只要用刻度尺测出EH 、E ′H ′的长度就可以求出n .(3)图象法：求出多组对应的入射角与折射角的正弦值，作出sin θ1－sin θ2图象，由n ＝sin θ1sin θ2可知图象应为直线，如图3所示，其斜率为折射率．图3五、注意事项1．实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动．2．不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能把玻璃砖当尺子用．3．大头钉应竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针P 1与P 2间、P 3与P 4间的距离应适当大些，以减小确定光路方向时造成的误差．4．实验中入射角不宜过小或过大，否则会使测量误差增大.一、实验原理与操作例1(2018·大兴区高二检测)“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图4所示．在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“＋”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4.图4(1)在插P3和P4时，应使________(选填选项前的字母)．A．P3只挡住P1的像B．P4只挡住P3C．P3同时挡住P1、P2的像D．P4挡住P3及P1、P2的像(2)按(1)中的做法确定大头针P3和P4的位置，请将光路图补充完整，并在图中标出需要测量的量，则玻璃砖的折射率可表示为n＝________.(用图中标出的测量量表示)[答案](1)CD(2)见[解析]图(需要测量的量是图中i和r)sin i sin r[解析](1)实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像，故C、D 正确．(2)光路图如图所示，根据折射定律可知需要测量入射角和折射角，即测量的量是图中i和r.由折射定律有n＝sin isin r.[学科素养]本实验关键是找出对应入射光线的出射光线，从而画出光在玻璃中的折射光线．考察了对实验原理的理解、实验操作的把握和数据的处理，体现了“物理观念”、“科学思维”和“实验探究”的学科素养．在实验过程中要保持认真严谨的态度，又体现了“科学态度与责任”的学科素养．针对训练(多选)在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路图如图5所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是()图5A．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当大一些B．为减小测量误差，P1、P2连线与玻璃砖界面法线的夹角应适当取大一些C．若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像D．实验中为方便操作可用玻璃砖代替尺子画线[答案]AB[解析]实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1与P2之间，P2与O点之间，P3与P4之间，P3与O′点之间距离要稍大一些．入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小．实验中严禁用玻璃砖代替尺子画线．二、实验数据处理及误差分析例2在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确的操作，插好了4枚大头针P1、P2和P3、P4，如图6所示．图6(1)在图中坐标纸上画出完整的光路图，并标出入射角θ1和折射角θ2；(2)对画出的光路图进行测量，求出该玻璃的折射率n＝________(结果保留两位有效数字)．[答案](1)如图所示(2)1.4(1.2～1.6)例3在用插针法测定玻璃折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图7中①和②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图，则：图7甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．[答案]偏小不变[解析]用题图①测定折射率时，玻璃中折射角测量值大于实际值，故折射率偏小；用题图②测定折射率时，只要操作正确，折射率与玻璃砖形状无关．三、其他形状玻璃砖求折射率“测定玻璃折射率”实验中，也可以用三棱镜、半圆形玻璃砖等进行测量．实验中只要利用“插针法”定出入射光线和出射光线，其与界面的交点就是入射点和出射点，连接入射点和出射点就能作出折射光线，一样可以测出折射率．光路图如图8所示．图8例4用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像和P3，在纸上标出大头针的位置和三棱镜轮廓，如图9所示．图9(1)在图上画出所需的光路图．(2)为了测出该三棱镜的折射率，需要测量的物理量是________，在图上标出它们．(3)计算折射率的公式是n＝________.[答案]见[解析][解析](1)光路图如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB于O′，连接OO′，则光线OO′就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线．(2)在所画的图上画出虚线部分，并注明入射角θ1和折射角θ2，用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度)． (3)n ＝sin θ1sin θ2(或因为sin θ1＝EF OE ，sin θ2＝GH OG ，则n ＝EFOE GH OG＝EF ·OG OE ·GH )1．