2022年高中物理第四章 光的折射學案 教科版選修3-4一、光的折射定律、全反射規(guī)律的應用幾何光學是以光線為工具研究光的傳播規(guī)律，所以解決幾何光學問題的關鍵是根據(jù)“光的傳播規(guī)律”畫出光路圖，然后再利用幾何學知識，尋找相應的邊角關系(1)幾何光學主要包括四條原理：光的直線傳播規(guī)律；光的反射定律；光的折射定律；光路可逆原理其中折射定律、不同色光的折射率、全反射現(xiàn)象是高考的重點和熱點解題時常用的三個公式：折射定律公式：n；折射率與速度的關系：n；全反射的臨界角：sin C.(2)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，那應該垂直于圓的切線，即法線沿半徑指向圓心例1(xx·山東·37(2)如圖1所示，一玻璃球體的半徑為R，O為球心，AB為直徑來自B點的光線BM在M點射出，出射光線平行于AB，另一光線BN恰好在N點發(fā)生全反射已知ABM30°，求：圖1玻璃的折射率；球心O到BN的距離例2如圖2所示，某種透明物質(zhì)制成的直角三棱鏡ABC，A等于30°.一束光線在紙面內(nèi)垂直AB面射入棱鏡，如圖2所示，發(fā)現(xiàn)光線剛好不能從BC面射出，而是最后從AC面射出求：圖2(1)透明物質(zhì)的折射率n.(2)光線從AC面射出時的折射角.(結(jié)果可以用的三角函數(shù)表示)二、測折射率的方法測折射率常見的方法有成像法、插針法及全反射法，不管哪種方法其實質(zhì)相同，由折射定律知n，只要確定出入射角1及折射角2即可測出介質(zhì)的折射率，下面以測定水的折射率為例對上述方法舉例說明(1)成像法原理：利用水面的反射成像和水的折射成像圖3方法舉例：如圖3所示，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P點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.(2)插針法原理：光的折射定律圖4方法舉例：如圖4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O處畫直線OP(使PON<45°)，在直線OP上的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1、2，則水的折射率nsin 1/sin 2.(3)全反射法原理：全反射現(xiàn)象圖5方法舉例：在一盛滿水的大玻璃缸下面放一發(fā)光電珠，如圖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.例3某同學利用“插針法”測定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行正確操作后，作出的光路圖及測出的相關角度如圖6所示(1)此玻璃的折射率計算式為n_(用圖中的1、2表示)；(2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應選用寬度_(填“大”或“小”)的玻璃磚來測量圖6三、光的波速、折射率與頻率的綜合應用例4半圓形玻璃磚橫截面如圖7所示，AB為直徑，O點為圓心在該界面內(nèi)有a、b兩束單色可見光從空氣垂直于AB射入玻璃磚，兩入射點到O點的距離相等兩束光在半圓邊界上反射和折射的情況如圖4所示，則a、b兩束光()圖7A在同種均勻介質(zhì)中傳播，a光的傳播速度大B以相同的入射角從空氣斜射入水中，b光的折射角大C從同一介質(zhì)以相同的入射角射向空氣，若a光不能進入空氣，則b光也不能進入空氣Da光的頻率大于b光的頻率1(光的折射定律)一束復色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚，經(jīng)折射分成兩束單色光a、b.已知a光的頻率小于b光的頻率下列光路圖中可能正確的是()2(光的折射定律)如圖8所示，一束復色光從空氣中沿半圓形玻璃磚半徑方向射入，從玻璃磚射出后分成a、b兩束單色光則()圖8A玻璃磚對a光的折射率為B玻璃磚對a光的折射率為1.5Cb光的頻率比a光的頻率大Db光在玻璃中的傳播速度比a在玻璃中的傳播速度大3(對全反射的理解)如圖9所示，扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角AOB60°.一束平行于角平分線OM的單色光由OA射入介質(zhì)，經(jīng)OA折射的光線恰平行于OB.圖9(1)求該介質(zhì)的折射率(2)折射光線中恰好射到M點的光線_(填“能”或“不能”)發(fā)生全反射4(xx·新課標·34(2)一厚度為h的大平板玻璃水平放置，其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片，圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線上已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(不考慮反射)，求平板玻璃的折射率