高中物理粵教版4第四章光單元測試 2023版第4章章末復習課

章末復習課一、光的折射和全反射光在涉及兩個界面或兩個以上界面問題時，難點集中在第二個界面，此時經(jīng)常要利用一些數(shù)學知識得到對應的入射角后，再來判斷，可能會發(fā)生全反射現(xiàn)象．若是平行玻璃磚的雙界面是不會發(fā)生全反射的，若是其他的雙界面，比如半圓形玻璃磚與空氣構(gòu)成的雙界面等，就可能發(fā)生全反射．單色細光束射到折射率n＝eq\r(2)的透明球表面，光束在過球心的平面內(nèi)，入射角i＝45°.研究經(jīng)折射進入球內(nèi)后又經(jīng)內(nèi)表面反射一次，再經(jīng)球面折射后射出的光線，如圖4－1所示(圖上已畫出入射光線和出射光線)．圖4－1(1)在圖上大致畫出光線在球內(nèi)的路徑和方向．(2)求入射光線與出射光線之間的夾角α.(3)如果入射的是一束白光，透明球的色散情況與玻璃相仿，問哪種顏色光的α角最大，哪種顏色光的α角最??？【解析】(1)如圖(2)由折射定律sinr＝eq\f(sini,n)＝eq\f(\f(\r(2),2),\r(2))＝eq\f(1,2)，得r＝30°.由幾何關(guān)系及對稱性有：eq\f(α,2)＝r－(i－r)＝15°，α＝30°.(3)由于α＝4r－2i＝4r－90°，因此，n越大，r越小，α越小，所以紫光α最小，紅光α最大．【答案】(1)如圖所示(2)30°(3)紫光α角小，紅光α角大二、測介質(zhì)的折射率前面已學習了測定玻璃折射率的一些方法，下面再介紹幾種測液體(如水)折射率的一些方法．1．成像法(1)利用水面的反射成像和水的折射成像．方法：如圖4－2所示，圖4－2在一盛滿水的燒杯中，緊挨杯口豎直插一直尺，在直尺的對面觀察水面，能同時看到直尺在水中的部分和露出水面部分的像，若從點P看到直尺在水下最低點的刻度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，讀出AC、BC的長，量出燒杯內(nèi)徑d，即可求出水的折射率n＝eq\r(BC2＋d2/AC2＋d2).(2)利用折射成像2．插針法原理：光的折射定律．方法：如圖4－3所示，圖4－3取一方木板，在板上畫出互相垂直的兩條線AB、MN，從它們的交點O處畫直線OP(使∠PON＜45°)，在直線OP上P、Q兩點垂直插兩枚大頭針．把木板放入水中，使AB與水面相平，MN與水面垂直．在水面上觀察，調(diào)整視線使P的像被Q的像擋住，再在木板S、T處各插一枚大頭針，使S擋住Q、P的像，T擋住S及Q、P的像．從水中取出木板，畫出直線ST，量出圖中的角i、r，則水的折射率n＝sini/sinr.3．視深法原理：利用視深公式h′＝h/n.方法：在一盛水的燒杯底部放一粒綠豆，在水面上方吊一根針，如圖4－4所示．調(diào)節(jié)針的位置，直到針尖在水中的像與看到的綠豆重合，測出針尖距水面距離即為杯中水的視深h′，再測出水的實際深度h，則水的折射率n＝h/h′.圖4－44．全反射法原理：全反射現(xiàn)象．方法：在一盛滿水的大玻璃缸下面放一發(fā)光電珠，如圖4－5所示．在水面上觀察，看到一圓的發(fā)光面，量出發(fā)光面直徑D及水深h，則水的折射率n＝eq\f(\r(D2＋4h2),D).圖4－5一圓柱形容器，底半徑與高之比為2∶3，眼睛沿DA方向看去恰能看到底部邊緣P點，將容器注滿某種液體，眼睛仍保持DA方向看去，恰能看到底部圓心Q點，如圖4－6所示．圖4－6(1)求此液體的折射率；(2)從液面上方垂直向下觀察，桶底看起來的深度是多少？【解析】(1)依題意做折射光路圖，設(shè)容器高為3H，n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，由幾何關(guān)系知：sinθ1＝eq\f(2R,AP)，R＝2H，AP＝5H.sinθ2＝eq\f(R,AQ)，AQ＝eq\r(13)H.所以n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(4/5,2/\r(13))＝eq\f(2\r(13),5)＝.(2)從液面正視容器底部Q點，由折射而成的虛像深度H′＝eq\f(3H,n)＝eq\f(3H,\f(2\r(13),5))＝eq\f(15,26)eq\r(13)H.由設(shè)容器高為3H，得H′為容器高度(液體實際深度)的倍．【答案】(1)(2)是實際深度倍三、光的干涉和衍射現(xiàn)象的分析概述：光在傳播過程中，若遇到的障礙物、孔或縫的尺寸比光波的波長小或相差不大時，光就會偏離原來的直線傳播路徑而繞到“陰影”區(qū)域發(fā)生衍射。若是兩列頻率相同、相差恒定、振動方向相同的相干光波相遇，就會發(fā)生光的干涉現(xiàn)象。從高考出題的形勢看，光的干涉和衍射實驗是對這部分內(nèi)容考查時的基本題型。要么對加強區(qū)或減弱區(qū)進行分析、計算，要么根據(jù)干涉(衍射)條紋對光波波長或頻率進行分析、判斷。特別是光的雙縫干涉實驗，既是本章的重點內(nèi)容之一，也是高考考查的熱點．用如圖4－7所示的裝置研究雙縫干涉實驗，則(1)下面的幾種說法中正確的是()圖4－7A．將屏移近雙縫，干涉條紋間距變窄B．將濾光片由藍色的換成紅色的，干涉條紋間距變寬C．將單縫向雙縫移動一小段距離后，干涉條紋間距變寬D．換一個雙縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距變窄E．去掉濾光片后，干涉現(xiàn)象消失(2)分別用紅色光和藍色光作實驗，得到如圖4－8(a)、(b)所示的干涉條紋，則圖(a)是________色光的干涉條紋，圖(b)是________色光的干涉條紋．若將這兩種光以相同的入射角從真空射向某介質(zhì)的上表面，結(jié)果又從該介質(zhì)的下表面射入真空，如圖4－8(c)所示，則其中的M為圖______對應的色光，N為圖________對應的色光．圖4－8【解析】(1)由條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ，d指雙縫間距離，L是雙縫到屏的距離，可知：A項中L減小，Δx變小；B項中λ變大，Δx變大；D項中d變大，Δx變?。蔄、B、D正確．(2)由圖4－8可知，圖(a)中相鄰明(或暗)條紋間距比圖(b)中的窄，根據(jù)Δx