2018-2019新设计物理选修3-4鲁科版（优课件+精讲义+优习题）：第4章　光的折射与全反射 (共7份打包)

光的折射与全反射 一、光的折射、全反射的综合应用 几何光学是以光线为工具研究光的传播规律，所以解决几何光学问题的关键是根据“光的传播规律”画出光路图，然后再利用几何学知识，寻找相应的边角关系． 1．几何光学主要包括四条原理： (1)光的直线传播规律； (2)光的反射定律； (3)光的折射定律； (4)光路可逆原理． 2．解题时常用的三个公式： (1)折射定律公式：n＝； (2)折射率与光速的关系n＝； (3)全反射的临界角sinC＝. 3．注意法线的画法：法线画成虚线；法线垂直于界面，如果界面是圆面，那应该垂直于圆的切线，即法线沿半径指向圆心． 例1　 图1 固定的半圆形玻璃砖的横截面如图1，O点为圆心，OO′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN.由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与OO′夹角θ较小时，光屏NQ区域出现两个光斑，逐渐增大θ角，当θ＝α时，光屏NQ区域A光的光斑消失，继续增大θ角，当θ＝β时，光屏NQ区域B光的光斑消失，则(　　) A．玻璃砖对A光的折射率比对B光的大 B．A光在玻璃砖中传播速度比B光的大 C．α＜θ＜β时，光屏上只有1个光斑 D．β＜θ＜时，光屏上只有1个光斑 解析　随入射角增大最先消失的是A光，所以A光的临界角小于B光的临界角，根据sinC＝可知nA＞nB，选项A正确，B错误；反射光线从玻璃砖的右侧射出，在NP部分会一直有一个AB光重合的光斑．所以α＜θ＜β时，B光不会发生全反射，在光屏上会有两个光斑，选项C错误；β＜θ＜时，两种光都发生全反射，光屏上只有一个光斑出现在NP部分，选项D正确． 答案　AD 二、测折射率的方法 测折射率常见的方法有成像法、插针法及全反射法，不管哪种方法其实质相同，由折射定律n＝知，只要确定出入射角i及折射角r可测出介质的折射率． 例2　在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图2甲所示． 图2 (1)在图3中画出完整的光路图； 图3 (2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________(保留三位有效数字)． (3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图3乙所示．图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和________(填“A”或“B”)． 解析　 (1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点，并延长与玻璃砖边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的两交点，即为光线在玻璃砖中传播的方向．光路如图所示． (2)设方格纸上正方形的边长为1，光线的入射角为i，折射角为r，则sini＝≈ 0．798，sinr＝≈0.521. 所以玻璃的折射率n＝＝≈1.53. (3)由题图乙可知，光线P1P2入射到玻璃砖上时，相当于光线射到了一个三棱镜上，因此出射光线将向底边偏折，所以出射光线过P3和A. 答案　(1)见解析图 (2)1.53(说明：±0.03范围内都可) (3)A 例3　 图4 如图4所示，半球形玻璃砖的平面部分水平，底部中点有一小电珠．利用游标卡尺(或直尺)测量出有关数据后，可计算玻璃的折射率．试完成以下实验步骤： (1)若S发光，则在玻璃砖平面上方看到平面中有一圆形亮斑，用游标卡尺测出________和________(写出对应字母和其表示的意义)． (2)写出玻璃折射率的表达式：________(用上述测量的物理量的字母表示)． 解析　如图，由几何关系和全反射知识，sinC＝，解得n＝或n＝. 答案　(1)圆形亮斑的直径d1(或半径r1)　半球形玻璃砖的直径d2(或半径r2) (2)(或) $$第4章—— 光的折射与全反射 章末整合提升 1 网络构建 客观·简明·了然 2 分类突破 整合·释疑·点拨 2 ‹#› 网络构建 客观·简单·了然 章末整合提升 一、光的折射、全反射的综合应用 几何光学是以光线为工具研究光的传播规律，所以解决几何光学问题的关键是根据“光的传播规律”画出光路图，然后再利用几何学知识，寻找相应的边角关系． ‹#› 网络构建 客观·简单·了然 章末整合提升 1．几何光学主要包括四条原理： (1)光的直线传播规律； (2)光的反射定律； (3)光的折射定律； (4)光路可逆原理． ‹#› 网络构建 客观·简单·了然 章末整合提升 2．解题时常用的三个公式： 3．注意法线的画法：法线画成虚线；法线垂直于界面，如果界面是圆面，那应该垂直于圆的切线，即法线沿半径指向圆心． ‹#› 网络构建 客观·简单·了然 章末整合提升 例1 固定的半圆形