第四章 光的折射章末總結(jié)一、光的折射定律、全反射規(guī)律的應用光的折射和全反射的問題主要有作光路圖、折射率的計算、全反射判斷、色散及相關(guān)計算.在分析解題時，要注意確定臨界角，判斷是否會發(fā)生全反射.(1)折射問題的計算：根據(jù)折射定律及相應規(guī)律，作出光路圖；運用有關(guān)公式或幾何關(guān)系進行相應計算.(2)用折射定律解釋光現(xiàn)象：先畫出光路圖，正確找出入射角和折射角的大小關(guān)系，然后再根據(jù)實際情況分析討論.(3)全反射問題：在解釋全反射現(xiàn)象或運用全反射原理求解有關(guān)實際問題時，首先要注意確定臨界角，判斷是否滿足全反射條件，再根據(jù)相關(guān)規(guī)律及幾何關(guān)系進行判斷或計算.例1如圖1所示，內(nèi)徑為R、外徑為RR的環(huán)狀玻璃磚的圓心為O，折射率為n.一束平行于對稱軸OO的光線由A點進入玻璃磚，到達B點(未標出)剛好發(fā)生全反射.求：圖1(1)玻璃磚的臨界角；(2)A點處光線的入射角和折射角.答案(1)45(2)4530解析(1)由題給條件畫出光路圖，如圖所示，因在B點剛好發(fā)生全反射，則sinC得C45(2)在AOB中，OAR，OBR，由正弦定理得得sinr，r30，由n，得i45.二、介質(zhì)折射率的測定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n知，只要確定了入射角及折射角，即可測出介質(zhì)的折射率.例2學校開展研究性學習，某研究小組的同學根據(jù)所學的光學知識，設(shè)計了一個測量液體折射率的儀器，如圖2所示，在一圓盤上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2位置不變，每次測量時讓圓盤的下半部分豎直浸入液體中，而且總保持液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像，同學們通過計算，預先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：圖2(1)若AOF30，OP3與OC的夾角為30，則P3處所對應的折射率的值為_.(2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對應的折射率的值大？_.(3)作AO的延長線交圓周于K，K處所對應的折射率的值應為_.答案(1)(2)P4(3)1解析(1)根據(jù)折射定律n，題中iEOP360，rAOF30，所以n.(2)題圖中P4所對應的空氣中光線與法線夾角大于P3所對應的空氣中光線與法線夾角，所以P4所對應的折射率的值大.(3)因A、O、K在一條直線上，入射角等于折射角，所以K處所對應的折射率的值應為1.三、光的波速、折射率與頻率的綜合應用1.白光由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種色光組成，七種色光的特性差異可以用下表表示出來.各種色光紅橙黃綠藍靛紫頻率小大波長長短折射率(同種介質(zhì)中)小大波速(介質(zhì)中)大小2.光的顏色由光源的頻率決定，與介質(zhì)無關(guān)，與波長無關(guān)，波速由介質(zhì)和光的頻率共同決定.例3如圖3所示，兩束單色光a、b射向水面A點，經(jīng)折射后組成一束復色光，則()圖3A.a光在水中的速度小于b光在水中的速度B.以水下S點為光源向水面發(fā)射此復色光，a光更容易發(fā)生全反射C.a光的波長小于b光的波長D.若在水下相同深度處，點光源分別發(fā)出a、b單色光，在水面上看到a光照亮的面積更大答案D解析由光路圖和折射定律可知水對a光的折射率小于對b光的折射率，由v可知，在水中a光的速度比b光的速度大，故A錯誤；根據(jù)sinC，知a光的臨界角大，b光的臨界角小，以水下S點為光源向水面發(fā)射此復色光，b光更容易發(fā)生全反射，故B錯誤；根據(jù)折射率與頻率的關(guān)系，a光頻率小于b光頻率，a光波長大于b光的波長，故C錯誤；若在水下相同深度處，點光源分別發(fā)出a、b單色光，因a光的臨界角大，在水面上看到a光照亮的面積更大，選項D正確.針對訓練直線P1P2過均勻玻璃球球心O，細光束a、b平行且關(guān)于P1P2對稱，由空氣射入玻璃球的光路如圖4，a、b光相比()圖4A.玻璃對a光的折射率較小B.玻璃對a光的臨界角較小C.b光在玻璃球中的傳播速度較大D.b光在玻璃球中的傳播時間較短答案A解析由題圖知，光線通過玻璃磚后，b光的偏折角大，則玻璃對b光的折射率較大，對a光的折射率較小，故A正確；因為a光的折射率較小，根據(jù)sinC知，玻璃對a光的臨界角較大，故B錯誤；因為b光的折射率較大，根據(jù)v知，b光在玻璃中的傳播速度較小，故C錯誤；b光在玻璃球中通過的路程較大，傳播速度較小，由t知，b光在玻璃球中的傳播時間較長，故D錯誤.