第四章光 专题：几何光学与物理光学的综合 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

专题 几何光学与物理光学的综合 学习目标　 1.会分析光的折射、全反射与物理光学相结合的问题。 2.会分析物理光学物理知识的综合问题。 知识回顾 1.光的反射.折射. 2.全反射(条件,临界角). 3.折射率(3个公式). ①光由光密介质进入光疏介质； ②入射角大于（或等于）临界角。 = 1.如图所示，由红、绿两单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成a、b两束，则(　　) A.在该透明材料中，a光的折射率大于b光的折射率 B.a光是红光 C.只要满足一定的条件，a、b两束光可以发生干涉 D.如果增加复色光的入射角，那么a光先从下表面消失 2.如图所示，由波长为λ1和λ2的单色光组成的一束复色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光。透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹。O是两单色光中央亮条纹的中心位置，P1和P2分别是波长为λ1和λ2的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置。反射光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面M和N位置出射，则(　　) A.λ1<λ2，M是波长为λ1的光出射位置 B.λ1<λ2，N是波长为λ1的光出射位置 C.λ1＞λ2，M是波长为λ1的光出射位置 D.λ1＞λ2，N是波长为λ1的光出射位置 3.如图所示，从水中S点沿SO射出a、b两种单色光，只有a单色光射出水面。则下列说法正确的是(　　) A.a光在水中的速度大 B.b光在水中的速度大 C.用同一双缝干涉装置进行实验，可看到a光干涉条纹间距比b光的宽 D.用同一双缝干涉装置进行实验，可看到b光干涉条纹间距比a光的宽 4.如图所示，一束光由半圆形玻璃砖的右侧面沿半径射入，经AB界面折射后分为a、b两束光，则下列说法正确的是(　　) A.b光的光子能量小于a光的光子能量 B.现将入射光绕O点逆时针转动，则a光先消失 C.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 D.在半圆形玻璃砖中，b光的传播时间小于a光的传播时间 5.在水面下1m处有一点光源Q，求这个点光源的光能从多大面积的水面上射出来。（水的折射率为4/3） 6.如图所示，一个半径为r的圆木板静止在某种液体的表面，在圆木板圆心O的正下方H＝r 处有一点光源S，已知液体的折射率n＝ . （1）求沿圆木板边缘出射的折射光线的折射角； （2）若在液面上方观察不到点光源S所发出的光．则需将点光源S至少竖直向上移多大的距离？ 7. 一玻璃立方体中心有一点状光源。今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体。已知该玻璃的折射率为，求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值。 8.一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面。在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上。已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率。 9.在水面下h处有一平行于水面的线光源P，线光源的长度为L，求这个线光源的光能从多大面积的水面上射出来。（水的折射率为4/3） 那如果是圆形线光源呢？ 10、如下左图所示是边缘发黄光的圆形线光源，线光源的半径为R，将此线光源放置到某种液体内部，线光源所在的圆面与液面平行，调节线光源到液面的距离，观察者正对液面观察，发现液面上有黄光射出的圆环面积与圆环中间无黄光射出的圆面积之比为8:1（如下右图所示），已知这种液体对黄光的折射率为。 (1)求此时线光源在液体中的深度h； (2)若使中间不发黄光的部分恰好消失， 求应将发光的线光源向液体底部平移的距离。 【解】（1）如图所示，液面上发黄光的圆环面积与圆环中间不发光的面积之比为，可知不发光的圆半径为，发光圆环的外侧半径为  圆环边缘的光线发生全反射 且有 解得此时圆形线光源在液体中的深度 故线光源在液体中的深度为。 （2）若使中间不发光的部分恰好消失，则有得 所以将发光的线光源向液体底部平移的距离为 [解析]　如图，考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A′点发生折射，根据折射定律有 nsin θ＝sin α ① 式中，n是玻璃的折射率，θ是入射角，α是折射角。现假设A′恰好在纸片边缘。由题意，在A′点刚好发生全反射，故α＝eq \f(π,2) ② 设AA′线段在玻璃上表面的投影长为L，由几何关系有 sin θ＝eq \f(L,\r(L2＋h2)) ③ 由题意，纸片的半径应为R＝L＋r ④ 联立以上各式得n＝ eq \r(1＋\f(h,R－r)2) ⑤ [答案] 　eq \r(1＋\f(h,R－r)2) $$