第4章　章末綜合提升 講義-學(xué)年新教材魯科版（2019）高中物理選擇性必修第一冊(cè)

主題1光的折射和全反射1．正確、靈活地理解、應(yīng)用折射率公式教材中給出的折射率公式為n＝eq\f(sini,sinr)(i為真空中的入射角，r為某介質(zhì)中的折射角)．根據(jù)光路可逆原理，入射角、折射角是可以隨光路的逆向而“換位”的．我們可以這樣來(lái)理解、記憶：n＝eq\f(sini空,sinr介)?eq\f(1,n)＝eq\f(sini介,sinr空)．2．對(duì)臨界角的理解光線從介質(zhì)進(jìn)入真空或空氣，r＝90°時(shí)，發(fā)生全反射，此時(shí)的入射角i(介)叫臨界角C．則eq\f(1,n)＝eq\f(sini介,sinr空)＝sinC．【典例1】如圖所示，△ABC為一直角三棱鏡的橫截面，其頂角α＝30°，P為垂直于直線BCO的光屏，現(xiàn)有一寬度為H＝AB的單色平行光束垂直射向AB面，結(jié)果在光屏上形成一條寬為eq\f(H,2)的光帶，BO＝eq\f(\r(3),2)H．(1)求出射光的偏折角；(2)求介質(zhì)的折射率．[解析](1)AC面上的入射角θ1＝α＝30°，D點(diǎn)為PO的中點(diǎn)，即光屏上光帶的最高點(diǎn)，延長(zhǎng)AD交BCO的延長(zhǎng)線于E點(diǎn)，由幾何知識(shí)可知BO＝OE＝eq\f(\r(3),2)H，OD＝eq\f(H,2)，tan∠OED＝eq\f(OD,OE)＝eq\f(\r(3),3)，由數(shù)學(xué)關(guān)系可知折射角θ2＝60°，所以偏折角為30°．(2)n＝eq\f(sinθ2,sinθ1)＝1.732．[答案](1)30°(2)1.732解答全反射類問(wèn)題的技巧(1)光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)．(2)入射角大于或等于臨界角．(3)利用好光路圖中的臨界光線，準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵，且在作光路圖時(shí)盡量與實(shí)際相符，這樣更有利于問(wèn)題的分析．主題2測(cè)介質(zhì)的折射率1．測(cè)玻璃的折射率插針?lè)ǎ哼\(yùn)用光在玻璃兩個(gè)界面處的折射．如圖所示為兩面平行的玻璃磚對(duì)光路的側(cè)移．用插針?lè)ㄕ页雠c入射光線AO對(duì)應(yīng)的出射光線O′B，確定出O′點(diǎn)，畫出折射光線OO′，量出入射角i和折射角r，據(jù)n＝eq\f(sini,sinr)計(jì)算出玻璃的折射率．2．測(cè)水的折射率(1)成像法原理：利用水面的反射成像和水的折射成像．方法：如圖所示，在一盛滿水的燒杯中，緊挨杯口豎直插入一直尺，在直尺的對(duì)面觀察水面，能同時(shí)看到直尺在水中的部分和露出水面部分的像，若從點(diǎn)P看到直尺在水下最低點(diǎn)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(zhǎng)，量出燒杯內(nèi)徑d，即可求出水的折射率為n＝eq\r(\f(BC2＋d2,AC2＋d2))．(2)插針?lè)ㄔ恚汗獾恼凵涠桑椒ǎ喝鐖D所示，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(diǎn)O處畫直線OP(使∠PON＜45°)，在直線OP上P、Q兩點(diǎn)垂直地插兩枚大頭針．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＝eq\f(sini,sinr)．(3)視深法原理：利用視深公式h′＝eq\f(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(cè)出針尖距水面的距離即為杯中水的視深h′，再測(cè)出水的實(shí)際深度h，則水的折射率n＝eq\f(h,h′)．(4)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，如圖所示．在水面上觀察，看到一圓形的發(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)．【典例2】如圖1所示，某同學(xué)在“測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)．在直線OA上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針．圖1圖2圖3(1)該同學(xué)接下來(lái)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(guò)P3、P4作直線交bb′于O′，過(guò)O′作垂直于bb′的直線NN′，連接OO′．測(cè)量圖中角α和β的大?。畡t玻璃磚的折射率n＝________．(3)如圖2所示，該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中將玻璃磚界面aa′和bb′的間距畫得過(guò)寬．若其他操作正確，則折射率的測(cè)量值________準(zhǔn)確值(選填“大于”、“小于”或“等于”)．(4)另一位同學(xué)準(zhǔn)確地畫好玻璃磚界面aa′和bb′后，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不慎將玻璃磚向下平移了一些．如圖3所示，若其他操作均正確，則折射率的測(cè)量值________準(zhǔn)確值(選填“大于”、“小于”或“等于”)．[解析](1)該同學(xué)接下來(lái)要完成的必要步驟有：確定P3大頭針的位置的方法是插上大頭針P3，使P3能擋住P1、P2的像．確定P4大頭針的位置的方法是大頭針P4能擋住P3和P1、P2的像．故該同學(xué)接下來(lái)要完成的必要步驟有：BD．(2)根據(jù)折射定律得：玻璃磚的折射率為n＝eq\f(sinβ,sinα)．(3)將玻璃磚界面aa′和bb′的間距畫得過(guò)寬但仍平行，而其他操作正確，導(dǎo)致α角偏大，由于n＝eq\f(sinβ,sinα)，故折射率的測(cè)量值將偏小．(4)如圖所示，虛線表示將玻璃磚向下平移