2017-2018学年高中物理（沪科版,选修3-4）课件+教师用书+练习:第4章 章末分层突破 （3份打包）

章末分层突破 [自我校对] ①相同 ②恒定 ③明暗相间 ④λ ⑤小 ⑥宽 ⑦亮 ⑧横波 ⑨ ⑩光密 ⑪临界角 ⑫ ⑬亮度高 　光的折射、全反射 1.解决光的折射问题的常规思路 (1)根据题意画出正确的光路图. (2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角均是与法线的夹角. (3)利用折射定律、折射率公式列式求解. 2.有关全反射定律的应用技巧 (1)首先判断是否为光从光密介质进入光疏介质，如果是，下一步就要再利用入射角和临界角的关系进一步判断，如果不是则直接应用折射定律解题即可. (2)分析光的全反射时，根据临界条件找出临界状态是解决这类题目的关键. (3)当发生全反射时，仍遵循光的反射定律和光路可逆性. 　如图4­1，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m.从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为. 图4­1 (1)求池内的水深； (2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m.当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字). 【解析】　(1)如图，设到达池边的光线的入射角为i，依题意，水的折射率n＝，光线的折射角θ＝90 °.由折射定律有 nsin i＝sin θ ① 由几何关系有 sin i＝ ② 式中，l＝3.0 m，h是池内水的深度.联立①②式并代入题给数据得 h＝ m≈2.6 m. ③ (2)设此时救生员的眼睛到池边的距离为x.依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ′＝45 °.由折射定律有 nsin i′＝sin θ′ ④ 式中，i′是光线在水面的入射角.设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a.由几何关系有 sin i′＝ ⑤ x＋l＝a＋h′ ⑥ 式中h′＝2 m.联立③④⑤⑥式得 x＝m≈0.7 m ⑦ 【答案】　(1)2.6 m　(2)0.7 m 1.根据题意画出正确的光路图； 2.利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角的确定； 3.利用反射定律、折射定律求解； 4.注意在折射现象中，光路是可逆的. 　光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播情形可知(　　) A.折射现象的出现说明光是纵波 B.光总会分为反射光和折射光 C.折射光与入射光的传播方向可能是相同的 D.发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同 E.可能只有反射光而无折射光 【解析】　光的折射不能反映光是纵波还是横波，由光的偏振现象可知光是横波，选项A错误；当光从光密介质射入光疏介质，且入射角大于等于临界角时，发生全反射现象，没有折射光，选项B错误，E正确；当光线垂直于界面入射时，折射光与入射光的传播方向相同，选项C正确；发生折射是因为光的传播速度在不同介质中不同，选项D正确. 【答案】　CDE 　光学元件的特点及对光线的作用 1.棱镜对光有偏折作用：一般所说的棱镜都是用光密介质制作的.入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折(若棱镜的折射率比棱镜外介质的折射率小，则结论相反). 由于各种色光的折射率不同，因此一束白光经三棱镜折射后发生色散现象(红光偏折最小，紫光偏折最大). 2.全反射棱镜：横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜.选择适当的入射点可以使入射光线经过全反射棱镜的作用后偏转90°或180°，如图4­2所示.要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射. 图4­2 3.玻璃砖：所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱镜.当光线从上表面入射，从下表面射出时，其特点是： (1)射出光线和入射光线平行. (2)各种色光在第一次入射后就发生色散. (3)射出光线的侧移与折射率、入射角及玻璃砖的厚度有关. (4)可利用玻璃砖测定玻璃的折射率. 　如图4­3所示，某三棱镜的截面是一直角三角形，棱镜材料的折射率为n，底面BC涂黑，入射光沿平行于底面BC的方向射向AB面，经AB和AC折射后射出.为了使上述入射光线能从AC面射出，求折射率n的取值范围. 图4­3 【解析】　设第一次发生折射时入射角和折射角分别为α和β，第二次发生折射时的入射角为γ 则sin α＝n sin β 要在AC面上不发生全反射，要求sin γ＜ 同时由题可知：β＋γ＝90°，α＝60° 因此有：n＜ 又n本身大于1 故n的取值范围：1＜n＜. 【答案】　1＜n＜ 　如图4­4所示，玻璃棱镜的截面为等腰三角形，顶角a为30°，一束光线垂直于ab面射入棱镜，又从ac面射出.出射光线与入射光线之间的夹角为30°，求此棱镜材料的折射率. 图4­4 【解析】　过ac面作出法线，如图所示，可知θ2＝30°，θ1＝60°，所以n＝.＝