广东省汕头市澄海中学高中物理 第十三章 光学 光学 全反射练习 新人教版选修3-4

1 广东省汕头市澄海中学高中物理广东省汕头市澄海中学高中物理 第十三章第十三章 光学光学 光学光学 全反射练习全反射练习 新人新人 教版选修教版选修 3 43 4 知识概要知识概要 1 光疏媒质 两种介质中 叫做光疏媒质 光密媒质 两种介质中 叫做光密媒质 2 全反射 当光从 进入 时 大于 当 增大到某一角度时 折射角等于 此时 折射光完全消失 入射光全部反回 原来的媒质中 这种现象叫做全反射 发生全反射的条件 1 光从 2 大于或等于 即 3 临界角 1 定义 光从 射向 时 折射角等于 时的 叫做 临界角 用字母 C 表示 临界角是指光由光密媒质射向光疏媒质时临界角是指光由光密媒质射向光疏媒质时 发生全反射形象时的最小入射发生全反射形象时的最小入射 角角 是发生全反射的临是发生全反射的临界状态界状态 2 当光由光密媒质射入光疏媒质时 若入射角 i C 则不发生全反射 既有反射又有折射形象 若入射角 i C 则发生全反射形象 3 应用 课堂例题课堂例题 例例 1 1 下述现象哪些是由于全反射造成的 A 露水珠或喷泉的水珠 在阳光照耀下格外明亮 B 口渴的沙漠旅行者 往往会看到前方有一潭晶莹的池水 当他们喜出望外地奔向那潭池水时 池水却总是可望而不可及 C 用光导纤维传输光信号 图象信号 D 在盛水的玻璃杯中放一空试管 用灯光照亮玻璃杯侧面 在水面上观察水中的试管 看到试管 壁特别明亮 例例 2 2 如图所示 一束单色光沿半圆柱形玻璃砖的 半径垂直ab面入射 有光线从ab面射出 以O点为圆心 将玻璃砖缓 慢转过 角时 恰好没有光线从ab面射出 则该玻璃砖的折射率为 A B C D 2 1 sin sin 1 sin2 1 sin2 1 例例 3 3 右图是一个圆柱体棱镜的截面图 图中E F G H将 4 1 半径 OM分成 5 等份 虚线EE1 FF1 GG1 HH1平行于半径ON ON边可吸收到达 其上的所有光线 已知该棱镜的折射率 若平行光束垂直入射并 3 5 n 覆盖 OM 则光线 A 不能从圆弧NF1射出 B 只能从圆弧NG1射出 C 能从圆弧G1H1射出 D 能从圆弧H1M射出 例例 4 4 如图所示 光线以 30 入射角从玻璃中射到玻璃与空气的界面上 它的反射光线与折射 单色光 b a O r i O E F G H M N E1 F1 G1 H1 2 光线的夹角为 90 求 1 这块玻璃的折射率 2 光在玻璃中的传播速度 2 没有光线从玻璃上表面折射出来的条件 例例 5 5 半径为R的半圆柱形玻璃 横截面如图所示 O为圆心 已知玻璃的折射率为 当光2 由玻璃射向空气时 发生全反射的临界角为 45 一束与MN平面成 45 的平行光束射到玻璃的半 圆柱面上 经玻璃折射后 有部分光能从MN平面上射出 求 能从MN射出的光束的宽度为多少 例例 6 6 如图所示为用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的水平 截面图 FD为 圆周 圆心为O 光线从AB面入射 入射角 1 60 它射入棱镜后射在BF面 1 4 上的O点并恰好不从BF面射出 1 画出光路图 2 求该棱镜的折射率n和光线在棱镜中传播的速度大小v 光在真空中的传播速度c 3 0 108 m s 巩固训练巩固训练 1 一个半径为R的玻璃半球 如图所示 平放在水平桌面上 已知玻璃的折 射率为 一束竖直光照射的半球的平面上与水平桌面上 结果在水平桌面上出现一个暗环 该2 暗环的面积为 A B C D 2 2 2 R 2 12 R 2 12 2R 2 2 12 R 3 2 如图 12 所示 用临界角为 42 的玻璃制成的棱镜 ABC 放在空气中 B 15 C 90 一束紫光垂直 AC 侧面入射 在棱镜内可以发生全 反射的次数为 3 如图所示 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 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 推导出玻璃折射率的表达式 用上述测量的物理量的字母表示 4 在桌面上有一个倒立的玻璃圆锥 其顶点恰好与桌面接触 圆锥的轴 图中虚线 与桌面垂直 过轴线的截面为等边三角形 如图所示 有一半径为r 0 1m 的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的 桌面上 光束的中心轴与圆锥的轴重合 已知玻璃的折射率为n 1 73 则 通过计算说明光线 1 能不能在圆锥的侧面B点发生全反射 光线 1 经过圆锥侧面B点后射到桌面上某一点所用的总时间是多少 结果保留三位有效数字 5 如图所示 一透明半圆柱体折射率为n 2 半径为R 长为L 一平行光束从半圆柱体的矩形表 面垂直射入 从部分柱面有光线射出 求 该部分柱面的面积S 6 折射率为n 长度为L的玻璃纤维置于空气中 若从A端射入的光线能在玻璃纤维中发生全反射 最后从B端射出 如图所示 求 12 B A r O S 4 1 光在A面上入射角的最大值 用正弦值表示 2 若光在纤维中恰能发生全反射 由A端射入到从B端射出经历的时间是多少 7 如图所示 置于空气中的一不透明容器中盛满某种透明液体 容器底部靠近器壁处有一竖直放 置的 6 0 cm 长的线光源 靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板 另一侧有一水平放置的与液面 等