高中物理 第4章 光的折射章末分层突破教师用书 教科版选修3-4-教科版高二选修3-4物理学案VIP免费

第4章光的折射[自我校对]①②③偏折程度④完全消失⑤⑥光密介质⑦光疏介质⑧大于或等于⑨内芯光的折射、全反射11.解决光的折射问题的常规思路(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、折射角均是与法线的夹角．(3)利用折射定律、折射率公式列式求解．2．有关全反射定律的应用技巧(1)首先判断是否为光从光密介质进入光疏介质，如果是，下一步就要再利用入射角和临界角的关系进一步判断，如果不是则直接应用折射定律解题即可．(2)分析光的全反射时，根据临界条件找出临界状态是解决这类题目的关键．(3)当发生全反射时，仍遵循光的反射定律和光路可逆性．3．正确、灵活地理解、应用折射率公式教材中给出的折射率公式为n＝(i为真空中的入射角，r为某介质中的折射角)．根据光路可逆原理，入射角、折射角是可以随光路的逆向而“换位”的．我们可以这样来理解、记忆：n＝⇒＝.4．对临界角的理解光线从介质进入真空或空气，r＝90°时，发生全反射，此时的入射角i(介)叫临界角C.则＝＝sinC.如图41所示，△ABC为一直角三棱镜的横截面，其顶角α＝30°，P为垂直于直线BCO的光屏，现有一宽度为H＝AB的单色平行光束垂直射向AB面，结果在光屏上形成一条宽为的光带，BO＝H.图41(1)求出射光的偏折角；(2)求介质的折射率．【解析】(1)AC面上的入射角θ1＝α＝30°，延长AD交BCO的延长线于E点，由几何知识可知BO＝OE＝H，OD＝，tan∠OED＝＝，由数学关系可知折射角θ2＝60°，所以偏折角为30°.(2)n＝＝1.732.【答案】(1)30°(2)1.732横截面为矩形的玻璃棒被弯成如图42所示的形状，一束平行光垂直地射入水平表面A上，要使通过表面A射入的光全部从表面B射出，比值最小是多少？(玻璃的折射率n＝1.5)2图42【解析】如图所示的光路中，从玻璃棒的A端面入射的光线，可分为左、中、右，其中最右边的一条光线，最难发生全反射，设其入射角为∠1，只有当∠1≥arcsin时，才发生全反射，根据几何关系知sin∠1＝.依题意有≥.将n＝1.5代入上式，解得≥2.【答案】2解答全反射类问题的技巧1．光必须从光密介质射入光疏介质．2．入射角大于或等于临界角．3．利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更有利于问题的分析．测介质的折射率1.测玻璃的折射率插针法：运用光在玻璃两个界面处的折射．如图43所示为两面平行的玻璃砖对光路的侧移．用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O′B，确定出O′点，画出折射光线OO′，量出入射角i和折射角r，据n＝计算出玻璃的折射率．图432．测水的折射率(1)成像法原理：利用水面的反射成像和水的折射成像．3方法：如图44所示，在一盛满水的烧杯中，紧挨杯口竖直插入一直尺，在直尺的对面观察水面，能同时看到直尺在水中的部分和露出水面部分的像，若从点P看到直尺在水下最低点的刻度B的像B′(折射成像)恰好跟直尺在水面上刻度A的像A′(反射成像)重合，读出AC、BC的长，量出烧杯内径d，即可求出水的折射率为n＝.图44(2)插针法原理：光的折射定律．方法：如图45所示，取一方木板，在板上画出互相垂直的两条线AB、MN，从它们的交点O处画直线OP(使∠PON＜45°)，在直线OP上P、Q两点垂直地插两枚大头针．把木板放入水中，使AB与水面相平，MN与水面垂直．在水面上观察，调整视线使P的像被Q的像挡住，再在木板S、T处各插一枚大头针，使S挡住Q、P的像，T挡住S及Q、P的像．从水中取出木板，画出直线ST，量出图中的角i、r，则水的折射率为n＝sini/sinr.图45(3)视深法原理：利用视深公式h′＝h/n.方法：在一盛水的烧杯底部放一粒绿豆，在水面上方吊一根针，如图46所示．调节针的位置，直到针尖在水中的像与看到的绿豆重合，测出针尖距水面的距离即为杯中水的视深h′，再测出水的实际深度h，则水的折射率n＝h/h′.图46(4)全反射法原理：全反射现象．方法：在一盛满水的大玻璃缸下面放一发光电珠，如图47所示．在水面上观察，看到一圆形的发光面，量出发光面直径D及水深h，则水的折射率n＝.4图47某同学用大头针、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...