(实验原理与操作)(多选)某同学用“插针法”做测定玻璃折射率实验时，他的方法和操作步骤都正确无误，但他处理实验记录时，发现玻璃砖的两个光学面aa ′和bb ′不平行，如图10所示，则( )图10A ．P 1P 2与P 3P 4两条直线平行B ．P 1P 2与P 3P 4两条直线不平行C ．他测出的折射率偏大D ．他测出的折射率不受影响 [答案] BD[解析] 光线由aa ′进入玻璃砖时，由折射定律得n ＝sin θ1sin θ2，光线由bb ′射出玻璃砖时，由折射定律得n ＝sin θ4sin θ3.若aa ′//bb ′，则有θ3＝θ2，进而有θ1＝θ4，出射光线O ′B 与入射光线OA 平行．若aa ′和bb ′不平行，则有θ3≠θ2，进而有θ1≠θ4，出射光线O ′B 与入射光线AO 不平行，故选项B 正确，A 错误；在用“插针法”测玻璃的折射率时，只要实验方法正确，光路准确无误，结论必定是正确的，玻璃的折射率不会受玻璃砖形状的影响，选项D 正确，C 错误．2．(实验原理与操作)在测定玻璃的折射率的实验中，对一块两面平行的玻璃砖，用插针法找出与入射光线对应的出射光线，现在甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图11所示的四组插针结果．图11(1)从图上看，肯定把大头针插错了的同学是________． (2)从图上看，测量结果准确度最高的同学是________． [答案] (1)甲、乙 (2)丁3．(实验数据处理)(2018·金华一中高二上学期第二次段考)在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图12所示．图12(1)请在图13中画出完整的光路图．图13(2)对画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝_____(保留3位有效数字)．(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图14所示．图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和________(填“A”或“B”)．图14[答案](1)如图所示(2)1.53(说明：±0.03范围内均可)(3)A[解析](1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点并延长，与玻璃砖两平行边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的两交点，即为光线在玻璃砖中的传播线路．光路图如图所示．(2)设方格纸上正方形的边长为1，光线的入射角为θ1，折射角为θ2，则sin θ1＝5.3 5.32＋42≈0.798，sinθ2＝2.22.22＋3.62≈0.521，所以该玻璃砖的折射率n＝sin θ1sin θ2＝0.7980.521≈1.53.(3)由题图可知，光线P1P2入射到玻璃砖上时，相当于光线射到了一个三棱镜上，因此出射光线将向底边偏折，所以出射光线过P3和A.4．(实验数据处理)如图15所示，某同学做“测定玻璃的折射率”实验时，完成光路图后，由于没有量角器，借助圆规以O为圆心画圆，该圆交入射光线于A点，交OO′连线延长线于C点．分别过A点、C点作法线NN′的垂线AB、CD交NN′于B点、D点，请用刻度尺测量并计算得到此种玻璃的折射率n＝________.(结果保留两位有效数字)图15[答案] 1.5[解析] 由折射定律有n ＝sin θ1sin θ2＝ABOA CD OC ＝ABCD，测得AB ＝1.13 cm 、CD ＝0.73 cm ，代入数据解得n ≈1.5.。
实验1.测得玻璃的折射率 【知识要点】一、实验目的1．测定玻璃的折射率．2．学会用插针法确定光路．二、实验原理如图所示，当光线AO 1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO 1对应的出射光线O 2B ，从而求出折射光线O 1O 2 和折射角θ2，再根据n ＝sin θ1sin θ2或 n ＝PN QN ′算出玻璃的折射率．三、实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器(或圆规)、三角板、铅笔．四、实验步骤1.如图所示，把白纸铺在木板上．2．在白纸上画一直线aa ′作为界面，过aa ′上的一点O 画出界面的法线NN ′，并画一条线段AO 作为入射光线．3．把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa ′重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb ′.4．在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P 1、P 2.5．从玻璃砖bb ′一侧透过玻璃砖观察大头针P 1、P 2的像，调整视线的方向直到P 1的像被P 2的像挡住．再在bb ′一侧插上两枚大头针P 3、P 4，使P 3能挡住P 1、P 2的像，P 4能挡住P 3本身及P 1、P 2的像．6．移去玻璃砖，在拔掉P 1、P 2、P 3、P 4的同时分别记下它们的位置，过P 3、P 4作直线O ′B 交bb ′于O ′.连接O 、O ′，OO ′就是玻璃砖内折射光线的方向．∠AON 为入射角，∠O ′ON ′ 为折射角．7．改变入射角，重复实验．五、数据处理1．计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.算出不同入射角时的sin θ1sin θ2，并取平均值． 2．作sin θ1－sin θ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1－sin θ2图象，由n ＝sin θ1sin θ2可知图象应为直线， 如图实－13－3所示，其斜率为折射率． 图实－13－33．“单位圆法”确定sin θ1、sin θ2，计算折射率n .