师：同学们，今天我们一起来复习高二粤教版物理选择性必修一第四单元“光及其应用”。本章知识框架涵盖折射定律、全反射、光的干涉、光的衍射、偏振以及应用。其中，折射定律包含测定折射率的实验；全反射涉及光纤技术这一应用；光的干涉中有通过双缝干涉实验测量波长的内容；应用部分主要介绍激光在实际生活中的运用。
首先复习光的折射定律。当光线从空气射入介质时会发生折射，折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线与入射光线位于法线两侧，入射角(i)的正弦值与折射角(\gamma)的正弦值成正比，这就是光的折射定律。用公式表示为(\frac{\sin i}{\sin \gamma}=n)。
光的折射定律还有另一种表述，不同介质折射率不同，本质是光在不同介质中传播速度不同。因此，折射率(n)与光在介质中的传播速度(v)的关系为(n = \frac{c}{v})，其中(c)是光在真空中的传播速度。
下面通过一道例题巩固知识点。例一，有一个大游泳池，池底是水平面，水深(1.2)米，一根直杆竖直插入池底，一半露出水面。太阳光与水平面成(37)度角射入。已知直杆在池底的影长是(2.5)米，求水的折射率。光从空气射入水中会发生折射，我们先画出法线和折射光线，为方便描述，标记出(a)、(b)、(c)、(d)、(f)和(o)点，入射角为(i)，折射角为(\gamma)。因为(\angle AOB = 37)度，所以入射角(i = 53)度。由题可知(LCD = 2.5)米，(lab = LBC = LOF = 1.2)米。根据几何关系，(CD)长度等于(CF)长度加上(DF)长度，(CF)等于(OB)，所以(CD)长度等于(OB)长度加上(DF)长度。又由几何关系可得(OB)长度等于(AB)长度乘以(\tan53)度，即(LOB = lab \times \tan53)度；(DF)长度等于(OF)长度乘以(\tan r)，即(LDF = lof \times \tan r)。联立这些关系式可得(\tan r = \frac{3}{4})，再由三角函数知识可得(\sin r = \frac{3}{5})。根据光的折射定律(n = \frac{\sin i}{\sin r})，将数据代入可得水的折射率(n = \frac{4}{3})。
接着复习光的全反射。当光从折射率较大的光密介质射入折射率较小的光疏介质时，折射角大于入射角，且随着入射角增大而增大。当入射角达到一定角度，折射角变为(90)度，若继续增大入射角，折射角大于(90)度，此时入射光线全部被反射回光密介质，这种现象就是光的全反射。折射角等于(90)度时的入射角叫临界角，记为(I_{C})。经过推导，临界角与物质折射率的关系为(\sin I_{C} = \frac{1}{n})。
同样通过一道例题巩固知识。例二，光线从空气垂直射入棱镜界面(BC)边，棱镜折射率(n = \sqrt{2})。要求作出光路图，并求光线离开棱镜时与界面的夹角。要知道光线是否从(AB)面出去，需先判断在(AB)面上能否发生全反射。由(\sin i_{C} = \frac{1}{n})可得临界角(i_{C} = 45)度。假设光线垂直进入(BC)边到(d)点，作出光路图。通过几何关系可知，(AB)面上的入射角为(60)度，大于临界角(45)度，所以光线在(AB)面上会发生全反射，不会从(AB)面折射出去，而是从(AB)面反射后从(AC)面离开。为方便描述，添加(D)、(h)、(f)点。由几何关系可知(\angle AFD = 120)度，(\angle afh = 90)度，所以(AC)面上的入射角(r = 30)度，小于临界角(45)度，在(AC)面上不会发生全反射，会从(AC)面折射出去，画出折射光线。再根据光的折射定律(n = \frac{\sin i}{\sin r})，可得(\sin i = \frac{\sqrt{2}}{2})，所以(i = 45)度。因此光线离开棱镜时与界面的夹角为(90 - 45 = 45)度。
接下来是光的全反射的应用——光纤技术。光导纤维是一种透明玻璃纤维丝，直径几微米到(100)微米，由纤芯和包层两层组成，纤芯折射率大于包层折射率。其传播原理是光从一端进入后，在两层界面上经过多次全反射从另一端射出。光纤既能远距离传播光信号，又能传播电信号，进而转化为声音、图像，实现信号传播。
通过一道例题巩固光纤技术原理。例三，这是一道多选题。华裔科学家高锟被誉为“光纤之父”，获2009年诺贝尔物理学奖。光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，其结构如图，纤芯和包层材料不同，光在纤芯中传播。问关于光导纤维的说法哪些正确。首先看(a)、(b)选项，光线能在纤芯中发生全反射是因为纤芯折射率比外套大，且在纤芯和包层界面发生全反射，所以(a)正确，(b)错误。再看(c)、(d)选项，不同频率的光在同种介质中折射率不同，频率越大折射率越大，速度和波长越小。所以频率越低，折射率越小，速度越大，(d)正确。因此这题选(a)和(d)选项。