高考物理一輪精品教案：第16章-幾何光學(xué)(共20頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第十六章：幾何光學(xué)本章在高考中的地位幾何光學(xué)部分，由于刪去了“透鏡成像”，因此整體要求有所降低，復(fù)習(xí)的重點(diǎn)是光的反射和折射、平面鏡成像等知識(shí)。在復(fù)習(xí)中，注意以作圖訓(xùn)練為主線，養(yǎng)成良好的作圖習(xí)慣是學(xué)好本章的關(guān)鍵。作圖的依據(jù)是光的直線傳播、光的反射和光的折射三條基本定律。重點(diǎn)畫好日食、月食、平面鏡的反射和成像、棱鏡對(duì)光線的作用，在成像問題中要注意目域和視場(chǎng)，即眼睛在哪個(gè)范圍和眼睛所能看到的范圍。注意數(shù)學(xué)中幾何知識(shí)的應(yīng)用，注意運(yùn)用光路可逆原理分析有關(guān)光學(xué)問題?？傊?，要注意考試大綱中的考點(diǎn)要求，把握好復(fù)習(xí)的標(biāo)度和范圍。近年高考試題多是從分析、確定像的位置和性質(zhì)，光線的傳播方向

2、，觀察像或物的范圍等方面，通過作光路圖、計(jì)算等方式來考查對(duì)基本規(guī)律的理解和運(yùn)用。當(dāng)然也可能有綜合應(yīng)用題出現(xiàn)。夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)一光的直線傳播1、光源:能發(fā)光的物體叫做光源光源發(fā)光是將其它形式的能轉(zhuǎn)化為光能2、光的直線傳播(1)光線:表示光傳播方向和路徑的幾何線叫做光線。在光線上標(biāo)明箭頭，表示光的傳播方向。(2)媒質(zhì):光能夠在其中傳播的物質(zhì)叫做媒質(zhì)，也稱介質(zhì)。光的傳播可以在真空中進(jìn)行，依靠電磁場(chǎng)這種特殊物質(zhì)來傳播。(3)光的直線傳播:光在同一種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的。 前提條件是在同一種介質(zhì)，而且是均勻介質(zhì)。否則，可能發(fā)生偏折。如光從空氣斜射入水中（不是同一種介質(zhì)）；“海市蜃樓”現(xiàn)象（介質(zhì)不均勻）。

3、當(dāng)障礙物或孔的尺寸和波長(zhǎng)可以相比或者比波長(zhǎng)小時(shí)，將發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，光線將可能偏離原來的傳播方向。證據(jù):影、日食和月食的形成，小孔成像。 解光的直線傳播方面的計(jì)算題（包括日食、月食、本影、半影問題）關(guān)鍵是畫好示意圖，利用數(shù)學(xué)中的相似形等幾何知識(shí)計(jì)算。光的傳播過程也是能量傳遞的過程。3、影的形成:(1)定義:點(diǎn)光源發(fā)出的光，照到不透明的物體上時(shí)，物體向光的表面被照亮，在背光面的后方形成一個(gè)光照不到的黑暗區(qū)域，這就是物體的影。影區(qū)是發(fā)自光源并與被照物體的表面相切的光線圍成的。(2)分類:本影與半影。本影:光源上所有發(fā)光點(diǎn)都照不到的區(qū)域。對(duì)同一個(gè)物體，其本影區(qū)的大小，與光源發(fā)光面的大小和光源到物體

4、的距離有關(guān):光源到物體的距離一定時(shí)，光源發(fā)光面越大，則物體的本影越小;光源發(fā)光面越小，則物體的本影越大。光源發(fā)光面一定時(shí)，光源到物體的距離越小，則物體的本影區(qū)越大;光源到物體的距離越大，則物體的本影區(qū)越小。半影:光源上一部分發(fā)光點(diǎn)能照到，而另一部分發(fā)光點(diǎn)照不到的區(qū)域成為半明半暗的半影。本影與半影都是光的直線傳播的結(jié)果。(3)日食和月食的形成日食:如圖所示。a。在月球的本影區(qū)里，可看到日全食(完全看不到太陽);b。在月球的半影區(qū)里，可看到日偏食(只能看到一部分太陽);c。在月球的半影區(qū)里，可看到日環(huán)食(只能看到太陽的邊緣部分)。月食:A、當(dāng)月球處于里時(shí)，看不月食；B、當(dāng)月球一部分處于里時(shí)，可看到

