第十三章 光章末整合提升突破一光的折射、全反射的綜合應(yīng)用幾何光學(xué)是以光線為工具研究光的傳播規(guī)律，所以解決幾何光學(xué)問題的關(guān)鍵是根據(jù)“光的傳播規(guī)律”畫出光路圖，然后再利用幾何學(xué)知識(shí)，尋找相應(yīng)的邊角關(guān)系。(1)幾何光學(xué)主要包括四條原理：光的直線傳播規(guī)律；光的反射定律；光的折射定律；光路可逆原理。(2)解題時(shí)常用的三個(gè)公式：折射定律公式：n12；折射率與光速的關(guān)系n；全反射的臨界角sin C。(3)注意法線的畫法：法線畫成虛線；法線垂直于界面，如果界面是圓面，那應(yīng)該垂直于圓的切線，即法線沿半徑通過圓心?！纠?】 如圖1所示，空氣中有一折射率為的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為90°、半徑為R的扇形OAB，一束平行光平行于橫截面，以45°入射角照射到OA上，OB不透光。若只考慮首次入射到圓弧上的光，則上有光透出部分的弧長(zhǎng)為()圖1A.R B.RC.R D.R解析假設(shè)平行光束恰好能透出圓弧的臨界點(diǎn)分別為D、E，光路圖如圖所示，由折射率公式可求得光從OA邊射入玻璃時(shí)的折射角為30°，由臨界角定義式可求得D處發(fā)生全反射的臨界角為C45°，則圓弧DE對(duì)應(yīng)的圓心角為45°，所以有光透出的弧長(zhǎng)為R，選項(xiàng)B正確。答案B突破二測(cè)折射率的方法測(cè)折射率常見的方法有成像法、插針法及全反射法，不管哪種方法其實(shí)質(zhì)相同，由折射定律n知，只要確定出入射角1及折射角2即可測(cè)出介質(zhì)的折射率?！纠?】 在“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，在玻璃磚的一側(cè)豎直插兩個(gè)大頭針A、B，在另一側(cè)再豎直插兩個(gè)大頭針C、D。在插入第四個(gè)大頭針D時(shí)，要使它_。圖2是在白紙上留下的實(shí)驗(yàn)痕跡，其中直線a、a是描在紙上的玻璃磚的兩個(gè)邊。根據(jù)該圖可算得玻璃的折射率n_。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖2解析插在D點(diǎn)的大頭針必須擋住C及A、B的像，這樣才能保證沿A、B的光線折射后經(jīng)過C、D；作出光路圖如圖所示，以入射點(diǎn)O為圓心作圓，分別交入射光線與折射光線于E、F，從E、F作法線的垂線交于G、H，用刻度尺量出EG、FH的長(zhǎng)分別為5.5 mm、3.4 mm，由公式n求出折射率n1.6。答案擋住C及A、B的像，1.6(1.51.7都算對(duì))突破三光的干涉1.產(chǎn)生干涉的條件：兩列頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)情況相同的光。2.產(chǎn)生亮暗條紋的條件：當(dāng)rk時(shí)出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)r(2k1)時(shí)出現(xiàn)暗條紋(其中k0，1，2)。相鄰亮(或暗)條紋間距：x。3.雙縫干涉圖樣的特點(diǎn)：?jiǎn)紊庹丈鋾r(shí)為間距相同的明暗相間的條紋，白光照射時(shí)為彩色條紋。4.雙縫干涉法測(cè)量光的波長(zhǎng)：相鄰亮(或暗)條紋間距x得。5.薄膜干涉(1)薄膜干涉中的條紋是從薄膜前、后兩個(gè)表面反射的光在光源這一側(cè)干涉形成的。(2)同一條紋上的點(diǎn)厚度相同，所以若用肥皂薄膜做實(shí)驗(yàn)，條紋為橫條紋。【例3】 如圖3所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，甲圖為用綠光照射時(shí)的結(jié)果，a為中央亮條紋，a為相鄰亮條紋；乙圖為換用另一種單色光照射的結(jié)果，a為中央亮條紋，a為相鄰亮條紋，兩次實(shí)驗(yàn)中雙縫間距和雙縫到屏的距離相等，以下說法正確的是()圖3A.乙圖可能是用紅光照射，表明紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng)B.乙圖可能是用紫光照射，表明紫光波長(zhǎng)較長(zhǎng)C.乙圖可能是用紫光照射，表明紫光波長(zhǎng)較短D.乙圖可能是用紅光照射，表明紅光波長(zhǎng)較短解析由題圖知甲圖中條紋間距大，由x可知，在l和d相同的情況下，x大，則大；x小，則小；所以乙圖中所用單色光波長(zhǎng)較短，因紫光比綠光波長(zhǎng)短，故選項(xiàng)C正確。答案C突破四幾何光學(xué)和光的本性的結(jié)合幾何光學(xué)和光的本性(例如干涉、衍射等)結(jié)合點(diǎn)是折射率n和光的頻率f，折射率n和f間雖然不存在公式關(guān)系，但它們的大小存在對(duì)應(yīng)關(guān)系：頻率f越大，折射率n越大，再由cf找出與波長(zhǎng)的關(guān)系，由波長(zhǎng)關(guān)系可聯(lián)系雙縫干涉、光的衍射等現(xiàn)象的應(yīng)用?！纠?】 在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，光盤是存儲(chǔ)信息的一種重要媒介。光盤上的信息通常是通過激光束來讀取的。若激光束不是垂直投射到盤面上，則光線在通過透明介質(zhì)層時(shí)會(huì)發(fā)生偏折而改變行進(jìn)的方向，如圖4所示。下列說法中正確的是()圖4A.圖中光束是紅光，光束是藍(lán)光B.在光盤的透明介質(zhì)層中，光束比光束傳播速度更快C.若光束先后通過同一單縫衍射裝置，光束的中央亮紋比光束的窄D.若光束先后通過同一雙縫干涉裝置，光束的條紋寬度比光束的寬解析由題圖可知，光束的折射率大于光束的折射率，即n1>n2，而n紅<n藍(lán)，A錯(cuò)誤；由v得，B錯(cuò)誤；折射率大的光束波長(zhǎng)小，在單縫衍射、雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中的條紋寬度要小，C正確，D錯(cuò)誤。答案C5