2019物理同步新一线鲁科版选修3-4（课件+讲义+精练）：第四章 光的折射与全反射 (共9份打包)

结 束 结 束 结 束 结 束 光的折射与全反射 1．正确、灵活地理解应用折射率公式 (1)公式为n＝eq \f(sin i,sin r)(i为真空中的入射角，r为某介质中的折射角)。 (2)根据光路可逆原理，入射角、折射角是可以随光路的逆向而“换位”的，我们可以这样来理解、记忆：折射率等于真空中光线与法线夹角的正弦跟介质中光线与法线夹角的正弦之比，再简单一点说就是大角的正弦与小角的正弦之比。 结 束 2．n的应用及有关数学知识 (1)同一介质对紫光折射率大，对红光折射率小，着重理解两点：第一，光的频率由光源决定，与介质无关；第二，同一介质中，频率越大的光折射率越大。 (2)应用n＝eq \f(c,v)，能准确而迅速地判断出有关光在介质中的传播速度、波长、入射光线与折射光线偏折程度等问题。 3．产生全反射的条件 光从光密介质射入光疏介质，且入射角大于或等于临界角。 结 束 1．半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体，过其轴线OO′的截面如图所示。位于截面所在的平面内的一细束光线，以入射角i0由O点入射，折射光线由上边界的A点射出。当光线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射。求A、B两点间的距离。 结 束 解析：当光线在O点的入射角为i0时，设折射角为r0，由折射定律得eq \f(sin i0,sin r0)＝n ① 设A点与左端面的距离为dA，由几何关系得 sin r0＝eq \f(R,\r(dA2＋R2)) ② 结 束 若折射光线恰好发生全反射，则在B点的入射角恰好为临界角C，设B点与左端面的距离为dB，由折射定律得 sin C＝eq \f(1,n) ③ 由几何关系得 sin C＝eq \f(dB,\r(dB2＋R2)) ④ 设A、B两点间的距离为d，可得d＝dB－dA ⑤ 联立①②③④⑤式得 d＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,\r(n2－1))－\f(\r(n2－sin2i0),sin i0)))R。 ⑥ 答案：eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,\r(n2－1))－\f(\r(n2－sin2i0),sin i0)))R 结 束 测介质折射率的方法 1．测玻璃的折射率 常用插针法：运用光在玻璃两个界面处的折射。 如图所示为两面平行的玻璃砖对光路的侧移。用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O′B，确定出O′点，画出折射光线OO′，量出入射角i和折射角r， 根据n＝eq \f(sin i,sin r)计算出玻璃的折射率。 结 束 2．测水的折射率 常见的方法有成像法、插针法、观察法、视深法等。 (1)成像法 原理：利用水面的反射成像和水面的折射成像。 方法：如图所示，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，若从点P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＝eq \r(\f(\x\to(BC)2＋d2,\x\to(AC)2＋d2))。 结 束 (2)插针法 原理：光的折射定律。 方法：如图所示，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∠PON<45°)，在直线OP上P、Q两点垂直插两枚大头针。把木板竖直插入水中，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n＝eq \f(sin i,sin r)。 结 束 (3)观察法 原理：光的折射定律。 方法：取一圆筒，放在水平桌面上，如图所示。从点A观察，调整视线恰好看到筒底边缘点B，慢慢向筒中注入清水至满，仍从点A观察，能看到筒底的 点C，记录点C位置，量出筒高h，筒的内径d及C到筒另一边缘D的距离l，则水的折射率n＝eq \f(d\r(l2＋h2),l\r(d2＋h2))。 结 束 (4)视深法 原理：利用视深公式h′＝eq \f(h,n)。 方法：在一盛水的烧杯底部放一粒绿豆，在水