以入射点O 为圆心，以一定长度R 为半径画圆，交入射光线OA 于E 点，交折射光线OO ′于E ′点，过E 作NN ′的垂线EH ，过E ′作NN ′的垂线E ′H ′.如图实－13－4所示，sin θ1＝EH OE ，sin θ2 ＝E ′H ′OE ′，OE ＝OE ′＝R ，则n ＝sin θ1sin θ2＝EH E ′H ′.只要用刻度尺测出EH 、E ′H ′的长度就可以求出n .4．实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变．5．玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm 以上，若宽度太小，则测量误差较大． 七、误差分析1．入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些．2．入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差．八、实验改进本实验可用半圆形玻璃砖代替长方形玻璃砖，做法如下：在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P 1、P 2，确定入射光线，并让入射光线过圆心O ，在玻璃砖另一侧垂直纸面 插大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，连接OP 3，作光路图如图所示．则折射率n ＝sin θ1sin θ2＝ABOB CD OC＝AB CD. 【考点突破】问题 1.如图所示是上下两个面彼此平行的玻璃砖，两个面之间的距离为h 。
一束光线以入射角i 从上表面的O 点入射，从下表面的O ˊ点射出。
（1）证明入射玻璃砖的光线和出射的光线平行（2）证明侧移量随入射角的增大而增大。
（3）由图示可知能够确定入射角和折射角，因此可以测定玻璃的折射率，怎样确定入射光线？怎样确定折射光线？（插针法）（4）实验过程中，角度的测量会带来误差，实验时入射角度大一些好还是小一些好？（5）实验的过程中入射角和折射角不一定是特殊角，计算角度的正弦值有很大的难度。
你怎样解决这个问题？（6）只使用一次测量数据会给实验结果带来很大的误差，某位同学多次测量入射角α和折射角β，做出了如图所示的图像。
图像中斜率表示什么意思？(7)某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误。
但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa’与bb’不平行，如图所示：则（ ）A ．P 1P 2与P 3P 4两条直线平行B ．P 1P 2与P 3P 4两条直线不平行C ．他测出的折射率偏大D ．他测出的折射率不受影响(8)在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中：①甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa’和bb’后，不自觉地碰了玻璃砖使它向aa’方向平移了少许，如图所示:则他测出的折射率值将_____(选填“偏大”、 “偏小”或“不变”)；②乙同学在画界面时，不自觉地将两界面aa’、bb’间距P 1P 2 P 3 P 4 a′ b′ i r A O BE N N ´画得比玻璃砖宽度些，如图所示，则他测得折射率 (填“偏大”、“偏小”“不变”) .变式1.同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好圆柱形玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P 1和P 2，然后在圆柱形玻璃砖另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像，在纸上标出的大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图所示．（1）在图上画出所需的光路．（2）了测量出玻璃砖折射率，需要测量的物理量有 （要求在图上标出）．（3）写出计算折射率的公式n = .变式 2.一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的（光线不能通过此表面）.现要测定此玻璃的折射率，给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（1P 、2P 、3P 、4P ）、带有刻度的直角三角板、量角器.实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直.在纸上画出直线a a '和b b '，a a '表示镀银的玻璃表面，b b '表示另一表面，如图所示.然后，在白纸上竖直插上两枚大头针1P 、2P （位置如图）.用1P 、2P 的连线表示入射光线.（1）为了测量折射率，应如何正确使用大头针3P 、4P ？试在题图中标出3P 、4P 的位置.（2）然后，移去玻璃砖与大头针.试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角1θ 与折射角2θ.简要写出作图步骤.（3）写出用1θ、1θ表示的折射率公式=n .变式3.徐老师用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率。
开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针P 1、P 2与圆心O 在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O 缓慢转动，同时在玻璃砖直径边一侧观察P 1、P 2的像，且P 2的像挡住P 1的像。
如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失。
此时只需测量出 ，即可θ P 1 P 2 O θ计算出玻璃砖的折射率。
请用你的测量量表示出折射率 。
