光的折射全反射詳解

（優(yōu)選）光的折射全反射當前第1頁\共有117頁\編于星期四\19點當前第2頁\共有117頁\編于星期四\19點【知識梳理】知識點1光的折射定律折射率1.折射現(xiàn)象:光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時,在界面上傳播方向_________的現(xiàn)象。2.折射定律:觀察光路圖,填出空格內(nèi)容。發(fā)生改變當前第3頁\共有117頁\編于星期四\19點當前第4頁\共有117頁\編于星期四\19點(1)折射定律內(nèi)容:折射光線與入射光線、法線處在___________,折射光線與入射光線分別位于_____的兩側(cè);入射角的正弦與_____________成正比。(2)表達式:n12=,式中n12是比例系數(shù)。(3)在光的折射現(xiàn)象中,光路是_____的。同一平面內(nèi)法線折射角的正弦可逆當前第5頁\共有117頁\編于星期四\19點3.折射率:(1)定義:光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時,____________________________的比值。(2)定義式:________。不能說n與______成正比,與sinθ2成反比。折射率由介質(zhì)本身的光學性質(zhì)和__________決定。入射角的正弦與折射角的正弦sinθ1光的頻率當前第6頁\共有117頁\編于星期四\19點(3)物理意義:折射率僅反映介質(zhì)的光學特性,折射率大,說明光從真空射入到該介質(zhì)時_______,反之偏折小。(4)計算公式:n=___,因v<c,故任何介質(zhì)的折射率總_____(選填“大于”或“小于”)1。偏折大大于當前第7頁\共有117頁\編于星期四\19點知識點2全反射、光導纖維及光的色散1.全反射:觀察如圖折射光路,將空格填充。當前第8頁\共有117頁\編于星期四\19點(1)全反射的條件:①光從_________射入_________。②入射角___________臨界角。(2)全反射現(xiàn)象:折射光完全消失,只剩下_______。光密介質(zhì)光疏介質(zhì)大于或等于反射光當前第9頁\共有117頁\編于星期四\19點(3)臨界角:_______等于90°時的入射角,用C表示,且sinC=。(4)如圖所示的光導纖維傳輸過程,由此可知,光導纖維的傳輸原理:利用___________。折射角光的全反射當前第10頁\共有117頁\編于星期四\19點2.光的色散:當前第11頁\共有117頁\編于星期四\19點(1)色散現(xiàn)象:白光通過三棱鏡會形成_________七種色光組成的彩色光譜。(2)成因:由于n紅<n紫,所以以相同的入射角射到棱鏡界面時,紅光和紫光的折射角_____,紫光折射得更明顯些,當它們射出另一個界面時,紫光的偏折角_____,紅光的偏折角_____。由紅到紫不同最大最小當前第12頁\共有117頁\編于星期四\19點【易錯辨析】(1)某種玻璃對藍光的折射率比紅光大,藍光和紅光以相同的入射角從空氣斜射入該玻璃中,藍光的折射角較大()(2)光從空氣射入玻璃時,只要入射角足夠大可能發(fā)生全反射()(3)在水中,藍光的傳播速度大于紅光的傳播速度()當前第13頁\共有117頁\編于星期四\19點(4)在潛水員看來,岸上的所有景物都出現(xiàn)在一個倒立的圓錐里()(5)光纖通信利用了全反射的原理()(6)晚上,在池水中同一深度的兩點光源分別發(fā)出紅光和藍光,藍光光源看起來淺一些()當前第14頁\共有117頁\編于星期四\19點提示:(1)×。由折射定律n=得知,以相同的入射角從空氣斜射入該玻璃中,折射率越大,折射角越小,則藍光的折射角較小。(2)×。光只有從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時才能發(fā)生全反射;而空氣為光疏介質(zhì);玻璃為光密介質(zhì);故光從空氣進入玻璃時,不會發(fā)生全反射。當前第15頁\共有117頁\編于星期四\19點(3)×。紅光的折射率小,根據(jù)v=可知紅光在水中的傳播速度比藍光的大。(4)√。光從空氣折射進入人眼,人眼認為光是沿直線傳播的,所以岸上所有景物都出現(xiàn)在一個倒立的圓錐里。