5、月偏食(只能看到一部分月亮);C、當(dāng)月球全部處于里時(shí)，可看到月全食(完全看不到月亮)。二光速1、光速:光的傳播速度。(1)真空中的光速:各種不同頻率的光在真空中的傳播速度都相同，均為:C=3.0×108m/s。(2)光在空氣中的速度近似等于C=3.0×108m/s。(3)光在其他媒質(zhì)中的速度都小于C，其大小除了與媒質(zhì)性質(zhì)有關(guān)外，還與光的頻率有關(guān)(這一點(diǎn)與機(jī)械波不同，機(jī)械波的波速僅由媒質(zhì)的性質(zhì)即密度、彈性和溫度等決定) 近年來（1999-2001年）科學(xué)家們?cè)跇O低的壓強(qiáng)（10-9Pa）和極低的溫度（10-9K）下，得到一種物質(zhì)的凝聚態(tài)，光在其中的速度降低到17m/s，甚至停止

6、運(yùn)動(dòng)。2、光年:(1)定義:光在真空中一年時(shí)間內(nèi)傳播的距離叫做光年。注意:光年不是時(shí)間單位，而是長(zhǎng)度單位。(2)大小:1光年=C·t= 3.0×108m/s×365×24×3600s=9.46×1015m三光的反射1、光的反射現(xiàn)象(1)光從一種介質(zhì)射到它和另一個(gè)介質(zhì)分界面時(shí)，一部分光又回到這種介質(zhì)中的現(xiàn)象叫做光的反射。(2)光的反射定律反射光線和入射光線、界面的法線在同一平面內(nèi)，反射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)。反射角等于入射角反射現(xiàn)象中光路是可逆的。2、平面鏡成像(1)平面鏡的光學(xué)特點(diǎn):只改變光束的傳播方向，不改變光束的性質(zhì)。入

7、射光束是平行光束，反射光束仍然是平行光束;入射光束是會(huì)聚光束，反射光束仍然是會(huì)聚光束;入射光束是發(fā)散光束，反射光束仍然是發(fā)散光束。(2)平面鏡成像特點(diǎn):像在平面鏡的后面是正立等大的虛像，物像關(guān)于鏡面對(duì)稱。即:像與物方位關(guān)系:上下不顛倒，左右要交換。3光路圖作法根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)，在作光路圖時(shí)，可以先畫像，后補(bǔ)光路圖。4充分利用光路可逆在平面鏡的計(jì)算和作圖中要充分利用光路可逆。（眼睛在某點(diǎn)A通過平面鏡所能看到的范圍和在A點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)光源，該點(diǎn)光源發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射后照亮的范圍是完全相同的。）5利用邊緣光線作圖確定范圍四光的折射(1)光的折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)

8、象稱為光的折射現(xiàn)象。(2)光的折射定律折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。(3)折射率(絕對(duì)折射率n)光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角1的正弦與折射角2的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的折射率，即。(4)折射率與光速、波長(zhǎng)的關(guān)系，式中c、0是光在真空中的光速和波長(zhǎng)，、是光在介質(zhì)中的光速和波長(zhǎng)。如圖所示，介質(zhì)和介質(zhì)的折射率分別為n1、n2，光速分別為1、2，波長(zhǎng)分別為1、2，入射角為1，折射角為2，這些物理量的關(guān)系為:，。(5) 各種色光性質(zhì)比較可見光中，紅光的折射率最小，頻率最小，在同種介質(zhì)中（除真空外）傳播速度最大，波長(zhǎng)最大

9、，從同種介質(zhì)射向真空時(shí)發(fā)生全反射的臨界角C最大，以相同入射角在介質(zhì)間發(fā)生折射時(shí)的偏折角最?。ㄗ⒁鈪^(qū)分偏折角和折射角）。以上各種色光的性質(zhì)比較在定性分析時(shí)非常重要，一定要牢記。(6)在折射現(xiàn)象中光路也是可逆的(7)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)任何介質(zhì)的折射率都大于1，折射率越大，光在其中傳播的速度就越小，兩種介質(zhì)相比較，折射率較大的介質(zhì)叫光密介質(zhì)，折射率較小的介質(zhì)叫光疏介質(zhì)。光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)的，如酒精相對(duì)于水來說是光密介質(zhì)，酒精相對(duì)于玻璃來說是光疏介質(zhì)。光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角;光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角。(8)平行玻璃磚的光控規(guī)律不改變?nèi)肷涔獾男再|(zhì)和方向，只