变式4.学校开展研究性学习，某研究性学习小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示．在一个圆形木盘上过其圆心O 作两条相互垂直的直径BC 、EF ，在半径OA 上垂直圆盘面插下两枚大头针P 1、P 2并保持P 1、P 2的位置不变，每次测量时，让圆盘的BFC 部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF 为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P 1、P 2的像，并在圆周上插上大头针P 3，使P 3正好挡住P 1、P 2．同学们通过计算，预先在圆周EC 部分刻好了折射率的值。
这样只要根据P 所插的位置，就可直接读出液体折射率的值．则（1）若︒=∠30AOF ，OP 3与OC 的夹角为︒30，则P 3处所对应的折射率的值为________．（2）图中P 3、P 4两位置哪一处所对应的折射率值大？__________． （3）作AO 的延长线交圆周于K ，K 处所对应的折射率的值应为_________．变式5.如图所示，置于空气中的一不透明容器内盛满某种透明液体．容器底部靠近器壁处有一竖直放置的6.0 cm 长的线光源．靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源．开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分．将线光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可以看到线光源底端．再将线光源沿同一方向移动8.0 cm ，刚好可以看到其顶端．求此液体的折射率n .实验2. 用双缝干涉测光的波长【知识要点】一、实验目的1．了解光波产生稳定干涉现象的条件．2．观察双缝干涉图样．3．测定单色光的波长．二、实验原理1．光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光经过单缝后相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，我们通过光屏可以观察到明暗相间的干涉条纹．若用白光照射，通过两狭缝可以在光屏上观察到彩色条纹．2.根据λ＝d lΔx 可以计算出单色光的波长．公式中d 为双缝间距离，Δx 为相邻两条亮纹间的距离，l 为双缝到屏之间的距离，实验中d 一般是已知的，所以测出l 、Δx 即可求出光的波长．Δx 的测量可用测量头完成，如图所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成．通过测量头可清晰看到干涉条纹，分划板上中心有刻线，以此作标准，并根据手轮的读数可求得Δx .由于Δx 较小，可测出n 条亮(或暗)条纹的间距a ，则相邻亮条纹间的距离Δx ＝a n －1.三、实验器材双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)，另外还有学生电源、导线、刻度尺．四、实验步骤1．观察干涉条纹(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上．(2)接好光源，打开开关，使灯丝正常发光．(3)调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏．(4)安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5 cm ～10 cm ，这时，可观察白光的干涉条纹．(5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．2．测定单色光的波长(1)安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a 1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a 2，将该条纹记为第n 条亮纹．(3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l (d 是已知的)．(4)重复测量．五、数据处理1．条纹间距Δx ＝|a 2－a 1n －1|. 2．波长λ＝d l Δx . 3．计算多组数据，求λ的平均值． 六、注意事项1．双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意保养．2．安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当．(3)分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心．(4)测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清．八、实验改进实验室里的双缝干涉仪比较精密，并且安装不方便，调节、测量时十分麻烦．现用一种简单方法替换如下：用一支小孩激光笔，水平放置在桌面上，前面放置一双缝，则在正对的墙上就出现十分明显的双缝干涉条纹，测出相关的物理量，利用公式Δx ＝l dλ即可求出λ.优点：简单易操作．缺点：精度偏低．【考点突破】问题2．如图所示是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图．(1)图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的②③④依次是____________、____________和____________．(2)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离( )A ．增大③和④之间的距离B ．增大④和⑤之间的距离C ．将红色滤光片改为绿色滤光片D ．增大双缝之间的距离(3)在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是600 mm，双缝之间的距离是0.20 mm，单缝到双缝之间的距离是100 mm.