(5)√。光纖通信利用了全反射的原理。當前第16頁\共有117頁\編于星期四\19點(6)√。光源在水中的視深為h視=,因為紅光的折射率最小,則紅光看起來較深,藍光看起來淺一些。當前第17頁\共有117頁\編于星期四\19點考點1折射定律折射率【核心要素精講】對折射率的理解:(1)公式n=中,不論是光從真空射入介質(zhì),還是從介質(zhì)射入真空,θ1總是真空中的光線與法線間的夾角,θ2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角。當前第18頁\共有117頁\編于星期四\19點(2)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定,與入射角的大小無關(guān)。(3)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系,光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì),光疏介質(zhì)不是指密度小的介質(zhì)。當前第19頁\共有117頁\編于星期四\19點(4)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān),還與光的頻率有關(guān)。同一種介質(zhì)中,頻率越大的色光折射率越大,傳播速度越小。(5)同一種色光,在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同,但頻率相同。(6)折射率大小不僅反映了介質(zhì)對光的折射本領(lǐng),也反映了光在介質(zhì)中傳播速度的大小v=。當前第20頁\共有117頁\編于星期四\19點【高考命題探究】【典例1】(2016·全國卷Ⅲ)如圖,玻璃球冠的折射率為,其底面鍍銀,底面的半徑是球半徑的倍;在過球心O且垂直于底面的平面(紙面)內(nèi),有一與底面垂直的光線射到玻璃球冠上的M點,該光線的延長線恰好過底面邊緣上的A點。求該光線從球面射出的方向相對于其初始入射方向的偏角。世紀金榜導學號42722300當前第21頁\共有117頁\編于星期四\19點當前第22頁\共有117頁\編于星期四\19點【思考探究】光線從M點射入玻璃球冠會發(fā)生全反射嗎?在M點光路圖如何?提示:不會發(fā)生全反射,光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)才可能發(fā)生全反射;連接OM即為該面的法線,進而找到入射角和折射角。本題關(guān)鍵之處是借助于光的折射與反射定律作出光路圖,同時利用幾何關(guān)系來輔助計算。當前第23頁\共有117頁\編于星期四\19點【解析】設(shè)球的半徑為R,球冠底面中心為O′,連接OO′,則OO′⊥AB,設(shè)∠OAO′=α,則有即α=30°。由題意MA⊥AB,得∠OAM=60°,如圖所示。當前第24頁\共有117頁\編于星期四\19點當前第25頁\共有117頁\編于星期四\19點設(shè)M點的入射角、折射角分別為i、r,N點的入射角為i1,玻璃的折射率為n,由于△OAM為等邊三角形,則有i=60°根據(jù)折射定律有:sini=nsinr,將n=代入,可得r=30°過N點作法線NE,由于NE平行于AM,有i1=30°由反射定律知反射角i2=30°當前第26頁\共有117頁\編于星期四\19點連接N、O,由幾何關(guān)系知∠MNO=60°,故∠ENO=30°由于∠ENO為反射角,NO為反射光線,這一光線經(jīng)球面再次折射后不改變方向,所以光線從球面射出的方向相對于其初始入射方向的偏角β=180°-∠ENO=150°答案:150°當前第27頁\共有117頁\編于星期四\19點【強化訓練】1.(2017·龍巖模擬)某同學通過實驗測定半圓形玻璃磚的折射率n。如圖甲所示,O是圓心,MN是法線,AO、BO分別表示某次測量時光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑。該同學測得多組入射角i和折射角r,作出sini-sinr圖象如圖乙所示。則()當前第28頁\共有117頁\編于星期四\19點當前第29頁\共有117頁\編于星期四\19點A.光由A經(jīng)O到B,n=1.5B.