专题44几何光学 Microsoft Word 文档 (2).doc

昌乐及第中学高三物理一轮复习导学案 主备： 审核： 时间： NO.44专题44 几何光学【考纲要求】光的折射定律 折射率 全反射、光导纤维 解读：理解几何光学的直线传播、光的反射、光的折射。特别是全反射现象，这一部分的中心概念是折射率，应用是光导纤维. 来【难点要点】1.说出光的直线传播、光的反射、光的折射、全反射的条件及其它们的现象特点。2. 怎样应用光导纤维传输信息的。【探究突破】1.光的折射例题1一束光从某种介质射入空气中时，入射角130，折射角260，折射光路如图所示，下列说法正确的是( )A此介质折射率为 B此介质折射率为C相对于空气此介质是光密介质 D光在介质中速度比在空气中大练习1.一半径为R的球体放置在水平面上，球体由折射率为的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为R，光在真空中的传播速度为c，求：(1)出射角；(2)光穿越球体的时间。2.全反射例题2. 一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，如图为过轴线的截面图，调整入射角，光线恰好在水和空气的界面上发生全反射，已知水的折射率为，求sin 的值。思考1.全反射发生的条件？2.如何从能量角度去理解全反射现象？练习2. 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【巩固提高】1关于全反射，下列说法中正确的是( )A光从光密介质射向光疏介质时可能产生全反射B光从光疏介质射向光密介质时可能产生全反射C光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能产生全反射D光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时可能产生全反射2有一块玻璃砖，上、下两面光滑且平行，有一束光线从空气射入玻璃砖，下面给出的四个光路图中正确的是()3一束光从空气射向折射率为的某种介质，若反射光线与折射光线垂直，则入射角为_。真空中的光速为c，则光在该介质中的传播速度为_。4.如图是透明圆柱介质的横截面，C、D为圆上两点。一束单色光沿BC方向入射，从D点射出。已知COD90，BCO120。 (1)求介质的折射率；(2)改变BCO的大小，能否在介质的内表面发生全反射？5.一束光波以45的入射角，从AB面射入如图所示的透明三棱镜中，棱镜折射率n.试求光进入AB面的折射角，并在图上画出该光束在棱镜中的光路6.如图所示，一透明球体置于空气中，球半径R10 cm，折射率n.MN是一条通过球心的直线，单色细光束AB平行于MN射向球体，B为入射点，AB与MN间距为5 cm，CD为出射光线(1)补全光路并求出光从B点传到C点的时间；(2)求CD与MN所成的角.(需写出求解过程)7.如图所示，上下表面平行的玻璃砖折射率为n，下表面镶有银反射面，一束单色光与界面的夹角45射到玻璃表面上，结果在玻璃砖右边竖直光屏上出现相距h2.0 cm的光点A和B(图中未画出A、B)(1)请在图中画出光路示意图(2)求玻璃砖的厚度d.8.如图所示，用折射率n=的玻璃做成内径为R、外径为R=R的半球形空心球壳，一束平行光射向此半球的外表面，与中心对称轴OO平行，试求：(1)球壳内部有光线射出的区域；(2)要使球壳内部没有光线射出，至少用多大的遮光板，如何放置才行？【自我小结】说说折射率、全反射、临界角三个概念的联系。专题44几何光学参考答案例题1BC解析：由n知，选项B、C正确，A、D错误。练习1. 答案：(1)60(2)解析：(1)设入射光线与球体的交点为C，连接OC，OC即为入射点的法线。因此，图中的角为入射角。过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B，如图所示。依题意，COB又由OBC知：sin 设光线在C点的折射角为，由折射定律得由式得30由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角如图所示为30由折射定律得， 因此sin ， 解得60。(2)由几何知识知ACO为等腰三角形，故2cos 30R 光线在球体内的传播速度为v设光穿越球体的时间为t，则t 由得t例题2答案：解析：当光线在水面发生全反射时有sin C当光线从左侧射入时，由折射定律有n联立这两式代入数据可得sin 。练习2. 解析如图，考虑从玻璃立方体中心O点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射根据折射定律有nsin sin 式中，n是玻璃的折射率，入射角等于，是折射角现假设A点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点由题意，在A点刚好发生全反射，故A设线段OA在立方体上表面的投影长为RA，由几何关系有sin A式中a为玻璃立方体的边长由式得RA由题给数据得RA由题意，上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应是半径为RA的圆所求的镀膜面积S与玻璃立方体的表面积S之比为由得.答案1ACD解析：发生全反射的条件是：光从光密介质射向光疏介质；入射角大于或等于临界角，选项A、C、D正确。2.解析 本题中由于玻璃砖上、下表面平行，光在上表面的折射角等于下表面的入射角，上表面能够发生折射，则下表面一定能够发生折射，又因为有折射就有反射，故D正确答案 D3答案：60c解析：由题意知n，得 60，解得：vc。4答案：(1)(2)不能解析：(1)作出光路图如图，折射率n(2)由光路可逆可知，光不可能在介质内表面发生全反射。5.解析sin r，r30，由sin C，得C45，光在AC面发生全反射，并垂直BC面射出答案r30光路图如下6.解析(1)连接BC，如图所示，在B点光线的入射角、折射角分别标为i、rsin i，得i45在B点有：n得：sin r，故r30又有BC2Rcos rt 得：t109 s.(2)由几何关系可知COP15，又ECPi45，由几何知识得30.答案(1)109 s(2)307.解析(1)光路图如图所示(2)设第一次折射时折射角为r.则有：n，解得：r30，设第二次折射时折射角为，则有：，解得：45，由几何关系得：h2dtan r，d cm.答案(1)见解析(2) cm8.答案：(1)以OO为中心线，O为顶点，顶角为120的圆锥球壳内部有光线射出。(2)至少用一个半径为R的圆形遮光板，圆心过OO轴并垂直该轴放置。解析：(1)设光线aa射入外球面，沿ab方向射向内球面，刚好发生全反射，则sin C。所以C45在Oab中，OaR，ObR所以，sin r，即r30，则Cr453015又OOai，由n，得sin insin r，所以i45即OObi451560当射向外球面的入射光线的入射角小于