2018-2019版高中物理 第4章 光的波动性章末总结学案 沪科版选修3-4.doc

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第4章 光的波动性章末总结一、光的折射、全反射的综合应用本专题的核心内容是折射率,解决问题时应围绕着折射率列相关方程,联系几何量和物理量,这里涉及折射率的方程共有n,全反射时的临界角满足sinC.例1如图1所示,扇形AOB为透明柱状介质的横截面,圆心角AOB60.一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质,经OA折射的光线恰平行于OB.图1(1)求介质的折射率(2)折射光线中恰好射到M点的光线_(填“能”或“不能”)发生全反射答案(1)(2)不能解析依题意作出光路图(1)由几何知识可知,入射角i60,折射角r30根据折射定律得n代入数据解得n(2)不能由图中几何关系可知,射到M点的光线的入射角30,sin300.5,故不能发生全反射二、测折射率的方法测折射率常见的方法有成像法、插针法、视深法及全反射法,不管哪种方法,其实质相同,由折射定律n知,只要确定了入射角i及折射角r即可测出介质的折射率1成像法原理:利用水面的反射成像和水的折射成像方法:如图2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.图22插针法原理:光的折射定律方法:如图3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PON45),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i、r,则水的折射率nsini/sinr.图33视深法原理:利用视深公式hh/n.方法:在一盛水的烧杯底部放一粒绿豆,在水面上方吊一根针,如图4所示调节针的位置,直到针尖在水中的像与看到的绿豆重合,测出针尖距水面的距离即为杯中水的视深h,再测出水的实际深度h,则水的折射率nh/h.图44全反射法原理:全反射现象方法: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,看到一圆形发光面,量出发光面直径D及水深h,则水的折射率n.图5例2学校开展研究性学习,某研究小组的同学根据所学的光学知识,设计了一个测量液体折射率的仪器,如图6所示,在一圆盘上,过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF,在半径OA上,垂直盘面插下两枚大头针P1、P2,并保持P1、P2位置不变,每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中,而且总保持液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,而后在图中右上方区域观察P1、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住P1、P2的像,同学们通过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据P3所插的位置,就可直接读出液体折射率的值,则:图6(1)若AOF30,OP3与OC的夹角为30,则P3处所对应的折射率的值为_(2)图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率的值大?_.(3)作AO的延长线交圆周于K,K处所对应的折射率的值应为_答案(1)(2)P4(3)1解析(1)根据折射定律n,题中iEOP360,rAOF30,所以n.(2)题图中P4所对应的入射角大于P3所对应的入射角,所以P4所对应的折射率的值大(3)因A、O、K在一条直线上,入射角等于折射角,所以K处所对应的折射率的值应为1.三、折射时的色散现象同一介质对不同色光的折射率不同,对红光的折射率最小,对紫光的折射率最大,即n红n橙n黄n绿n蓝n靛v1v2Bv2v3v1Cv3v2v1Dv1v2v3答案D解析由题图可知在材料、界面上发生全反射,所以nn,而光从材料进入材料后,折射角小于入射角,所以nn,再由公式v知,v1v2v3,选项D正确2.如图8,半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖,在O点发生反射和折射,折射光在光屏上呈现七色光带,a、b是其中的两单色光若入射点由A向B缓慢移动,并保持白光沿半径方向入射到O点,观察到各色光在光屏上陆续消失下面说法正确的是()图8A紫光最先消失B红光最先消失Ca光在玻璃中的传播速度小于b光在玻璃中的传播速度D通过同一双缝发生干涉,a光相邻条纹间距小于b光相邻条纹间距答案A解析玻璃对紫光的折射率最大,由sin C可知,紫光发生全反射的临界角最小,故紫光最先消失,选项A对,B错;由题图可知,玻璃对a光的折射率比对b光的折射率小,由n得v,故a光在玻璃中的传播速度大于b光在玻璃中的传播速度,选项C错;由题图可知,玻璃对a光的偏折程度较小,故a光波长较长,若通过同一双缝发生干涉,a光相邻条纹间距大于b光相邻条纹间距,选项D错3如图9所示,内径为R、外径为RR的环状玻璃砖的圆心为O,折射率为n.一束平行于对称轴OO的光线由A点进入玻璃砖,到达B点(未标出)刚好发生全反射求:图9(1)玻璃砖的临界角;(2)A点处光线的入射角和折射角答案(1)45(2)4530解析(1)由题给条件画出光路图,如图所示,因在B点刚好发生全反射,则sinC得C45(2)在AOB中,OAR,OBR,由正弦定理得得sinr,r30,由n,得i45.
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