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核心素養(yǎng)微專題第十五章,一、科學思維——比較三種常用玻璃磚對光路的控制作用,【典例】(2014江蘇高考)Morpho蝴蝶的翅膀在陽光的照射下呈現(xiàn)出閃亮耀眼的藍色光芒，這是因為光照射到翅膀的鱗片上發(fā)生了干涉。電子顯微鏡下鱗片結(jié)構(gòu)的示意圖如圖。一束光以入射角i從a點入射，經(jīng)過折射和反射后從b點出射。設,鱗片的折射率為n，厚度為d，兩片之間空氣層厚度為h。取光在空氣中的速度為c，求光從a到b所需的時間t。,【解析】設光在鱗片中的折射角為γ，由折射定律sini=nsinγ；在鱗片中傳播的路程l1=，傳播速度v=，傳播時間t1=，解得t1=，同理，在空氣中的傳播時間t2=，從a到b所需的時間t=t1+t2=答案:,【類題訓練】1.如圖所示，在MN的下方足夠大的空間是玻璃介質(zhì)，其折射率為n=，玻璃介質(zhì)的上邊界MN是屏幕。玻璃中有一正三角形空氣泡，其邊長l=40cm，頂點與屏幕接觸于C點，底邊AB與屏幕平行。激光a垂直于AB邊射向AC邊的中點O，結(jié)果在屏幕MN上出現(xiàn)兩個光斑。,(1)畫出光路圖。(2)求兩個光斑之間的距離L。,【解析】(1)畫出光路圖如圖所示。,(2)在界面AC，a光的入射角i=60。由光的折射定律有:=n代入數(shù)據(jù)，求得折射角r=30由光的反射定律得，反射角i′=60。,由幾何關系易得:△ODC是邊長為0.5l的正三角形，△COE為等腰三角形，CE=OC=0.5l。故兩光斑之間的距離L=DC+CE=l=40cm。,答案:(1)如圖所示(2)40cm,2.如圖所示，一玻璃球體的半徑為R，O為球心，AB為直徑，來自B點的光線BM在M點射出，出射光線平行于AB，另一光線BN恰好在N點發(fā)生全反射。已知∠ABM=30，求,(1)玻璃的折射率。(2)球心O到BN的距離。,【解析】(1)設光線BM在M點的入射角為i，折射角為r，由幾何知識可知，i=30，r=60，根據(jù)折射定律得n=①代入數(shù)據(jù)得n=。②,(2)光線BN恰好在N點發(fā)生全反射，則∠BNO為臨界角CsinC=③設球心到BN的距離為d，由幾何知識可知d=RsinC④聯(lián)立②③④式得d=R。⑤答案:(1)(2)R,3.在折射率為n、厚度為d的玻璃平板上方的空氣中有一點光源S，從S發(fā)出的光線SA以入射角θ1入射到玻璃板上表面，經(jīng)過玻璃板后從下表面射出，如圖所示。若沿此光線傳播的光從光源S到玻璃板上表面的傳播時間與在玻璃板中的傳播時間相等，點光源S到玻璃板上表面的垂直距離l應是多少？,【解析】設光線SA在玻璃中的折射角為θ2，傳播速度為v，則由n=有，光在玻璃板中傳播的速度v=；由幾何關系有，光線在玻璃板上表面?zhèn)鞑サ木嚯x為s1=，由s=vt，有t1=其中c是真空中的光速，光在玻璃板中傳播的距離s2=，,光在玻璃板中的傳播時間由折射定律有n=①由題意有②,由三角函數(shù)關系有cosθ2=③聯(lián)立①②③得l=答案:,二、科學思維——各種色光的比較,【典例】如圖，三棱鏡的橫截面為直角三角形ABC，∠A=30，AC平行于光屏MN，與光屏的距離為L。棱鏡對紅光的折射率為n1，對紫光的折射率為n2。一束很細的白光由棱鏡的側(cè)面AB垂直射入，直接到達AC面并射出。畫出光路示意圖，并標出紅光和紫光射在光屏上的位置。求紅光和紫光在光屏上的位置之間的距離。,【解析】光路如圖所示:紅光和紫光在AC面上的入射角相同，設為i，折射角分別為r1和r2，它們射到屏上的位置離O點的距離分別為d1和d2。由折射定律得n1sini=sinr1①n2sini=sinr2②,由幾何關系得:i=∠A③d1=Ltanr1④d2=Ltanr2⑤,聯(lián)立以上各式并利用題給條件得，紅光和紫光在光屏上的位置之間的距離為d2-d1=L答案:L,【類題訓練】1.(多選)(2018沈陽高二檢測)如圖所示，O1O2是半圓柱形玻璃體的對稱面和紙面的交線，A、B是關于O1O2軸等距且平行的兩束不同單色細光束，從玻璃體右方射出后的光路圖如圖所示。MN是垂直于O1O2放置的光屏，沿O1O2方向不斷左右移動光屏，可在光屏上得到一個光斑P，根據(jù)該光路圖，下列說法正確的是(),A.該玻璃體對A光的折射率比對B光的折射率小B.A光的頻率比B光的頻率高C.在該玻璃體中，A光比B光的速度大D.在真空中，A光的波長比B光的波長長E.A光從空氣進入該玻璃體后，其頻率變高,【解析】選A、C、D。由圖可知，B光的偏折程度比A光大，則B光的折射率大于A光的折射率，說明B光的頻率較大，由c=λν知，A光的波長較長，故A、D正確，B錯誤；根據(jù)v=可得，A光的折射率較小，則A光在玻璃磚中的速度較大，故C正確；光由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時頻率不變，故E錯誤。,2.(多選)如圖所示，兩束平行的甲光和乙光，相距為d，斜射到置于空氣中的平行玻璃磚上，當它們從玻璃磚的下表面射出時(),A.若甲為紫光，乙為紅光，則兩條出射光線間一定大于dB.若甲為紫光，乙為紅光，則兩條出射光線間距離可能小于dC.若甲為紅光，乙為紫光，則兩條出射光線間距離可能大于dD.若甲為紅光，乙為紫光，則兩條出射光線間距離一定小于d,【解析】選A、C。紫光的折射率大，若甲為紫光，乙為紅光，入射到玻璃中時，甲的折射角小于乙的折射角，則兩條出射光線間距一定大于d，如圖a所示，A正確。當甲為紅光時，其折射光路如圖b、圖c，即兩條出射光線間距離可能小于d、大于d，等于d。C正確。,3.(多選)一束紅、紫兩色的混合光，從某種液體射向空氣，當研究在界面上發(fā)生的折射和反射現(xiàn)象時，可能發(fā)生的情況是下圖中的(),【解析】選A、C。在同種液體中，紫光的折射率較大，所以當它們從某種液體射向空氣并且入射角相同時，紫光的折射角較大，選項A正確；根據(jù)臨界角公式C=arcsin可知，紫光的折射率較大，臨界角較小，紫光更容易發(fā)生全反射，故選項C正確，而選項B中的紅光首先發(fā)生了全反射，所以可排除；兩種色光在界面處都要發(fā)生光的反射，所以選項D也可排除。,