10、使光線向偏折方向平行側(cè)移，且入射角(i)、玻璃磚厚度(d)和折射率(n)越大，側(cè)移(h)越大。平行光照射到平行玻璃磚上，入射光的寬度等于出射光的寬度，而玻璃磚中折射光的寬度隨入射角增加而增大。(9)應(yīng)用近似法求解視深這里近似視深度，指的是垂直介質(zhì)觀察時(shí)的視角深度。視深公式： 一般瞳孔的線度d=2-3毫米，因此i和r都非常小，則 視高公式如果從折射率為n的媒質(zhì)中，觀察正上方距液面高為h0的物點(diǎn) 五全反射、棱鏡、光的色散1全反射(1)全反射現(xiàn)象光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，當(dāng)入射角超過某一角度C (臨界角)時(shí)，折射光消失，只剩下反射光的現(xiàn)象叫全反射。(2)臨界角C折射角等900時(shí)的入射角叫做臨界角。

11、 當(dāng)光從某種介質(zhì)射向真空(或空氣)時(shí)，臨界角C滿足: ；當(dāng)光從一種介質(zhì)n1射向另一種介質(zhì)n2時(shí)n1n2， (3)全反射的條件光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì);入射角大于臨界角。(4)常見的全反射現(xiàn)象光纖通訊，光學(xué)纖維內(nèi)窺鏡;全反射的一個(gè)重要應(yīng)用就是用于光導(dǎo)纖維（簡(jiǎn)稱光纖）。光纖有內(nèi)、外兩層材料，其中內(nèi)層是光密介質(zhì)，外層是光疏介質(zhì)。光在光纖中傳播時(shí)，每次射到內(nèi)、外兩層材料的界面，都要求入射角大于臨界角，從而發(fā)生全反射。這樣使從一個(gè)端面入射的光，經(jīng)過多次全反射能夠沒有損失地全部從另一個(gè)端面射出。題型解析類型題： 光學(xué)與運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的問題 【例題】一路燈距地面的高度為h，身高為l的人以速度勻速行走，如圖所示。

12、 （1）試證明人的頭頂?shù)挠白幼鲃蛩龠\(yùn)動(dòng)；（2）求人影的長(zhǎng)度隨時(shí)間的變化率。解析：（1）設(shè) t=0時(shí)刻，人位于路燈的正下方O處，在時(shí)刻t，人走到S處，根據(jù)題意有OS=vt 過路燈P和人頭頂?shù)闹本€與地面的交點(diǎn)為M，t時(shí)刻人頭頂影子的位置，如圖所示。OM 為人頭頂影子到O點(diǎn)的距離。由幾何關(guān)系，有 解式得 因OM與時(shí)間t成正比，故人頭頂?shù)挠白幼鰟蛩龠\(yùn)動(dòng)。（2）由圖可知，在時(shí)刻t，人影的長(zhǎng)度為SM，由幾何關(guān)系，有SM =OM -OS 由式得 可見影長(zhǎng)SM與時(shí)間t成正比，所以影長(zhǎng)隨時(shí)間的變化率 易錯(cuò)點(diǎn)擊：本題如果不正確畫出光路圖，而是根據(jù)想象來考慮，可能得出人頭頂?shù)挠白幼鲎兯龠\(yùn)動(dòng)的錯(cuò)誤結(jié)論，所以解析題目時(shí)

13、，要先畫出光路圖，然后再結(jié)合幾何知識(shí)解析問題【例題】 如圖所示，在A點(diǎn)有一個(gè)小球，緊靠小球的左方有一個(gè)點(diǎn)光源S?，F(xiàn)將小球從A點(diǎn)正對(duì)著豎直墻平拋出去，打到豎直墻之前，小球在點(diǎn)光源照射下的影子在墻上的運(yùn)動(dòng)是 （ A ）lSAhxvtA勻速直線運(yùn)動(dòng)B自由落體運(yùn)動(dòng)C變加速直線運(yùn)動(dòng)D勻減速直線運(yùn)動(dòng)解析：小球拋出后做平拋運(yùn)動(dòng)，時(shí)間后水平位移是，豎直位移是，根據(jù)相似形知識(shí)可以由比例求得，因此影子在墻上的運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)。類型題： 平面鏡有關(guān)的問題 平面鏡成像常見題型(1)物或平面鏡移動(dòng)問題的分析方法當(dāng)物或平面鏡平動(dòng)時(shí):若鏡不動(dòng)，物體速度為且垂直鏡面移動(dòng)，則像速為且垂直鏡面與物運(yùn)動(dòng)方向相反。若鏡動(dòng)而物不動(dòng)，當(dāng)鏡

