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核心素养微专题第十五章,一、科学思维比较三种常用玻璃砖对光路的控制作用,【典例】(2014江苏高考)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图如图。一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射。设,鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h。取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t。,【解析】设光在鳞片中的折射角为，由折射定律sini=nsin；在鳞片中传播的路程l1=，传播速度v=，传播时间t1=，解得t1=，同理，在空气中的传播时间t2=，从a到b所需的时间t=t1+t2=答案:,【类题训练】1.如图所示，在MN的下方足够大的空间是玻璃介质，其折射率为n=，玻璃介质的上边界MN是屏幕。玻璃中有一正三角形空气泡，其边长l=40cm，顶点与屏幕接触于C点，底边AB与屏幕平行。激光a垂直于AB边射向AC边的中点O，结果在屏幕MN上出现两个光斑。,(1)画出光路图。(2)求两个光斑之间的距离L。,【解析】(1)画出光路图如图所示。,(2)在界面AC，a光的入射角i=60。由光的折射定律有:=n代入数据，求得折射角r=30由光的反射定律得，反射角i=60。,由几何关系易得:ODC是边长为0.5l的正三角形，COE为等腰三角形，CE=OC=0.5l。故两光斑之间的距离L=DC+CE=l=40cm。,答案:(1)如图所示(2)40cm,2.如图所示，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,(1)玻璃的折射率。(2)球心O到BN的距离。,【解析】(1)设光线BM在M点的入射角为i，折射角为r，由几何知识可知，i=30，r=60，根据折射定律得n=代入数据得n=。,(2)光线BN恰好在N点发生全反射，则BNO为临界角CsinC=设球心到BN的距离为d，由几何知识可知d=RsinC联立式得d=R。答案:(1)(2)R,3.在折射率为n、厚度为d的玻璃平板上方的空气中有一点光源S，从S发出的光线SA以入射角1入射到玻璃板上表面，经过玻璃板后从下表面射出，如图所示。若沿此光线传播的光从光源S到玻璃板上表面的传播时间与在玻璃板中的传播时间相等，点光源S到玻璃板上表面的垂直距离l应是多少？,【解析】设光线SA在玻璃中的折射角为2，传播速度为v，则由n=有，光在玻璃板中传播的速度v=；由几何关系有，光线在玻璃板上表面传播的距离为s1=，由s=vt，有t1=其中c是真空中的光速，光在玻璃板中传播的距离s2=，,光在玻璃板中的传播时间由折射定律有n=由题意有,由三角函数关系有cos2=联立得l=答案:,二、科学思维各种色光的比较,【典例】如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，A=30，AC平行于光屏MN，与光屏的距离为L。棱镜对红光的折射率为n1，对紫光的折射率为n2。一束很细的白光由棱镜的侧面AB垂直射入，直接到达AC面并射出。画出光路示意图，并标出红光和紫光射在光屏上的位置。求红光和紫光在光屏上的位置之间的距离。,【解析】光路如图所示:红光和紫光在AC面上的入射角相同，设为i，折射角分别为r1和r2，它们射到屏上的位置离O点的距离分别为d1和d2。由折射定律得n1sini=sinr1n2sini=sinr2,由几何关系得:i=Ad1=Ltanr1d2=Ltanr2,联立以上各式并利用题给条件得，红光和紫光在光屏上的位置之间的距离为d2-d1=L答案:L,【类题训练】1.(多选)(2018沈阳高二检测)如图所示，O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于O1O2轴等距且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路图如图所示。MN是垂直于O1O2放置的光屏，沿O1O2方向不断左右移动光屏，可在光屏上得到一个光斑P，根据该光路图，下列说法正确的是(),A.该玻璃体对A光的折射率比对B光的折射率小B.A光的频率比B光的频率高C.在该玻璃体中，A光比B光的速度大D.在真空中，A光的波长比B光的波长长E.A光从空气进入该玻璃体后，其频率变高,【解析】选A、C、D。由图可知，B光的偏折程度比A光大，则B光的折射率大于A光的折射率，说明B光的频率较大，由c=知，A光的波长较长，故A、D正确，B错误；根据v=可得，A光的折射率较小，则A光在玻璃砖中的速度较大，故C正确；光由一种介质进入另一种介质时频率不变，故E错误。,2.(多选)如图所示，两束平行的甲光和乙光，相距为d，斜射到置于空气中的平行玻璃砖上，当它们从玻璃砖的下表面射出时(),A.若甲为紫光，乙为红光，则两条出射光线间一定大于dB.若甲为紫光，乙为红光，则两条出射光线间距离可能小于dC.若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离可能大于dD.若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离一定小于d,【解析】选A、C。紫光的折射率大，若甲为紫光，乙为红光，入射到玻璃中时，甲的折射角小于乙的折射角，则两条出射光线间距一定大于d，如图a所示，A正确。当甲为红光时，其折射光路如图b、图c，即两条出射光线间距离可能小于d、大于d，等于d。C正确。,3.(多选)一束红、紫两色的混合光，从某种液体射向空气，当研究在界面上发生的折射和反射现象时，可能发生的情况是下图中的(),【解析】选A、C。在同种液体中，紫光的折射率较大，所以当它们从某种液体射向空气并且入射角相同时，紫光的折射角较大，选项A正确；根据临界角公式C=arcsin可知，紫光的折射率较大，临界角较小，紫光更容易发生全反射，故选项C正确，而选项B中的红光首先发生了全反射，所以可排除；两种色光在界面处都要发生光的反射，所以选项D也可排除。,
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