光由B經(jīng)O到A,n=1.5C.光由A經(jīng)O到B,n=0.67D.光由B經(jīng)O到A,n=0.67當前第30頁\共有117頁\編于星期四\19點【解析】選B。由圖象可得:sini<sinr,則i<r,所以光線從玻璃射入空氣折射,即光由B經(jīng)O到A。根據(jù)折射定律得由圖象得:所以可得,n=1.5,故B正確,A、C、D錯誤。當前第31頁\共有117頁\編于星期四\19點2.如圖所示,一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上,經(jīng)AB和AC兩個面折射后從AC面進入空氣。當出射角i′和入射角i相等時,出射光線相對于入射光線偏轉(zhuǎn)的角度為θ。已知棱鏡頂角為α,則計算棱鏡對該色光的折射率表達式為()當前第32頁\共有117頁\編于星期四\19點當前第33頁\共有117頁\編于星期四\19點當前第34頁\共有117頁\編于星期四\19點【解析】選A。如圖所示,設(shè)AB面上的折射角為γ,AC面上的入射角為γ′,由于i′=i,由光的折射定律及光路可逆知γ′=γ,又設(shè)兩法線的夾角為β,則由幾何關(guān)系得:γ+γ′+β=180°,又由α+β=180°,則解得:γ=,又由幾何關(guān)系得:γ+γ′+θ=i+i′,解得:i=,則棱鏡對該色光的折射率n=故A正確。當前第35頁\共有117頁\編于星期四\19點當前第36頁\共有117頁\編于星期四\19點【加固訓練】如圖所示,一艘賽艇停在平靜的水面上,賽艇前部上端有一標記P,在其正前方A處有一浮標。潛水員從P前方s=4m處開始下潛,當下潛至深度為H=2m的B處時,才能看到賽艇尾端后方水面上的景物,且看到P剛好被浮標擋住。測得PA、BA與豎直方向的夾角分別為53°和37°。忽略賽艇吃水深度,求賽艇的長度L。sin53°=0.8,cos53°=0.6。當前第37頁\共有117頁\編于星期四\19點當前第38頁\共有117頁\編于星期四\19點【解析】水的折射率為潛水員和B點連線與豎直方向的夾角剛好為臨界角,設(shè)臨界角為θ,則有:sinθ=由幾何知識:sinθ=解得,賽艇的長度:L=2m。當前第39頁\共有117頁\編于星期四\19點答案:2m當前第40頁\共有117頁\編于星期四\19點考點2光的折射全反射【核心要素精講】對全反射現(xiàn)象的理解:(1)光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),例如從水中或玻璃中射入空氣中。(2)入射角必須大于或等于臨界角。當前第41頁\共有117頁\編于星期四\19點(3)全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解:當光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時,在入射角逐漸增大的過程中,反射光的能量逐漸增強,折射光的能量逐漸減弱,當入射角等于臨界角時,折射光的能量已經(jīng)減弱為零,這時就發(fā)生了全反射。當前第42頁\共有117頁\編于星期四\19點【高考命題探究】【典例2】(2016·全國卷Ⅰ)如圖,在注滿水的游泳池的池底有一點光源A,它到池邊的水平距離為3.0m。從點光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角,水的折射率為。世紀金榜導學號42722301當前第43頁\共有117頁\編于星期四\19點(1)求池內(nèi)的水深。(2)一救生員坐在離池邊不遠處的高凳上,他的眼睛到池面的高度為2.0m。當他看到正前下方的點光源A時,他的眼睛所接收的光線與豎直方向的夾角恰好為45°。求救生員的眼睛到池邊的水平距離(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。當前第44頁\共有117頁\編于星期四\19點【解析】(1)如圖,設(shè)到達池邊的光線的入射角為i。依題意,水的折射率n=,光線的折射角θ=90°。由折射定律有當前第45頁\共有117頁\編于星期四\19點nsini=sinθ①由幾何關(guān)系有sini=②式中,l=3m,h是池內(nèi)水的深度。