2017屆高中物理第4章光的波動(dòng)性學(xué)案選修.docx

第4章 光的波動(dòng)性 一、光的折射、全反射的綜合應(yīng)用本專題的核心內(nèi)容是折射率，解決問(wèn)題時(shí)應(yīng)圍繞著折射率列相關(guān)方程，聯(lián)系幾何量和物理量，這里涉及折射率的方程共有n，全反射時(shí)的臨界角滿足sin C.例1如圖1所示，扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角AOB60.一束平行于角平分線OM的單色光由OA射入介質(zhì)，經(jīng)OA折射的光線恰平行于OB.圖1(1)求介質(zhì)的折射率(2)折射光線中恰好射到M點(diǎn)的光線_(填“能”或“不能”)發(fā)生全反射解析依題意作出光路圖(1)由幾何知識(shí)可知，入射角i60，折射角r30根據(jù)折射定律得n代入數(shù)據(jù)解得n(2)不能由圖中幾何關(guān)系可知，射到M點(diǎn)的光線的入射角30，sin 300.5，故不能發(fā)生全反射答案(1)(2)不能二、測(cè)折射率的方法測(cè)折射率常見的方法有成像法、插針?lè)ā⒁暽罘叭瓷浞?，不管哪種方法，其實(shí)質(zhì)相同，由折射定律n知，只要確定出入射角i及折射角r即可測(cè)出介質(zhì)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：如圖2所示，在一盛滿水的燒杯中，緊挨杯口豎直插一直尺，在直尺的對(duì)面觀察水面，能同時(shí)看到直尺在水中的部分和露出水面部分的像，若從P點(diǎn)看到直尺在水下最低點(diǎn)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，讀出AC、BC的長(zhǎng)，量出燒杯內(nèi)徑d，即可求出水的折射率n.圖22插針?lè)ㄔ恚汗獾恼凵涠煞椒ǎ喝鐖D3所示，取一方木板，在板上畫出互相垂直的兩條線AB、MN，從它們的交點(diǎn)O處畫直線OP(使PON45)，在直線OP上的P、Q兩點(diǎn)垂直插兩枚大頭針把木板放入水中，使AB與水面相平，MN與水面垂直在水面上觀察，調(diào)整視線使P的像被Q的像擋住，再在木板S、T處各插一枚大頭針，使S擋住Q、P的像，T擋住S及Q、P的像從水中取出木板，畫出直線ST，量出圖中的角i、r，則水的折射率nsin i/sin r.圖33視深法原理：利用視深公式hh/n.方法：在一盛水的燒杯底部放一粒綠豆，在水面上方吊一根針，如圖4所示調(diào)節(jié)針的位置，直到針尖在水中的像與看到的綠豆重合，測(cè)出針尖距水面的距離即為杯中水的視深h，再測(cè)出水的實(shí)際深度h，則水的折射率nh/h.圖44全反射法原理：全反射現(xiàn)象方法：在一盛滿水的大玻璃缸下面放一發(fā)光電珠，如圖5所示在水面上觀察，看到一圓形發(fā)光面，量出發(fā)光面直徑D及水深h，則水的折射率n.圖5例2由某種透明物質(zhì)制成的等腰直角棱鏡AOB，兩腰都為16 cm，且兩腰分別與Ox與Oy軸重合如圖6所示，從BO邊的C點(diǎn)注視A棱，發(fā)現(xiàn)A棱的位置在D點(diǎn)，在C、D兩點(diǎn)插上大頭針，測(cè)出C點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,12)，D點(diǎn)的坐標(biāo)為(9,0)，由此可以算出該透明物質(zhì)的折射率為_圖6解析依題意，由于光的折射現(xiàn)象，A的像生成于D，可作出光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系有：sin rsin ODC0.8，sin isin CAO0.6.故n.答案三、折射時(shí)的色散現(xiàn)象同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同，對(duì)紅光的折射率最小，對(duì)紫光的折射率最大，即n紅n橙n黃n綠n藍(lán)n靛v1v2 Bv2v3v1Cv3v2v1 Dv1v2v3答案D解析由題圖可知在材料、界面上發(fā)生全反射，所以nn，而光從材料進(jìn)入材料后，折射角小于入射角，所以nn，再由公式v知，v1v2v3，選項(xiàng)D正確2如圖8所示，一束復(fù)色光從空氣中沿半圓形玻璃磚半徑方向射入，從玻璃磚射出后分成a、b兩束單色光則()圖8A玻璃磚對(duì)a光的折射率為B玻璃磚對(duì)a光的折射率為1.5Cb光的頻率比a光的頻率大Db光在玻璃中的傳播速度比a光在玻璃中的傳播速度大答案AC解析a光的折射率n，故A對(duì)，B錯(cuò)由題圖可知，a光的偏折程度比b光的小，所以a光的頻率小，折射率也小，由n可得v，a光在玻璃中的傳播速度比b光的大，故C對(duì)，D錯(cuò)3如圖9所示，直角三角形ABC為一三棱鏡的橫截面，A30.一束單色光從空氣射向BC上的E點(diǎn)，并偏折到AB上的F點(diǎn)，光線EF平行于底邊AC.已知入射方向與BC的夾角為30.試通過(guò)計(jì)算判斷光在F點(diǎn)能否發(fā)生全反射圖10答案能發(fā)生全反射解析