四川省广安市岳池县第一中学高中物理《第四章 光的折射》学案 教科版选修3-4VIP免费

四川省广安市岳池县第一中学高中物理《第四章光的折射》学案教科版选修3-4一、光的折射定律、全反射规律的应用几何光学是以光线为工具研究光的传播规律，所以解决几何光学问题的关键是根据“光的传播规律”画出光路图，然后再利用几何学知识，寻找相应的边角关系．(1)几何光学主要包括四条原理：①光的直线传播规律；②光的反射定律；③光的折射定律；④光路可逆原理．其中折射定律、不同色光的折射率、全反射现象是高考的重点和热点．解题时常用的三个公式：①折射定律公式：n＝；②折射率与速度的关系：n＝；③全反射的临界角：sinC＝.(2)注意法线的画法：法线画成虚线；法线垂直于界面，如果界面是圆面，那应该垂直于圆的切线，即法线沿半径指向圆心．例1(2012·山东·37(2))如图1所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径．来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N点发生全反射．已知∠ABM＝30°，求：图1①玻璃的折射率；②球心O到BN的距离．1例2如图2所示，某种透明物质制成的直角三棱镜ABC，∠A等于30°.一束光线在纸面内垂直AB面射入棱镜，如图2所示，发现光线刚好不能从BC面射出，而是最后从AC面射出．求：图2(1)透明物质的折射率n.(2)光线从AC面射出时的折射角α.(结果可以用α的三角函数表示)二、测折射率的方法测折射率常见的方法有成像法、插针法及全反射法，不管哪种方法其实质相同，由折射定律知n＝，只要确定出入射角θ1及折射角θ2即可测出介质的折射率，下面以测定水的折射率为例对上述方法举例说明．(1)成像法原理：利用水面的反射成像和水的折射成像．2图3方法举例：如图3所示，在一盛满水的烧杯中，紧挨杯口竖直插一直尺，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P点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n＝.(2)插针法原理：光的折射定律．图4方法举例：如图4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上的P、Q两点垂直插两枚大头针．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θ1、θ2，则水的折射率n＝sinθ1/sinθ2.(3)全反射法原理：全反射现象．图5方法举例：在一盛满水的大玻璃缸下面放一发光电珠，如图5所示．在水面上观察，看到一圆的发光面，量出发光面直径D及水深h，则水的折射率n＝.例3某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行．正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图6所示．(1)此玻璃的折射率计算式为n＝________(用图中的θ1、θ2表示)；(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．3图6三、光的波速、折射率与频率的综合应用例4半圆形玻璃砖横截面如图7所示，AB为直径，O点为圆心．在该界面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O点的距离相等．两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图4所示，则a、b两束光()图7A．在同种均匀介质中传播，a光的传播速度大B．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角大C．从同一介质以相同的入射角射向空气，若a光不能进入空气，则b光也不能进入空气D．a光的频率大于b光的频率1．(光的折射定律)一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b.已知a光的频率小于b光的频率．下列光路图中可能正确的是()42．(光的折射定律)如图8所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光．则()图8A．玻璃砖对a光的折射率为B．玻璃砖对a光的折射率为1.5C．b光的频率比a光的频率大D．b光在玻璃中的传播速度比a在玻璃中的传播速度大3．(对全反射的理解)如图9所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB＝60°.一束...