聯(lián)立①②式并代入題給數(shù)據(jù)得h=m≈2.6m③當前第46頁\共有117頁\編于星期四\19點(2)設(shè)此時救生員的眼睛到池邊的距離為x。依題意,救生員的視線與豎直方向的夾角為θ′=45°。由折射定律有nsini′=sinθ′④當前第47頁\共有117頁\編于星期四\19點式中,i′是光線在水面的入射角。設(shè)池底點光源A到水面入射點的水平距離為a。由幾何關(guān)系有sini′=⑤x+l=a+h′⑥式中h′=2m。聯(lián)立各式得x=(3-1)m≈0.7m答案:(1)2.6m(2)0.7m當前第48頁\共有117頁\編于星期四\19點【遷移訓練】當前第49頁\共有117頁\編于星期四\19點遷移1:全反射原理的實際應(yīng)用打磨某剖面如圖所示的寶石時,必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切磨在θ1<θ<θ2的范圍內(nèi),才能使從MN邊垂直入射的光線,在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射(僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況),則下列判斷正確的是()當前第50頁\共有117頁\編于星期四\19點當前第51頁\共有117頁\編于星期四\19點A.若θ>θ2,光線一定在OP邊發(fā)生全反射B.若θ>θ2,光線會從OQ邊射出C.若θ<θ1,光線會從OP邊射出D.若θ<θ1,光線會在OP邊發(fā)生全反射當前第52頁\共有117頁\編于星期四\19點【解析】選D。全反射的條件:sinC=,90°-θ>C,θ越小越容易發(fā)生全反射,選項A、C錯誤,選項D正確。θ較大時,已從OP邊射出,選項B錯誤。當前第53頁\共有117頁\編于星期四\19點遷移2:應(yīng)用全反射原理求入射角或折射角如圖所示,三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面,O為BC邊的中點,位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O(shè)以角i入射,第一次到達AB邊恰好發(fā)生全反射。已知θ=15°,BC邊長為2L,該介質(zhì)的折射率為。求:當前第54頁\共有117頁\編于星期四\19點當前第55頁\共有117頁\編于星期四\19點(1)入射角i。(2)從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時間(設(shè)光在真空中的速度為c,可能用到:sin75°=或tan15°=2-)。當前第56頁\共有117頁\編于星期四\19點【解析】(1)根據(jù)全反射規(guī)律可知,光線在AB面上P點的入射角等于臨界角C,由折射定律得sinC=①代入數(shù)據(jù)得C=45°②設(shè)光線在BC面上的折射角為r,由幾何關(guān)系得r=30°③由折射定律得n=④聯(lián)立③④式,代入數(shù)據(jù)得i=45°⑤當前第57頁\共有117頁\編于星期四\19點(2)在ΔOPB中,根據(jù)正弦定理得⑥設(shè)所用時間為t,光線在介質(zhì)中的速度為v,得OP=vt⑦v=⑧聯(lián)立⑥⑦⑧式,代入數(shù)據(jù)得t=⑨當前第58頁\共有117頁\編于星期四\19點答案:(1)45°(2)當前第59頁\共有117頁\編于星期四\19點遷移3:應(yīng)用全反射原理求極值如圖,一透明半圓柱體折射率為n=,半徑為R、長為L。一平行光束從半圓柱體的矩形表面垂直射入,從部分柱面有光線射出。求該部分柱面的面積S。當前第60頁\共有117頁\編于星期四\19點【解析】半圓柱體的橫截面如圖所示,OO′為半圓的半徑。設(shè)從A點入射的光線在B點處恰好滿足全反射條件,由折射定律有sinθ=式中,θ為全反射臨界角將n=代入解得,θ=由幾何關(guān)系得∠O′OB=θS=2RL·∠O′OB當前第61頁\共有117頁\編于星期四\19點代入題給條件得S=RL答案:RL當前第62頁\共有117頁\編于星期四\19點【規(guī)律總結(jié)】解決全反射問題五步走(1)確定光是從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)。