第八章 专题强化13 光的折射、全反射的综合应用（Word教参）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（单选版 新教材 新高考）

专题强化　光的折射、全反射的综合应用

热点一  光的折射和全反射的综合

【典例1】(2022·湖南卷)如图所示，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度θ的控制(可视角度θ定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍)。透明介质的折射率n＝2，屏障间隙L＝0.8 mm。发光像素单元紧贴屏下，位于相邻两屏障的正中间。不考虑光的衍射。

(1)若把发光像素单元视为点光源，要求可视角度θ控制为60°，求屏障的高度d；

(2)若屏障高度d＝1．0 mm，且发光像素单元的宽度不能忽略，求像素单元宽度x最小为多少时，其可视角度θ刚好被扩为180°(只要看到像素单元的任意一点，即视为能看到该像素单元)。

临界光线的光路图

答案：(1)1．55 mm　(2)0.35 mm

解析：(1)发光像素单元射到屏障上的光被完全吸收，考虑恰好经过屏障顶端的光射到透明介质和空气的分界面，折射后从界面射向空气，由题意可知θ＝60°，则r＝＝30°

设在介质中的入射角为i，则＝n

解得sin i＝

由几何关系有sin i＝

解得d＝ mm≈1．55 mm。

(2)若可视角度θ刚好被扩为180°，则＝90°，因此光线在透明介质与空气的分界面恰好发生全反射，此时光线在界面处的入射角sin C＝＝

解得C＝30°

此时发光像素单元发光点距离屏障的距离为

x1＝d tan C＝ mm

像素单元宽度x最小为

x＝2(x1－)＝(－0.8) mm≈0.35 mm。

热点二  几何光学与物理光学的综合

折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。

【典例2】(2022·山东卷)柱状光学器件横截面如图所示，OP右侧是以O为圆心、半径为R的圆，左侧是直角梯形，AP长为R，AC与CO夹角为45°，AC中点为B。a、b两种频率的细激光束，垂直AB面入射，器件介质对a、b光的折射率分别为1．42、1．40。保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动的过程中，能在PM面发生全反射，从OM面射出的光是(不考虑三次反射以后的光)(　　)

A．仅有a光     B．仅有b光

C．a、b光都可以     D．a、b光都不可以

A　解析：当两种频率的细激光束从A点垂直于AB面入射时，激光沿直线传播到O点，经第一次反射沿半径方向直线传播出去，如图甲所示。

保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，由图乙可知，激光沿直线传播到CO面经反射向PM面传播，根据图像可知，入射点从A向B移动过程中，光线传播到PM面的入射角逐渐增大。