鲁科版选修34 第四章 光的折射与全反射 章末总结 学案 (1).docx

章末总结一、光的折射定律、全反射规律的应用光的折射和全反射的问题主要有作光路图、折射率的计算、全反射判断、色散及相关计算在分析解题时，要注意确定临界角，判断是否会发生全反射(1)折射问题的计算：根据折射定律及相应规律，作出光路图；运用有关公式或几何关系进行相应计算(2)用折射定律解释光现象：先画出光路图，正确找出入射角和折射角的大小关系，然后再根据实际情况分析讨论(3)全反射问题：在解释全反射现象或运用全反射原理求解有关实际问题时，首先要注意确定临界角，判断是否满足全反射条件，再根据相关规律及几何关系进行判断或计算例1如图1所示，一玻璃球体的半径为r，o为球心，ab为直径来自b点的光线bm在m点射出，出射光线平行于ab，另一光线bn恰好在n点发生全反射已知abm30，求：图1(1)玻璃的折射率；(2)球心o到bn的距离答案(1)(2)r解析(1)设光线bm在m点的入射角为i，折射角为r，由几何知识可知i30，r60，根据折射定律得n，代入数据得n.(2)光线bn恰好在n点发生全反射，则bno为临界角c，sin c，设球心到bn的距离为d，由几何知识可知：drsin c，联立解得dr.例2如图2所示，abcd是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由o点垂直ad边射入已知棱镜的折射率n，abbc8 cm，oa2 cm，oab60.图2 (1)求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向；(2)第一次的出射点距c_ cm.答案(1)出射光线与dc边的夹角为45(2)解析(1)设发生全反射的临界角为c，由折射定律得sin c代入数据得c45光路图如图所示，由几何关系可知光线在ab边和bc边的入射角均为60，均发生全反射设光线在cd边的入射角为i，折射角为r，由几何关系得i30，小于临界角，光线第一次射出棱镜是在cd边，由折射定律得n代入数据得r45(2)设光线与ab边、bc边和cd边的交点分别为e、f、g，由几何关系，得cfaecgcftani两式联立，解得cg cm即第一次的出射点距c cm.(1)解答光学问题应先准确画出光路图(2)用光发生全反射的条件来判断光是否已经发生全反射(3)在处理光学问题时应充分利用光的可逆性、对称性、相似性等几何关系二、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即可测出介质的折射率例3学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图3所示，在一圆盘上，过其圆心o作两条互相垂直的直径bc、ef，在半径oa上，垂直盘面插下两枚大头针p1、p2，并保持p1、p2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中，而且总保持液面与直径bc相平，ef作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察p1、p2的像，并在圆周上插上大头针p3，使p3正好挡住p1、p2的像，同学们通过计算，预先在圆周ec部分刻好了折射率的值，这样只要根据p3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：图3(1)若aof30，op3与oc的夹角为30，则p3处所对应的折射率的值为_(2)图中p3、p4两位置哪一处所对应的折射率的值大？答：_.(3)作ao的延长线交圆周于k，k处所对应的折射率的值应为_答案(1)(2)p4(3)1解析(1)根据折射定律n，题中ieop360，raof30，所以n.(2)题图中p4对应的入射角大于p3所对应的入射角，所以p4对应的折射率的值大(3)因a、o、k在一条直线上，入射角等于折射角，所以k处对应的折射率的值应为1.三、光的波速、折射率与频率的综合应用1白光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成，七种色光的特性差异可以用下表表示出来.各种色光红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫频 率小大波 长长短折射率小大波速(介质中)大小2.光的颜色由光源的频率决定，与介质无关，与波长无关，波速由介质和光的频率共同决定例4水中某一深处有一点光源s，可以发出a、b两种单色光，其由水中射出水面的光路如图4所示关于这两种单色光性质的比较，下列判断正确的是()图4aa光的频率比b光的小ba光的折射率比b光的大ca光在水中的传播速度比b光的小da光在水中的波长比b光的小答案a解析根据折射定律n可知nanb，则fafb，选项a正确，b错误；由n，可知vavb，选项c错误；由vf可知，a光在水中的波长a大于b光在水中的波长b，选项d错误针对训练直线p1p2过均匀玻璃球球心o，细光束a、b平行且关于p1p2对称，由空气射入玻璃球的光路如图5，a、b光相比()图5a玻璃对a光的折射率较小b玻璃对a光的临界角较小cb光在玻璃中的传播速度较大db光在玻璃中的传播时间较短答案a解析由题图知，光线通过玻璃砖后，b光的偏折角大，则玻璃对b光的折射率较大，对a光的折射率较小，故a正确因为a光的折