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1、第26講光的折射、全反射,突破一 折射定律及折射率的理解,突破二 全反射現(xiàn)象,突破三 光的色散,重難突破,教材研讀,1.判斷下列說法正誤: (1)光發(fā)生反射現(xiàn)象時一定伴隨著折射現(xiàn)象。() (2)光從空氣射入水中,光的傳播速度一定增大。() (3)折射率跟折射角的正弦成正比。() (4)只要入射角足夠大,就能發(fā)生全反射。() (5)已知介質(zhì)對某單色光的臨界角為C,則該介質(zhì)的折射率等于 。 (),(6)光的顏色取決于折射率。() (7)只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉。() (8)在雙縫干涉實驗中,雙縫的作用是使白光變成單色光。() (9)陽光下茂密的樹蔭中地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的。 (

2、) (10)自然光是偏振光(),2.一束可見光從空氣進入某介質(zhì)后,變?yōu)閍、b兩束單色光。如果光束b是藍光,則光束a可能是(A) A.紫光B.黃光C.綠光D.紅光,3.在完全透明的水下某深處放一點光源,在水面上可見到一個圓形的透光圓面,若透光圓面的半徑勻速增大,則光源正(D) A.加速上長 B.加速下降 C.勻速上升 D.勻速下降,突破一折射定律及折射率的理解,重難突破,1.對折射率的理解 (1)公式n=中,不論是光從真空射入介質(zhì),還是從介質(zhì)射入真空,1總是真空中的光線與法線間的夾角,2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角。 (2)折射率與入射角的大小無關(guān),與介質(zhì)的密度無關(guān),光密介質(zhì)不是指密度大的介

3、質(zhì)。,(3)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān),還與光的頻率有關(guān)。同一種介質(zhì)中,頻率越大的色光對應(yīng)折射率越大,傳播速度越小。,(4)同一種色光,在折射率不同的介質(zhì)中雖然波速、波長不同,但頻率不變。,2.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體對光路的控制,典例1(多選)如圖所示,截面為ABC的玻璃直角三棱鏡放置在空氣中,寬度均為d的紫、紅兩束光垂直照射三棱鏡的一個直角邊AB,在三棱鏡的另一側(cè)放置一平行于AB邊的光屏(足夠?qū)?,屏的距離遠近可調(diào),在屏上出現(xiàn) 紫、紅兩條光帶,可能是(CD) A.紫色光帶在上,紅色光帶在下,紫色光帶較寬 B.紫色光帶在下,紅色光帶在上,紫色光帶較寬 C.紅色光帶在上,紫色光帶在下,紅

4、色光帶較寬 D.紅色光帶在下,紫色光帶在上,紅色光帶較寬,解析紫光的頻率比紅光大,故三棱鏡對紫光的折射率比對紅光的大,通過三棱鏡后紫光偏離入射方向的角度大,故在屏上形成的光帶比紅光窄。當光屏離三棱鏡的距離適當時,紫光既可以在紅光的上面,也可以在紅光的下面。故C、D選項正確。,規(guī)律總結(jié) 折射率的大小反映了介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)和入射光的頻率。 1.折射率越大,說明介質(zhì)對光的偏折作用越大,光線偏離原來傳播方向的程度越厲害。 2.折射率越大,說明光在介質(zhì)中的傳播速度越小。 3.相對于同一介質(zhì),折射率越大的光,其頻率越大。,1-2如圖所示,某透明材料制成的半球形光學(xué)元件直立放置,其直徑與水平光屏垂直接觸于M點

5、,球心O與M間的距離為10 cm。一束激光與該元 件的直徑成30角射向圓心O,結(jié)果在光屏上出現(xiàn)間距為d=40 cm的兩個光斑,請完成光路圖并求該透明材料的折射率。,與M點的距離為:d1=R tan 30 激光束的入射角i=60,設(shè)其折射角為,由幾何關(guān)系可知,折射光線形成的光斑P2與M點間距為:d2= 據(jù)題意有:d1+d2=d 聯(lián)立各式并代入數(shù)據(jù)解得:=,即=30 折射率:n===。,解析n==,選項A錯、B對。當光線從介質(zhì)中射向真空中時, 隨入射角增大折射角增大,當折射角等于90時,即發(fā)生全反射,此時入射角為C,則有n==,解得C=45,即入射角大于等于45時可發(fā)生全 反射現(xiàn)象,選項C對,D錯

