2019-2020学年高中物理 第四章 光的折射 优化总结学案 教科版选修3-4

本章优化总结光的折射和全反射现象的分析与计算1.光路分析与计算(1)确定光是由光密介质进入光疏介质，还是由光疏介质进入光密介质，并根据sin c确定临界角，判断是否发生全反射.(2)画出光线发生折射、反射的光路图(全反射问题中关键要画出入射角等于临界角的“临界光路”).(3)结合光的反射定律、折射定律及全反射理论、几何关系进行分析与计算.2.光的折射与光速、频率、波长关系的综合分析先由折射光路判断光的折射率大小关系，进而得出光的频率关系，然后再根据n和判断出光速和波长的关系.如图所示，一棱镜的截面为直角三角形abc，a30，斜边aba.棱镜材料的折射率为n.在此截面所在的平面内，一条光线以45的入射角从ac边的中点m射入棱镜.画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况).解析设入射角为i，折射角为r，由折射定律得n 由已知条件及式得：r30 如果入射光线在法线的右侧，光路图如图甲所示，设出射点为f，由几何关系可得afa 即出射点在ab边上离a点a的位置.甲乙如果入射光线在法线的左侧，光路图如图乙所示，设折射光线与ab的交点为d，由几何关系可知，在d点的入射角60设全反射的临界角为c，sin c 由和已知条件得：c45 因此，光线在d点发生全反射.设此光线的出射点为e，由几何关系得：deb90bda2afbebdsin 30联立式得：bea即出射点在bc边上离b点a的位置.答案见解析测定介质的折射率1.成像法原理：利用水面的反射成像和水面的折射成像.方法：如图1所示，在一盛满水的烧杯中，紧挨杯口竖直插一直尺，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：n.图1 图22.插针法原理：光的折射定律.方法：如图2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pon45)，在直线op上p、q两点垂直插两枚大头针.把木板竖直插入水中，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nsin i/sin r.3.视深法原理：利用视深公式hh/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3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nh/h.图3图44.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4所示.在水面上观察，看到一圆的发光面，量出发光面直径d及水深h，则水的折射率n.用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，o为玻璃砖截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图所示的四个图中g1、g2、g3和g4是四个学生实验插针的结果.(1)在这四个图中肯定把针插错了的是_.(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是_.计算玻璃的折射率的公式是_.解析将g1、g2看做入射光线，g3、g4看做出射光线，由题意知，入射光线与界面垂直，进入玻璃砖后，传播方向不变，由作出的光路图可知a