14、速為時(shí)，像對(duì)物速度為2，且方向與鏡運(yùn)動(dòng)方向相同。當(dāng)平面鏡繞鏡上某點(diǎn)轉(zhuǎn)過一個(gè)微小角度時(shí)，法線也隨之轉(zhuǎn)過角，反射光線則偏轉(zhuǎn)2角。(2)平面鏡成像作圖法反射定律法:從物點(diǎn)作任意兩條入射光線，根據(jù)反射定律作其反射光線，兩反射光線的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)為虛像點(diǎn)。對(duì)稱法:作物點(diǎn)到鏡面的垂線，在此垂線上鏡面的另一側(cè)截取與物點(diǎn)到鏡面距離相等的點(diǎn)為虛像點(diǎn)。注意:作圖應(yīng)規(guī)范，光線要畫表示方向的箭頭，實(shí)線虛線要分明;對(duì)稱法只能用來確定像的位置，作光路時(shí)必須補(bǔ)畫上光線。(3)平面鏡的視場(chǎng)問題通過平面鏡看虛像的情況就像通過與平面鏡等大的“窗口”看窗外物體一樣。具體觀察范圍為像點(diǎn)和平面鏡的邊緣連線所限定?！纠}】如圖所示，A

15、為水平天花板上的小孔，小孔內(nèi)光源豎直向下射出一束細(xì)光，光束照到平面鏡的O點(diǎn)處，平面鏡距天花板距離為d，平面鏡繞過O點(diǎn)的水平軸以角速度勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)鏡面與水平方向夾角為時(shí)，天花板上光斑P的運(yùn)動(dòng)速度是多大?解析：光斑P沿天花板運(yùn)動(dòng)，在光斑運(yùn)動(dòng)過程中，OP不斷增大，所以P點(diǎn)的速度有沿OP方向的分量;由于OP轉(zhuǎn)動(dòng)，所以P點(diǎn)速度有垂直于OP方向的分量，P點(diǎn)的速度是與的矢量和，求出的大小，再由速度三角形的關(guān)系，可得P點(diǎn)速度的大小，其方向水平向右。解:根據(jù)平面鏡轉(zhuǎn)過角，它的反射光轉(zhuǎn)過2角的關(guān)系，可由平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)角速度得知反射光OP轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為2。如圖所示，圖中AOP=2。由幾何關(guān)系得P點(diǎn)的切向速度由速度三角形

16、得出P點(diǎn)速度為點(diǎn)評(píng):由本題可見對(duì)光斑的運(yùn)動(dòng)分析要應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)、圓周運(yùn)動(dòng)和光學(xué)知識(shí)。對(duì)所學(xué)知識(shí)要真正理解，在使用時(shí)才會(huì)得心應(yīng)手，在此同學(xué)們可以體會(huì)各部分知識(shí)的交叉和結(jié)合?！纠}】如圖所示， 點(diǎn)光源S放在平面鏡前，(1)若鏡不動(dòng)，S以速度沿SO方向向左平移，S的像又將如何運(yùn)動(dòng)?(2)若S不動(dòng)，鏡以速度沿OS方向向右平移，S的像又將如何運(yùn)動(dòng)?(3)若S不動(dòng)，鏡以O(shè)點(diǎn)為圓心，以順時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角450，S的像又如何運(yùn)動(dòng)?解析：本題要判斷、求解像的運(yùn)動(dòng)，首先是要由像、物關(guān)于平面鏡對(duì)稱，得出像必在過S向鏡作垂線并延長(zhǎng)至的直線上。如果鏡平動(dòng)，則像要也平動(dòng)，但始終在直線上;如果鏡轉(zhuǎn)動(dòng)，則像也轉(zhuǎn)動(dòng)。