(2)應(yīng)用sinC=確定臨界角。(3)根據(jù)題設(shè)條件,判定光在傳播時是否發(fā)生全反射。當前第63頁\共有117頁\編于星期四\19點(4)如發(fā)生全反射,畫出入射角等于臨界角時的臨界光路圖。(5)運用幾何關(guān)系或三角函數(shù)關(guān)系以及反射定律等進行分析、判斷、運算,解決問題。當前第64頁\共有117頁\編于星期四\19點【加固訓練】半徑為R、介質(zhì)折射率為n的透明圓柱體,過其軸線OO′的截面如圖所示。位于截面所在平面內(nèi)的一細束光線,以角i0由O點入射,折射光線由上邊界的A點射出。當光線在O點的入射角減小至某一值時,折射光線在上邊界的B點恰好發(fā)生全反射。求A、B兩點間的距離。當前第65頁\共有117頁\編于星期四\19點當前第66頁\共有117頁\編于星期四\19點【解析】當光線在O點的入射角為i0時,設(shè)折射角為r0,由折射定律得=n①設(shè)A點與左端面的距離為dA,由幾何關(guān)系得sinr0=②當前第67頁\共有117頁\編于星期四\19點若折射光線恰好發(fā)生全反射,則在B點的入射角恰好為臨界角C,設(shè)B點與左端面的距離為dB,由折射定律得sinC=③由幾何關(guān)系得sinC=④當前第68頁\共有117頁\編于星期四\19點設(shè)A、B兩點間的距離為d,可得d=dB-dA⑤聯(lián)立①②③④⑤式得d=⑥答案:當前第69頁\共有117頁\編于星期四\19點考點3光的色散現(xiàn)象【核心要素精講】1.光的色散現(xiàn)象:(1)現(xiàn)象:一束白光通過三棱鏡后在屏上會形成彩色光帶。當前第70頁\共有117頁\編于星期四\19點(2)成因:棱鏡材料對不同色光的折射率不同,對紅光的折射率最小,紅光通過棱鏡后的偏折程度最小,對紫光的折射率最大,紫光通過棱鏡后的偏折程度最大,從而產(chǎn)生色散現(xiàn)象。當前第71頁\共有117頁\編于星期四\19點2.不同顏色的比較:顏色紅橙黃綠青藍紫頻率ν低→高同一介質(zhì)中的折射率小→大同一介質(zhì)中的速度大→小波長大→小通過棱鏡的偏折角小→大臨界角大→小雙縫干涉時的條紋間距大→小當前第72頁\共有117頁\編于星期四\19點【高考命題探究】【典例3】(2015·重慶高考)虹和霓是太陽光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過一次和兩次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球來說明。兩束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上會形成MN和PQ兩條彩色光帶,光路如圖所示。M、N、P、Q點的顏色分別為()世紀金榜導學號42722302當前第73頁\共有117頁\編于星期四\19點A.紫、紅、紅、紫B.紅、紫、紅、紫C.紅、紫、紫、紅D.紫、紅、紫、紅當前第74頁\共有117頁\編于星期四\19點【解析】選A。因為玻璃對紅光的折射率最小,對紫光的折射率最大,所以由題圖可知,M、N、P、Q點的顏色分別為紫、紅、紅、紫,故選項A正確,選項B、C、D錯誤。當前第75頁\共有117頁\編于星期四\19點【強化訓練】1.一束由紅、紫兩色光組成的復(fù)色光,從空氣斜射向玻璃三棱鏡。四幅圖中能正確表示該復(fù)色光經(jīng)三棱鏡折射分離成兩束單色光的是()當前第76頁\共有117頁\編于星期四\19點【解析】選B。光射向三棱鏡經(jīng)兩次折射向底邊偏折,紫光折射率最大,向底邊偏折多,B對,A、C、D錯。當前第77頁\共有117頁\編于星期四\19點2.(2015·福建高考)如圖,一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b,波長分別為λa、λb,該玻璃對單色光a、b的折射率分別為na、nb,則()當前第78頁\共有117頁\編于星期四\19點A.λa<λb,na>nbB.λa>λb,na<nbC.λa<λb,na<nbD.λa>λb,na>nb當前第79頁\共有117頁\編于星期四\19點【解析】選B。由題圖可知,b光偏折大,折射率大,頻率大,波長小,故選B。當前第80頁\共有117頁\編于星期四\19點【加固訓練】1.雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹。設(shè)水滴是球形的,圖中的圓代表水滴過球心的截面,入射光線在過此截面的平面內(nèi),a、b、c、d代表四條不同顏色的出射光線,則它們可能依次是()A.紫光、黃光、藍光和紅光B.紫光、藍光、黃光和紅光C.紅光、藍光、黃光和紫光D.紅光、黃光、藍光和紫光當前第81頁\共有117頁\編于星期四\19點【解析】選B。四種光線紅、黃、藍、紫的頻率為f紅<f黃<f藍<f紫,故其折射率n紅<n黃<n藍<n紫,因折射率大,光在折射時,偏折程度大,故太陽光經(jīng)水滴折射后,在水中傳播,從上到下依次為紅光、黃光、藍光、紫光,再由光的反射定律,結(jié)合傳播圖可知其反射后從上到下順序顛倒,因此出射光依次為紫光、藍光、黃光和紅光,B正確,A、C、D均錯。當前第82頁\共有117頁\編于星期四\19點2.(多選)如圖所示,截面為ABC的玻璃直角三棱鏡放置在空氣中,寬度均為d的紫、紅兩束光垂直照射三棱鏡的一個直角邊AB,在三棱鏡的另一側(cè)放置一平行于AB邊的長光屏,屏的距離遠近可調(diào),在屏上出現(xiàn)紫、紅兩條光帶,則()當前第83頁\共有117頁\編于星期四\19點A.可能紫色光帶在上,紅色光帶在下,紫色光帶較寬B.可能紫色光帶在下,紅色光帶在上,紫色光帶較寬C.可能紅色光帶在上,紫色光帶在下,紅色光帶較寬D.可能紅色光帶在下,紫色光帶在上,紅色光帶較寬E.紫色光在玻璃中傳播速度小于紅光當前第84頁\共有117頁\編于星期四\19點【解析】選C、D、E。兩束光垂直直角邊AB射入玻璃時方向不變,射到斜邊AC時入射角相同。由于玻璃對紫光的折射率大于紅光的折射率,根據(jù)折射定律得知,從AC邊射出后,紫光的折射角大于紅光的折射角,紫光與光屏的夾角小于紅光與光屏的夾角,當光屏與玻璃直角三棱鏡距離較近時,紫色光帶在上,紅色光帶在下,紫光較窄,紅光較寬。當前第85頁\共有117頁\編于星期四\19點當光屏與玻璃直角三棱鏡距離較遠時,紫色光帶在下,紅色光帶在上,由于從AC邊射出后,紫光的折射角大于紅光的折射角,紫光與光屏的夾角小于紅光與光屏的夾角,紫光較窄,紅光較寬。故A、B錯誤,C、D正確;因紫光的折射率大于紅光,根據(jù)v=可知,紫光在玻璃中的傳播速度小于紅光,故E正確。當前第86頁\共有117頁\編于星期四\19點考點4實驗:測定玻璃的折射率

【核心要素精講】1.實驗原理:如圖所示,當光線AO1以一定的入射角θ1穿過兩面平行的玻璃磚時,通過插針法找出跟入射光線AO1對應(yīng)的出射光線O2B,從而求出折射光線O1O2和折射角θ2,再根據(jù)n12=或n=算出玻璃的折射率。當前第87頁\共有117頁\編于星期四\19點當前第88頁\共有117頁\編于星期四\19點2.實驗步驟:(1)如圖所示,把白紙鋪在木板上。當前第89頁\共有117頁\編于星期四\19點(2)在白紙上畫一直線aa′作為界面,過aa′上的一點O畫出界面的法線NN′,并畫一條線段AO作為入射光線。(3)把長方形玻璃磚放在白紙上,并使其長邊與aa′重合,再用直尺畫出玻璃磚的另一邊bb′。(4)在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2。當前第90頁\共有117頁\編于星期四\19點(5)從玻璃磚bb′一側(cè)透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線的方向直到P1的像被P2的像擋住。再在bb′一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4,使P3能擋住P1、P2的像,P4能擋住P3、P1、P2的像。當前第91頁\共有117頁\編于星期四\19點(6)移去玻璃磚,在拔掉P1、P2、P3、P4的同時分別記下它們的位置,過P3、P4作直線O′B交bb′于O′。連接O、O′,OO′就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向。∠AON為入射角。∠O′ON′為折射角。(7)改變?nèi)肷浣?重復(fù)實驗。當前第92頁\共有117頁\編于星期四\19點3.