2018-2019学年高中物理鲁科版选修3-4（课件+教师用书）：第4章 章末分层突破 (2份打包)

章末分层突破 [自我校对] ① ⑥光密介质 ③偏折程度 ④完全消失 ⑤ ② ⑦光疏介质 ⑧大于等于 ⑨内芯 __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 光的折射和全反射 1.正确、灵活地理解、应用折射率公式 教材中给出的折射率公式为n＝. ＝⇒(i为真空中的入射角，r为某介质中的折射角)．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：n＝ 2．对临界角的理解 光线从介质进入真空或空气，r＝90°时，发生全反射，此时的入射角i(介)叫临界角C. 则＝sin C. ＝ 　如图4­1所示，△ABC为一直角三棱镜的横截面，其顶角α＝30°，P为垂直于直线BCO的光屏，现有一宽度为H＝AB的单色平行光束垂直射向AB面，结果在光屏上形成一条宽为H. 的光带，BO＝ 图4­1 (1)求出射光的偏折角． (2)求介质的折射率． 【解析】　(1)AC面上的入射角θ1＝α＝30°，延长AD交BCO的延长线于E点，由几何知识可知BO＝OE＝，由数学关系可知折射角θ2＝60°，所以偏折角为30°. ＝，tan ∠OED＝H，OD＝ (2)n＝＝1.732. 【答案】　(1)30°　(2)1.732 　横截面为矩形的玻璃棒被弯成如图4­2所示的形状，一束平行光垂直地射入水平表面A上，要使通过表面A射入的光全部从表面B射出，比值最小是多少？(玻璃的折射率n＝1.5) 图4­2 【解析】　如图所示的光路中，从玻璃棒的A端面入射的光线，可分为左、中、右，其中最右边的一条光线，最难发生全反射，设其入射角为∠1，只有当∠1≥arcsin. 时，才发生全反射，根据几何关系知sin∠1＝ 依题意有≥2. .将n＝1.5 代入上式，解得≥ 【答案】　2 解答全反射类问题的技巧 (1)光必须从光密介质射入光疏介质． (2)入射角大于或等于临界角． (3)利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更有利于问题的分析． 测介质的折射率 1.测玻璃的折射率 插针法：运用光在玻璃两个界面处的折射． 如图4­3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，据n＝计算出玻璃的折射率． 图4­3 2．测水的折射率 (1)成像法 原理：利用水面的反射成象和水的折射成像． 方法：如图4­4所示，在一盛满水的烧杯中，紧挨杯口竖直插入一直尺，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为 n＝. 图4­4 (2)插针法 原理：光的折射定律． 方法：如图4­5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两点垂直地插两枚大头针．把木板放入水中，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，则水的折射率为n＝sin i/sin r. 图4­5 (3)视深法 原理：利用视深公式h′＝h/n. 方法：在一盛水的烧杯底部放一粒绿豆，在水面上方吊一根针，如图4­6所示．调节针的位置，直到针尖在水中的像与看到的绿豆重合，测出针尖距水面的距离即为杯中水的视深h′，再测出水的实际深度h，则水的折射率n＝h/h′. 图4­6 (4)全反射法 原理：全反射现象． 方法：在一盛满水的大玻璃缸下面放一发光电珠，如图4­7所示．在水面上观察，看到一圆形的发光面，量出发光面直径D及水深h，则水的折射率n＝. 图4­7 　某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始玻璃砖的位置如图4­8中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察