17、(1)S以速度向點(diǎn)平移，根據(jù)物像以鏡面對(duì)稱的規(guī)律，像也必以速度向點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。(2)由題意作示意圖(如圖所示)， 鏡面向右平移，在t時(shí)間里移至S點(diǎn)，同時(shí)像與物S重合，即在t時(shí)間里點(diǎn)位移為t，而的位移為，像以速度、方向沿連線向S運(yùn)動(dòng)。(3)鏡繞點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性知識(shí)，我們可以認(rèn)為鏡面不動(dòng)，S繞點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。又據(jù)像與物對(duì)稱規(guī)律，可知像繞點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。點(diǎn)評(píng):在分析平面鏡成像有關(guān)運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，要注意其成像特點(diǎn)以及物像運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性關(guān)系?！纠}】如圖所示，畫出人眼在S處通過平面鏡可看到障礙物后地面的范圍。解析：先根據(jù)對(duì)稱性作出人眼的像點(diǎn)S /，再根據(jù)光路可逆，設(shè)想S處有一個(gè)點(diǎn)光源，它能通過平面鏡照亮的

18、范圍就是人眼能通過平面鏡看到的范圍。圖中畫出了兩條邊緣光線。SS /M NP Q【例題】如圖所示， AB為物體，確定人眼可看到AB經(jīng)平面鏡MN所成的完整像的范圍。解析：先由對(duì)稱性作出AB的像，再由A點(diǎn)作兩邊界入射光線AM、AN，則其反射光線的反向延長(zhǎng)線過點(diǎn)，兩反射光線所夾區(qū)域?yàn)锳點(diǎn)的視場(chǎng)區(qū)。同樣可作出B點(diǎn)的視場(chǎng)區(qū)。兩區(qū)域的公共部分為人眼可看到AB經(jīng)平面鏡MN成的完整像的范圍。點(diǎn)評(píng):能看到像的條件是有反射光線進(jìn)入眼睛，而反射光線好像是由鏡后的像直接發(fā)出，鏡面相當(dāng)于透過光線的“窗口”。確定視像范圍時(shí)邊界光線起著重要的作用。先由物像對(duì)稱確定像的位置，再補(bǔ)畫入射光線和反射光線，是快速準(zhǔn)確作出平面鏡光路

19、圖的巧妙方法?！纠}】如圖所示， 平面鏡與x軸平行放置，其兩端的坐標(biāo)分別為(-2，2)，(0，2)。人眼位于x軸上+2處，當(dāng)發(fā)光點(diǎn)P從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)到_區(qū)間，人眼可以從平面鏡中看到P點(diǎn)的像。解析：利用光路可逆性，假設(shè)人眼為點(diǎn)光源，其發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射后所照到的x軸上的區(qū)間即為本題所求的值。光路圖如圖所示。利用幾何知識(shí)可看出兩邊界點(diǎn)分別為-6和-2。即人眼從平面鏡中看到P點(diǎn)像的范圍為:-6x-2點(diǎn)評(píng):把人眼看成“點(diǎn)光源”，根據(jù)平面鏡成像的對(duì)稱性作出人眼的像，經(jīng)平面鏡反射的光的延長(zhǎng)線一定通過像點(diǎn)，反射光能照亮的區(qū)域，也就是人眼通過平面鏡能看到的區(qū)域。類型題： 光的折射問題 【例題】如

20、圖所示，真空中有一個(gè)半徑為R，折射率為n=的透明玻璃球。一束光沿與直徑成0=45°角的方向從P點(diǎn)射入玻璃球，并從Q點(diǎn)射出，求光線在玻璃球中的傳播時(shí)間。解析：設(shè)光線在玻璃球的折射角為，由折射定律得 解得：=30°由幾何知識(shí)可知光線在玻璃球中路徑的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=2Rcos=光在玻璃的速度為v=光線在玻璃球中的傳播時(shí)間t=技巧點(diǎn)撥：做此類題要能正確畫出光路圖，找準(zhǔn)幾何關(guān)系，再根據(jù)折射定律，弄清入射角、折射角、及臨界角的關(guān)系就可正確解題?！纠}】OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面。a、b兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN，在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射的情況如圖2所示。由此可知A

21、棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的小B 棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的大C a光的頻率比b光的高D a光的波長(zhǎng)比b光的長(zhǎng)解析：類型題： 全反射 【例題】如圖所示，一條長(zhǎng)度為L(zhǎng)=5。0m的光導(dǎo)纖維用折射率為的材料制成。一細(xì)束激光由其左端的中心點(diǎn)以= 45°的入射角射入光導(dǎo)纖維內(nèi)，經(jīng)過一系列全反射后從右端射出。求：該激光在光導(dǎo)纖維中的速度v是多大？該激光在光導(dǎo)纖維中傳輸所經(jīng)歷的時(shí)間是多少？解析：由n=c/v可得v=2。1×108m/s由n=sin/sinr可得光線從左端面射入后的折射角為30°，射到側(cè)面時(shí)的入射角為60°，大于臨界角45°，因此發(fā)生全反射，

