2022-2023版高中物理 第四章 光的折射章末總結(jié)學(xué)案 教科版選修3-4

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1、2022-2023版高中物理 第四章 光的折射章末總結(jié)學(xué)案 教科版選修3-4 一、光的折射定律、全反射規(guī)律的應(yīng)用 光的折射和全反射的問(wèn)題主要有作光路圖、折射率的計(jì)算、全反射判斷、色散及相關(guān)計(jì)算.在分析解題時(shí)，要注意確定臨界角，判斷是否會(huì)發(fā)生全反射. (1)折射問(wèn)題的計(jì)算：根據(jù)折射定律及相應(yīng)規(guī)律，作出光路圖；運(yùn)用有關(guān)公式或幾何關(guān)系進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算. (2)用折射定律解釋光現(xiàn)象：先畫(huà)出光路圖，正確找出入射角和折射角的大小關(guān)系，然后再根據(jù)實(shí)際情況分析討論. (3)全反射問(wèn)題：在解釋全反射現(xiàn)象或運(yùn)用全反射原理求解有關(guān)實(shí)際問(wèn)題時(shí)，首先要注意確定臨界角，判斷是否滿(mǎn)足全反射條件，再根據(jù)相關(guān)規(guī)律及幾何關(guān)

2、系進(jìn)行判斷或計(jì)算. 例1　如圖1所示，內(nèi)徑為R、外徑為R′＝R的環(huán)狀玻璃磚的圓心為O，折射率為n＝.一束平行于對(duì)稱(chēng)軸O′O的光線(xiàn)由A點(diǎn)進(jìn)入玻璃磚，到達(dá)B點(diǎn)(未標(biāo)出)剛好發(fā)生全反射.求： 圖1 (1)玻璃磚的臨界角； (2)A點(diǎn)處光線(xiàn)的入射角和折射角. 答案　(1)45°　(2)45°　30° 解析　(1)由題給條件畫(huà)出光路圖，如圖所示， 因在B點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，則sinC＝＝ 得C＝45° (2)在△AOB中，OA＝R，OB＝R， 由正弦定理得＝得sinr＝，r＝30°， 由＝n，得i＝45°. 二、介質(zhì)折射率的測(cè)定 測(cè)折射率常見(jiàn)的方法有成像法、插針?lè)叭瓷?/p>

3、法，不管哪種方法其實(shí)質(zhì)相同，由折射定律n＝知，只要確定了入射角及折射角，即可測(cè)出介質(zhì)的折射率. 例2　學(xué)校開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器，如圖2所示，在一圓盤(pán)上，過(guò)其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤(pán)面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2位置不變，每次測(cè)量時(shí)讓圓盤(pán)的下半部分豎直浸入液體中，而且總保持液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線(xiàn)，而后在圖中右上方區(qū)域觀(guān)察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像，同學(xué)們通過(guò)計(jì)算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，

4、就可直接讀出液體折射率的值，則： 圖2 (1)若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為_(kāi)_________. (2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對(duì)應(yīng)的折射率的值大？__________________________. (3)作AO的延長(zhǎng)線(xiàn)交圓周于K，K處所對(duì)應(yīng)的折射率的值應(yīng)為_(kāi)_______. 答案　(1)　(2)P4　(3)1 解析　(1)根據(jù)折射定律n＝，題中i＝∠EOP3＝60°，r＝∠AOF＝30°，所以n＝＝. (2)題圖中P4所對(duì)應(yīng)的空氣中光線(xiàn)與法線(xiàn)夾角大于P3所對(duì)應(yīng)的空氣中光線(xiàn)與法線(xiàn)夾角，所以P4所對(duì)應(yīng)的折射率的值大. (

5、3)因A、O、K在一條直線(xiàn)上，入射角等于折射角，所以K處所對(duì)應(yīng)的折射率的值應(yīng)為1. 三、光的波速、折射率與頻率的綜合應(yīng)用 1.白光由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種色光組成，七種色光的特性差異可以用下表表示出來(lái). 各種色光 紅橙黃綠藍(lán)靛紫 頻率 小→大 波長(zhǎng) 長(zhǎng)→短 折射率(同種介質(zhì)中) 小→大 波速(介質(zhì)中) 大→小 2.光的顏色由光源的頻率決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)，與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，波速由介質(zhì)和光的頻率共同決定. 例3　如圖3所示，兩束單色光a、b射向水面A點(diǎn)，經(jīng)折射后組成一束復(fù)色光，則(　　) 圖3 A.a光在水中的速度小于b光在水中的速度 B.以水下S點(diǎn)為光源

6、向水面發(fā)射此復(fù)色光，a光更容易發(fā)生全反射 C.a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng) D.若在水下相同深度處，點(diǎn)光源分別發(fā)出a、b單色光，在水面上看到a光照亮的面積更大 答案　D 解析　由光路圖和折射定律可知水對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率，由v＝可知，在水中a光的速度比b光的速度大，故A錯(cuò)誤； 根據(jù)sinC＝，知a光的臨界角大，b光的臨界角小，以水下S點(diǎn)為光源向水面發(fā)射此復(fù)色光，b光更容易發(fā)生全反射，故B錯(cuò)誤； 根據(jù)折射率與頻率的關(guān)系，a光頻率小于b光頻率，a光波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)，故C錯(cuò)誤； 若在水下相同深度處，點(diǎn)光源分別發(fā)出a、b單色光，因a光的臨界角大，在水面上看到a光照亮的面積更大，

7、選項(xiàng)D正確. 針對(duì)訓(xùn)練　直線(xiàn)P1P2過(guò)均勻玻璃球球心O，細(xì)光束a、b平行且關(guān)于P1P2對(duì)稱(chēng)，由空氣射入玻璃球的光路如圖4，a、b光相比(　　) 圖4 A.玻璃對(duì)a光的折射率較小 B.玻璃對(duì)a光的臨界角較小 C.b光在玻璃球中的傳播速度較大 D.b光在玻璃球中的傳播時(shí)間較短 答案　A 解析　由題圖知，光線(xiàn)通過(guò)玻璃磚后，b光的偏折角大，則玻璃對(duì)b光的折射率較大，對(duì)a光的折射率較小，故A正確；因?yàn)閍光的折射率較小，根據(jù)sinC＝知，玻璃對(duì)a光的臨界角較大，故B錯(cuò)誤；因?yàn)閎光的折射率較大，根據(jù)v＝知，b光在玻璃中的傳播速度較小，故C錯(cuò)誤；b光在玻璃球中通過(guò)的路程較大，傳播速度較小，由t＝知，b光在玻璃球中的傳播時(shí)間較長(zhǎng)，故D錯(cuò)誤.