某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹(记作第1条)的中心，这时手轮上的示数如图甲所示．然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心，这时手轮上的示数如图乙所示，这两次示数依次为______mm和________mm，由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长为________nm.变式1. 利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法,其中正确的是：A.将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离,干涉条纹间距变宽D.换一个两缝间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄E.去掉滤光片后, 干涉现象消失变式2.在用双缝干涉测光的波长的实验中，准备了下列仪器：A．白炽灯B．双窄缝片C．单窄缝片D．滤光片E．毛玻璃光屏（1）把以上仪器安装在光具座上，自光源起合理的顺序是_________（填字母）；（2）在某次实验中，用某种单色光通过双缝在光屏上得到明暗相间的干涉条纹，其中亮纹a、c的位置利用测量头上的分划板确定，如图所示；其中表示a纹位置（图甲）的手轮读数为mm，c纹位置（图乙）的手轮读数为mm；（3）已知双缝间的距离为0.18mm，双缝与屏的距离为500mm，则单色光的波长为μm.变式3．在利用双缝干涉测光的波长时，首先调节光源、滤光片、单缝和双缝的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行，当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺去测量，转动手轮，移动分划板使分划中心刻线与某条明纹中心对齐时(如图甲所示)将此明纹记为1，然后再转动手轮，分划板中心刻线向右移动，依次经过2,3……等明纹，最终与明纹6中心对齐，分划板中心刻线与明纹1和明纹6对齐时游标卡尺示数分别如图中乙、丙所示(游标卡尺为10分度)，则图乙对应的读数为________m，图丙对应的读数为________m.用刻度尺量得双缝到屏的距离为60.00 cm，由双缝上标示获知双缝间距为0.2 mm，则发生干涉的光波波长为________m.在实验中，若经粗调后透过测量头上的目镜观察，看不到明暗相间的条纹，只看到一片亮区，造成这种情况的最可能的原因是___________________________________．变式4．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图实－14－10所示)，并选用缝间距d＝0.20 mm的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L＝700 mm.然后，接通电源使光源正常工作．甲乙(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图甲(a)所示，图甲(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图甲(b)中游标尺上的读数x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，此时图乙(b)中游标尺上的读数x2＝________mm；(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝________mm；这种色光的波长λ＝________nm.变式5.现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在图所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用来测量红光的波长.(1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、、A.(2)本实验的步骤有：①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;③用米尺测量双缝到屏的距离;④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离.在操作步骤②时还应注意和.(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图甲所示.然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时图乙中手轮上的示数 mm,求得相邻亮纹的间距Δx 为 mm.(4)已知双缝间距d 为2.0×10-4m ,测得双缝到屏的距离l 为0.700m,由计算式λ= ,求得所测红光波长为 nm.答案实验1.测得玻璃的折射率【考点突破】问题1.(7) B D(8)① “不变”；② “偏小”变式1.(1)光路如图所示 （2）∠i 和∠r （3）αsin sin i n = 变式2.（1）在b b '一侧观察1P 、2P （经b b '折射，a a '反射，再经b b '折射后）的像，在适当的位置插上3P ，使得3P与1P 、2P 的像在一条直线上，即让3P 挡住1P 、2P 的像；再插上4P ，让它挡住2P （或1P ）的像和3P .3P 、4P 的位置如图.（2）①过1P 、2P 作直线与b b '交于o ；②过3P 、4P 作直线与b b '交于o '；③利用刻度尺找到o o '的中点M ；④过o 点作b b '的垂线CD ，过M 点作b b '的垂线与a a '相交与N ，如图所示，连接ON ； ⑤11θ=∠OD P ,2θ=∠CON .（3） 21sin sin θθ 变式3.玻璃砖直径边绕O 点转过的角度 1sin n θ=。