22、同理光線每次在側(cè)面都將發(fā)生全反射，直到光線達(dá)到右端面。由三角關(guān)系可以求出光線在光纖中通過的總路程為s=2L/，因此該激光在光導(dǎo)纖維中傳輸所經(jīng)歷的時(shí)間是t=s/v=2.7×10-8s。海市蜃樓;2、棱鏡、光的色散(1)棱鏡橫截面為三角形的三棱鏡簡(jiǎn)稱為三棱鏡。棱鏡可以改變光的傳播方向，還可以使光發(fā)生色散。(2)棱鏡對(duì)光的偏折作用一般所說的棱鏡都是用光密介質(zhì)制作的。入射光線經(jīng)三棱鏡兩次折射后，射出方向與入射方向相比，向底邊偏折。（若棱鏡的折射率比棱鏡外介質(zhì)小則結(jié)論相反。）這里所說的底邊是指入射光線和射出光線都沒有經(jīng)過的那一邊；頂角則是指底邊所對(duì)的角，偏折角度隨棱鏡材料的折射率增大而增大。作

23、圖時(shí)盡量利用對(duì)稱性（把棱鏡中的光線畫成與底邊平行）。(3)全反射棱鏡橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡。由于光從玻璃射向空氣時(shí)的臨界角大約為420，故當(dāng)光從全反射棱鏡的任一邊垂直射入時(shí)，都發(fā)生全反射，如圖乙所示。 選擇適當(dāng)?shù)娜肷潼c(diǎn)，可以使入射光線經(jīng)過全反射棱鏡的作用在射出后偏轉(zhuǎn)90o（右圖1）或180o（右圖2）。要特別注意兩種用法中光線在哪個(gè)表面發(fā)生全反射。(4)光的色散白光經(jīng)過三棱鏡后，透射光線在屏上形成按紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫的順序排列的彩色光譜，這種現(xiàn)象叫做光的色散。光的色散表明白光是復(fù)色光，同時(shí)，棱鏡材料對(duì)不同單色光的折射率不同，其中，對(duì)紫光的折射率最大，對(duì)紅光的折射率小。

24、【例題】 如圖所示，一細(xì)束紅光和一細(xì)束藍(lán)光平行射到同一個(gè)三棱鏡上，經(jīng)折射后交于光屏上的同一個(gè)點(diǎn)M，若用n1和n2分別表示三棱鏡對(duì)紅光和藍(lán)光的折射率，下列說法中正確的是（B）abMAn1<n2，a為紅光，b為藍(lán)光 Bn1<n2，a為藍(lán)光，b為紅光Cn1>n2，a為紅光，b為藍(lán)光 Dn1>n2，a為藍(lán)光，b為紅光 解析：由圖可知，b光線經(jīng)過三棱鏡后的偏折角較小，因此折射率較小，是紅光?！纠}】如圖所示，自行車的尾燈采用了全反射棱鏡的原理。它雖然本身不發(fā)光，但在夜間騎行時(shí)，從后面開來的汽車發(fā)出的強(qiáng)光照到尾燈后，會(huì)有較強(qiáng)的光被反射回去，使汽車司機(jī)注意到前面有自行車。尾燈的原理如

25、圖所示，下面說法中正確的是( )A汽車燈光應(yīng)從左面射過來在尾燈的左表面發(fā)生全反射B汽車燈光應(yīng)從左面射過來在尾燈的右表面發(fā)生全反射C汽車燈光應(yīng)從右面射過來在尾燈的左表面發(fā)生全反射D汽車燈光應(yīng)從右面射過來在尾燈的右表面發(fā)生全反射 解析：利用全反射棱鏡使入射光線偏折180°，光線應(yīng)該從斜邊入射，在兩個(gè)直角邊上連續(xù)發(fā)生兩次全反射。所以選C3、玻璃磚所謂玻璃磚一般指橫截面為矩形的棱柱。當(dāng)光線從上表面入射，從下表面射出時(shí)，其特點(diǎn)是：射出光線和入射光線平行；各種色光在第一次入射后就發(fā)生色散；射出光線的側(cè)移和折射率、入射角、玻璃磚的厚度有關(guān)；可利用玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率?！纠}】 如圖所示，兩細(xì)束平