6、。,2-1(多選)如圖,一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚,O點為該玻璃磚截面的圓心,下圖能正確描述其光路的是(AC),解析光束沿玻璃磚半徑射向O點,在界面處入射角大于臨界角時,發(fā)生全反射,小于臨界角時,在空氣中的折射角大于入射角,A正確,C錯誤;當光束由空氣射向玻璃磚時,由發(fā)生全反射的條件可知B錯誤;在玻璃中的折射角應(yīng)小于入射角,D錯誤。,2-2學(xué)校水平地面上有兩棟相同高度的教學(xué)樓A和B相距較近,白天B樓對A樓有陽光遮擋,某時刻沿B樓樓頂邊緣照射的太陽光恰好落在A樓的C點,已知C點與A樓樓頂?shù)母叨炔顬閔=6 m,A樓與B樓間距為d=18 m,截面如圖所示。在B樓樓頂邊緣安置一個底面為扇形的柱狀透

7、明物體,扇形的半徑為R=m、圓心角為150,圓心在樓頂邊緣,扇形柱體的 一個側(cè)面緊貼豎直墻壁,這樣就可以使A樓C點下方一定區(qū)域在此時刻獲得光照。(可將太陽光當做平行單色光處理,且光在該透明物體中的折射率為n=,結(jié)果可用根式表示),(1)求發(fā)生全反射的臨界角。 (2)求安裝了上述透明物體后可使此時刻的太陽光最大能到達C點正下方多大距離處。,答案(1)60(2)10m,解析(1)作出光路圖,如圖所示,(2)成因:棱鏡對不同色光的折射率不同,對紅光的折射率最小,紅光通過棱鏡后的偏折程度最小,對紫光的折射率最大,紫光通過棱鏡后的偏折 程度最大,從而產(chǎn)生色散現(xiàn)象。,2.各種色光的比較,典例3對下列現(xiàn)象解

8、釋不正確的是(A) A.圖甲和泊松亮斑的原理一樣 B.圖乙和三棱鏡色散的原理一樣 C.圖丙和利用光學(xué)技術(shù)檢查鏡面的平整程度的原理一樣 D.圖丁和偏振太陽鏡的原理一樣,解析沙漠蜃景是光的折射和全反射現(xiàn)象,而泊松亮斑的原理是光的衍射,它們的原理不相同,故A錯誤;彩虹是光的折射,而三棱鏡色散也是光的折射,原理相同,故B正確;彩色的肥皂泡是光的干涉,而檢查鏡面的平整程度是光的干涉現(xiàn)象,它們原理也相同,故C正確;立體電影是光的偏振,偏振太陽鏡也是光的偏振現(xiàn)象,它們的原理相同,故D正確。本題選錯誤的選項,故選A。,3-1一束白光從頂角為的玻璃三棱鏡的一邊以較大的入射角i射入并通過三棱鏡后,在屏P上可得到彩

9、色光帶,如圖所示,在入射角i 逐漸減小到零的過程中,假如屏上的彩色光帶先后全部消失,則(B ) A.紅光最先消失,紫光最后消失 B.紫光最先消失,紅光最后消失 C.紫光最先消失,黃光最后消失 D.紅光最先消失,黃光最后消失,解析白光從AB面射入玻璃后,由于紫光偏折程度大,從而到達另一側(cè)面AC時的入射角較大,且因玻璃對紫光的折射率大,sin C=1/n,則其臨界角最小,故隨著入射角i 的減小,進入玻璃后的各色光中紫光首先發(fā)生全反射不從AC面射出,后依次是藍、青、綠、黃、橙、紅光發(fā)生全反射而不從AC面射出。,3-2(多選)如圖,一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚,在玻璃磚底面上的入射角為,經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則(ABD) A.在玻璃中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度 B.在真空中,a光的波長小于b光的波長 C.玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率 D.若改變光束的入射方向使角逐漸變大, 則折射光線a首先消失,