高中物理 模塊要點回眸 第16點 三點助你解決色散問題素材 滬科版選修3-4(通用)
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高中物理 模塊要點回眸 第16點 三點助你解決色散問題素材 滬科版選修3-4(通用)
第16點 三點助你解決色散問題
1.同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同,對紅光的折射率最小,對紫光的折射率最大.
2.由n=可知,各種色光在同一介質(zhì)中的光速不同,紅光速度最大,紫光速度最?。?
3.同一頻率的色光在不同介質(zhì)中傳播時,頻率不變,該色光在介質(zhì)中的傳播速度為v==λν,波長亦隨之改變.
對點例題 ABC為一全反射棱鏡,它的主截面是等腰直角三角形,如圖1所示.一束白光垂直入射到AC面上,在AB面上發(fā)生全反射,若光線入射點O的位置保持不變,改變光線的入射方向(不考慮自BC面反射的光線)則:
圖1
(1)使入射光線按圖中所示的順時針方向逐漸偏轉(zhuǎn),如果有色光自AB面射出,則哪種色光首先射出?
(2)使入射光線按圖中所示的逆時針方向逐漸偏轉(zhuǎn),哪種色光首先自AB面射出?
解題指導(dǎo) (1)白光垂直入射AC面后直射到AB面,入射角為45°,發(fā)生全反射說明棱鏡的臨界角C≤45°,這是對從紅光到紫光的所有色光說的.當(dāng)入射光順時針偏轉(zhuǎn)時,在AC面上發(fā)生色散,不同色光偏折不同,紅光偏折小,紫光偏折大.如圖所示,射到AB面上時紅光入射角小,紫光入射角大,但它們都小于45°,另一方面,棱鏡對紅光的臨界角比紫光的臨界角大.因此,入射光線順時針逐漸偏轉(zhuǎn)時,在AB面上紅光的入射角將首先小于臨界角而射出AB面.
(2)如果入射光逆時針偏轉(zhuǎn),則到AB面上的紅光、紫光的入射角都大于45°,都發(fā)生全反射而不可能從AB面射出.
答案 (1)紅光 (2)沒有光從AB面射出
方法總結(jié) 分析該題時應(yīng)注意以下四點:
(1)明確各種色光折射率的大小關(guān)系;
(2)比較白光轉(zhuǎn)動時各色光折射角的大??;
(3)明確各色光在AB面上入射角的變化;
(4)根據(jù)臨界角大小作出判斷.
1.發(fā)出白光的細線光源ab,長度為l0,豎直放置,上端a恰好在水面以下,如圖2所示.現(xiàn)考慮線光源ab發(fā)出的靠近水面法線(圖中的虛線)的細光束經(jīng)水面折射后所成的像,由于水對光有色散作用,若以l1表示紅光成的像的長度,l2表示藍光成的像的長度,則( )
圖2
A.l1<l0<l2 B.l1>l2>l0
C.l2>l1>l0 D.l2<l1<l0
答案 D
解析 作出自b點發(fā)出一條光線的出射光線,反向延長后與ab的交點在b點的上方.由于藍光的折射率比紅光的折射率大,則藍光偏折的角度大,則成像較短,故D對.
2.如圖3所示,一細束紅光和一細束藍光平行射到同一個三棱鏡上,經(jīng)折射后交于光屏上的同一個點M,用n1和n2分別表示三棱鏡對紅光和藍光的折射率,下列說法正確的是( )
圖3
A.n1<n2,a為紅光,b為藍光
B.n1<n2,a為藍光,b為紅光
C.n1>n2,a為紅光,b為藍光
D.n1>n2,a為藍光,b為紅光
答案 B
解析 由題圖可知,b光線經(jīng)過三棱鏡后的偏折角較小,因此折射率較小,是紅光,故B正確.