數(shù)據(jù)處理:(1)計算法:用量角器測量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sinθ1和sinθ2。算出不同入射角時的,并取平均值。(2)作sinθ1-sinθ2圖象:改變不同的入射角θ1,測出不同的折射角θ2,作sinθ1-sinθ2圖象,由n=可知圖象應(yīng)為直線,如圖所示,其斜率就是玻璃折射率。當前第93頁\共有117頁\編于星期四\19點當前第94頁\共有117頁\編于星期四\19點(3)“單位圓法”確定sinθ1、sinθ2,計算折射率n。以入射點O為圓心,以一定長度R為半徑畫圓,交入射光線OA于E點,交折射光線OO′于E′點,過E作NN′的垂線EH,過E′作NN′的垂線E′H′。如圖所示,sinθ1=,sinθ2=,OE=OE′=R,則n=。只要用刻度尺測出EH、E′H′的長度就可以求出n。當前第95頁\共有117頁\編于星期四\19點當前第96頁\共有117頁\編于星期四\19點【高考命題探究】【典例4】如圖所示,某同學在“測定玻璃的折射率”的實驗中,先將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定,玻璃磚平放在白紙上,然后在白紙上確定玻璃磚的界面aa′和bb′。O為直線AO與aa′的交點。在直線OA上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針。世紀金榜導學號42722303當前第97頁\共有117頁\編于星期四\19點當前第98頁\共有117頁\編于星期四\19點(1)該同學接下來要完成的必要步驟有______

A.插上大頭針P3,使P3僅擋住P2的像B.插上大頭針P3,使P3擋住P1的像和P2的像C.插上大頭針P4,使P4僅擋住P3D.插上大頭針P4,使P4擋住P3和P1、P2的像(2)過P3、P4作直線交bb′于O′,過O作垂直于aa′的直線NN′,連接OO′。測量圖中角α和β的大小。則玻璃磚的折射率n=________。當前第99頁\共有117頁\編于星期四\19點【解析】(1)確定P3大頭針的位置的方法是插上大頭針P3,使P3擋住P1、P2的像。確定P4大頭針的位置的方法是插上大頭針P4,使P4擋住P3和P1、P2的像。故A、C錯誤,B、D正確。(2)光線在aa′面的入射角為α,折射角為β,則根據(jù)折射定律得:玻璃磚的折射率n=。答案:(1)B、D(2)當前第100頁\共有117頁\編于星期四\19點【強化訓練】1.如圖甲所示,在利用三棱鏡測量玻璃折射率的實驗中,兩位同學正確完成相關(guān)操作后,在紙上標出大頭針P3、P4的位置(圖中已標出)。為測量該種玻璃的折射率,兩位同學分別用圓規(guī)及刻度尺作出了完整光路和若干輔助線,如圖甲、乙所示。在圖中能夠僅通過測量ED、FG當前第101頁\共有117頁\編于星期四\19點的長度便可正確計算出折射率的是圖________(選填“乙”或“丙”),所測玻璃折射率的表達式n=________(用代表線段長度的字母ED、FG表示)。當前第102頁\共有117頁\編于星期四\19點【解析】設(shè)入射角為i,折射角為r,根據(jù)折射定律和幾何關(guān)系求解。

對于乙圖,由幾何關(guān)系有由折射定律得:由于GO≠DO,所以n≠當前第103頁\共有117頁\編于星期四\19點對丙圖,有由折射定律得:n=由于GO=DO,所以n=可知僅通過測量ED、FG的長度便可正確計算出折射率的是圖丙,折射率n=。答案:丙

當前第104頁\共有117頁\編于星期四\19點2.在“測玻璃的折射率”實驗中:當前第105頁\共有117頁\編于星期四\19點(1)為了取得較好的實驗效果,A.必須選用上下表面平行的玻璃磚;B.選擇的入射角應(yīng)盡量小些;C.大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上;D.大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離適當大些。其中正確的是______(2)甲同學在畫界面時,不小心將兩界面aa′和bb′間距畫得比玻璃磚寬度大些,如圖1所示,則他測得的折射率________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。當前第106頁\共有11