26、行的單色光a、b射向同一塊玻璃磚的上表面，最終都從玻璃磚的下表面射出。已知玻璃對(duì)單色光a的折射率較小，那么下列說法中正確的有a bA進(jìn)入玻璃磚后兩束光仍然是平行的B從玻璃磚下表面射出后，兩束光不再平行C從玻璃磚下表面射出后，兩束光之間的距離一定減小了D從玻璃磚下表面射出后，兩束光之間的距離可能和射入前相同解析：進(jìn)入時(shí)入射角相同，折射率不同，因此折射角不同，兩束光在玻璃內(nèi)不再平行，但從下表面射出時(shí)仍是平行的。射出時(shí)兩束光之間的距離根據(jù)玻璃磚的厚度不同而不同，在厚度從小到大變化時(shí)，該距離先減小后增大，有可能和入射前相同（但左右關(guān)系一定改變了）?！纠}】 如圖所示，AB為一塊透明的光學(xué)材料左側(cè)的端面

27、。建立直角坐標(biāo)系如圖，設(shè)該光學(xué)材料的折射率沿y軸正方向均勻減小?，F(xiàn)有一束單色光a從原點(diǎn)O以某一入射角由空氣射入該材料內(nèi)部，則該光線在該材料內(nèi)部可能的光路是下圖中的哪一個(gè) yaxoABooA B xxYYoC D xxYYo解析：如圖所示，由于該材料折射率由下向上均勻減小，可以設(shè)想將它分割成折射率不同的薄層。光線射到相鄰兩層的界面時(shí)，如果入射角小于臨界角，則射入上一層后折射角大于入射角，光線偏離法線。到達(dá)更上層的界面時(shí)入射角逐漸增大，當(dāng)入射角達(dá)到臨界角時(shí)發(fā)生全反射，光線開始向下射去直到從該材料中射出。i1i2【例題】如圖所示，用透明材料做成一長(zhǎng)方體形的光學(xué)器材，要求從上表面射入的光線可能從右側(cè)面

28、射出，那么所選的材料的折射率應(yīng)滿足12A折射率必須大于B折射率必須小于C折射率可取大于1的任意值D無論折射率是多大都不可能 解析：從圖中可以看出，為使上表面射入的光線經(jīng)兩次折射后從右側(cè)面射出，1和2都必須小于臨界角C，即1<C，2<C，而1+2=90°，故C>45°，n=1/sinC<，選B答案6圓柱形玻璃體光線射到圓柱形界面，法線是過入射點(diǎn)的半徑。這點(diǎn)在作圖中必須特別注意，并將法線準(zhǔn)確地畫出來，進(jìn)行分析。【例題】如圖所示，平行單色光以45º的入射角，射到半圓形玻璃磚的上表面AB上。玻璃磚的半徑為R，折射率為。試判斷半圓弧AB上有光線射出的

29、區(qū)域的長(zhǎng)度。解析：由折射定率得光線從AB入射后的折射角是30º，但到達(dá)半圓弧AB上各點(diǎn)時(shí)的入射角是各不相同的，當(dāng)大于臨界角45º時(shí)，將發(fā)生全反射而不能射出。求得=15º，=75º，由計(jì)算可得：有光線射出的區(qū)域長(zhǎng)R/2（說明，左右都有不能射出的地方，兩條虛線之間的是能射出的地方）六測(cè)玻璃的折射率本實(shí)驗(yàn)是利用“插針法”來確定光路。具體的講是，用“插針法”來確定兩個(gè)界面的入射光線和出射光線，如圖中和，由入射光線與界面交于圖中O點(diǎn)即入射點(diǎn)，出射光線與界面交于圖中點(diǎn)即為出射點(diǎn)，連接即是光在玻璃磚內(nèi)的折射線，過O點(diǎn)作出法線，用量角器量出入射角i和折射角r，如圖所示，

30、利用，求出n(一)實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定玻璃的折射率。(二)實(shí)驗(yàn)原理如圖丙所示， 當(dāng)光線AO以一定入射角穿過兩面平行的玻璃磚時(shí)，通過插針法找出跟入射光線AO對(duì)應(yīng)的出射光線，從而求出折射光線和折射角r，再根據(jù)算出玻璃的折射率。(三)實(shí)驗(yàn)器材玻璃磚，白紙，木板，大頭針，圖釘，量角器，三角板，鉛筆。(四)實(shí)驗(yàn)步驟1用圖釘把白紙固定在木板上。2在白紙上畫一直線作為界面，過上的一點(diǎn)O畫出界面的法線，并畫一條線段AO作為入射光線。3把長(zhǎng)方形玻璃磚入在白線上，并使其長(zhǎng)邊與重合再畫出玻璃的另一邊。4在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2。5從玻璃磚一側(cè)透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線的方向直到P1的像被

31、P2的像擋住;再在一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4，使P3能擋住P1、P2的像，P4能擋住P1、P2的像及P3本身。6移去玻璃磚，在拔掉P1、P2、P3、P4的同時(shí)分別記下它們的位置。過P3、P4作直線交于，連接O、，就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向。AON為入射角， 為折射角。7用量角器量出入射角和折射角的度數(shù)，查出它們的正弦值，并把這些數(shù)據(jù)填入記錄表格里。8用上述方法分別求出入射角是150、300、450、600和750時(shí)的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，記入表格里。9算出不同入射角時(shí)， 的值，比較一下，看它們是否接近一個(gè)常數(shù)，求出幾次實(shí)驗(yàn)中的平均值，這就是這塊玻璃的折射率。重要注意事項(xiàng):玻璃磚

32、要厚;入射角應(yīng)在300到600之間;大頭針的間距應(yīng)較大些;玻璃磚的折射面要畫準(zhǔn);大頭針要插得豎直。誤差來源及分析:主要是入射光線、出射光線確定的準(zhǔn)確性，故要求入射側(cè)、出射側(cè)所插兩枚大頭針間距宜大點(diǎn);測(cè)量入射角與折射角時(shí)的相對(duì)誤差，故入射角不宜過小。入射角也宜過大，過大則反射光較強(qiáng)，出射光較弱。本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意:A實(shí)驗(yàn)中應(yīng)多次測(cè)量取平均值入射角的取值范圍在200700之間為宜。因?yàn)槿肷浣翘。昧拷瞧鳒y(cè)量角度時(shí)容易造成較大誤差。若入射角太大，實(shí)驗(yàn)時(shí)是利用日光，是復(fù)合光，光通過玻璃磚時(shí)傳播路程長(zhǎng)些，容易產(chǎn)生較嚴(yán)重色散，不易確定插針的位置。B大頭針要豎直插在白紙上，觀察時(shí)看針腳，且玻璃磚兩側(cè)的兩個(gè)大頭

33、針的距離應(yīng)大些，以減小確定光路方向時(shí)造成的誤差。C實(shí)驗(yàn)中不要用手觸摸光潔的光表面，只能接觸毛面或棱，避免損壞。D嚴(yán)禁用玻璃磚當(dāng)尺子畫玻璃磚的界面，這樣會(huì)損壞光表面的平整。E在沒有量角器時(shí)只有直尺， 可利用作輔助線的方法，測(cè)出輔助線的長(zhǎng)度大小。如圖乙所示，作輔助線且垂直于，量出，作輔助線且垂直于，量出，。則則即可求出:。題型解析【例題】某同學(xué)用半圓柱玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率，他的操作步驟如下:A用刻度尺量出半圓形玻璃磚的直徑D，算出半徑r=D/2，然后確定圓心的位置，記在玻璃磚上B在白紙上畫一條直線作為入射光線，并在入射光線上插兩枚大頭針P1和P2C讓入射光線跟玻璃磚直徑垂直，入射點(diǎn)與圓心O重合，

34、如圖所示D以圓心O為軸，緩慢逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚，同時(shí)調(diào)整視線方向，恰好看不到P2和P1的像時(shí)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚，然后沿半圓形玻璃磚直徑畫一條直線AB，如圖所示(1)該同學(xué)利用白紙上描下的P1O和AB兩條直線，可算出該玻璃的折射率n，他的根據(jù)是什么?(2)如何在圖上用刻度尺和圓規(guī)作圖，求出該玻璃的折射率n。解析：(1)他的根據(jù)是利用全反射。(2)作直線的法線，用刻度尺測(cè)線段的長(zhǎng)，則: 【例題】在做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí):(1)甲同學(xué)在紙上正確畫出玻璃磚的兩個(gè)界面ab和cd，但在做插針實(shí)驗(yàn)觀察前不慎將玻璃磚向ab方向平移了一些，如圖甲所示，其后的操作都正確，但在畫光路圖時(shí)，把入射光線和出射光線分別延長(zhǎng)到ab、cd上找到交點(diǎn)O、畫出折射光線，他