2021届高考物理二轮复习课件：选修3-4光电磁波.ppt

1、第3讲光电磁波【知识梳理自查】【知识梳理自查】一、光的折射定律折射率一、光的折射定律折射率1.1.折射现象折射现象:光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生_的现象。的现象。2.2.折射定律折射定律 (1)(1)内容内容:如图所示如图所示,折射光线与入射光线、法线处在折射光线与入射光线、法线处在_内内,折射光线与折射光线与入射光线分别位于法线的两侧入射光线分别位于法线的两侧;入射角的正弦与折射角的正弦成入射角的正弦与折射角的正弦成_比。比。(2)(2)表达式表达式:=n=n。(3)(3)在光的折射现象中在光的折射现象中,光路是光路是_的。的。改变改变

2、同一平面同一平面正正可逆可逆12sinsin3.3.折射率折射率(1)(1)折射率是一个反映介质的折射率是一个反映介质的_的物理量。的物理量。(2)(2)定义式定义式:n=:n=。(3)(3)计算公式计算公式:n=:n=,因为因为vc,vnn乙乙,则甲是则甲是_介质介质若若n n甲甲nn乙乙,则甲是则甲是_介质介质光密光密光疏光疏20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波2.2.全反射全反射(1

3、)(1)定义定义:光从光密介质射入光疏介质光从光密介质射入光疏介质,当入射角增大到某一角度时当入射角增大到某一角度时,折射光线折射光线将全部将全部_,_,只剩下反射光线的现象。只剩下反射光线的现象。(2)(2)条件条件:光从光密介质射入光疏介质光从光密介质射入光疏介质;入射角入射角_临界角。临界角。(3)(3)临界角临界角:折射角等于折射角等于9090时的入射角。若光从光密介质时的入射角。若光从光密介质(折射率为折射率为n)n)射向真射向真空或空气时空或空气时,发生全反射的临界角为发生全反射的临界角为C,C,则则sinC=sinC=。介质的折射率越大。介质的折射率越大,发生发生全反射的临界角越

4、全反射的临界角越_。消失消失大于或等于大于或等于1n小小3.3.光导纤维光导纤维:光导纤维的原理是利用光的光导纤维的原理是利用光的_,_,如图所示。如图所示。全反射全反射20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波情境转换情境转换在自行车的后挡泥板上在自行车的后挡泥板上,常常安装着一个常常安装着一个“尾灯尾灯”。其实它不是灯。其实它不是灯,它是由一它是由一种透明的塑料制成的种透明的塑料制成的,其截

5、面如图所示。夜间其截面如图所示。夜间,从自行车后方射来的汽车灯光从自行车后方射来的汽车灯光照在照在“尾灯尾灯”上时上时,“,“尾灯尾灯”就变得十分明亮就变得十分明亮,以便引起汽车司机的注意。以便引起汽车司机的注意。问题问题:(1)“:(1)“尾灯尾灯”为什么做成如图所示截面而不是平面为什么做成如图所示截面而不是平面?(2)(2)夜间夜间“尾灯尾灯”变得十分明亮利用了什么原理变得十分明亮利用了什么原理?提示提示:(1)(1)用全反射棱镜代替平面镜用全反射棱镜代替平面镜,改变光的传播方向。改变光的传播方向。(2)(2)全反射原理。全反射原理。20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二

6、轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波三、光的干涉三、光的干涉1.1.定义定义:在两列光波叠加的区域在两列光波叠加的区域,某些区域相互加强某些区域相互加强,出现出现_条纹条纹,某些区域相某些区域相互减弱互减弱,出现出现_条纹条纹,且加强区域和减弱区域相互间隔的现象。且加强区域和减弱区域相互间隔的现象。2.2.条件条件:两束光的频率两束光的频率_、相位差恒定。、相位差恒定。3.3.双缝干涉图样特点双缝干涉图样特点(1)(1)单色光照射时形成明暗相间

7、的等间距的干涉条纹单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹;白光照射时白光照射时,中央为中央为_条纹条纹,其余为其余为_条纹。条纹。亮亮暗暗相同相同白色亮白色亮彩色彩色20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波(2)(2)通过亮条纹中心的位置通过亮条纹中心的位置x=x=k k (k=0,1,2),(k=0,1,2),得相邻的亮条纹得相邻的亮条纹(或暗条纹或暗条纹)之间距离之间距离xx与波长与波

8、长、双缝间距、双缝间距d d及屏到双缝间距离及屏到双缝间距离l l的关系为的关系为_。dlx=x=dl20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波4.4.薄膜干涉薄膜干涉:利用薄膜利用薄膜(如肥皂液薄膜如肥皂液薄膜)_)_反射的光相遇而形成的。图反射的光相遇而形成的。图样中同一条亮样中同一条亮(或暗或暗)条纹上所对应薄膜厚度条纹上所对应薄膜厚度_。前后表面前后表面相同相同20212021届高考物理

9、二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波情境转换情境转换煤矿中的瓦斯危害极大煤矿中的瓦斯危害极大,某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率空气的折射率,于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪,其原理如图所示其原理如图所示:在双缝前面放置两个完全相同的透明容器在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A A、B,B,容器容器A

10、 A与干净的空气相通与干净的空气相通,在容在容器器B B中通入矿井中的气体中通入矿井中的气体,观察屏上的干涉条纹观察屏上的干涉条纹,就能够监测瓦斯浓度。就能够监测瓦斯浓度。20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波问题问题:如果屏的正中央如果屏的正中央O O点变为暗条纹点变为暗条纹,试分析说明试分析说明B B中气体成分。中气体成分。提示提示:如果屏的正中央如果屏的正中央O O变为暗纹变为暗纹,说

11、明从两个子光源到屏的光程差发生变化说明从两个子光源到屏的光程差发生变化,所以所以B B中气体一定含瓦斯。中气体一定含瓦斯。20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波四、光的衍射四、光的衍射1.1.发生明显衍射的条件发生明显衍射的条件:只有当障碍物的尺寸与光的波长只有当障碍物的尺寸与光的波长_,_,甚至比光甚至比光的波长的波长_的时候的时候,衍射现象才会明显。衍射现象才会明显。2.2.衍射条纹的特

12、点衍射条纹的特点相差不多相差不多还小还小20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波3.3.双缝干涉与单缝衍射图样对比双缝干涉与单缝衍射图样对比单色光的双缝干涉条纹是单色光的双缝干涉条纹是_的的,而单缝衍射条纹宽度而单缝衍射条纹宽度_,_,中央条纹中央条纹最最_,_,两边依次变两边依次变_。五、光的偏振五、光的偏振1.1.自然光自然光:包含着在垂直于传播方向上沿包含着在垂直于传播方向上沿_振动的光

13、振动的光,而且沿着各个方而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。向振动的光波的强度都相同。2.2.偏振光偏振光:在垂直于光的传播方向的平面上在垂直于光的传播方向的平面上,只沿着某个只沿着某个_的方向振动的光。的方向振动的光。等间距等间距不均匀不均匀宽宽窄窄一切方向一切方向特定特定20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波3.3.偏振光的形成偏振光的形成(1)(1)让自然光通过让自然光通过_形成偏

14、振光。形成偏振光。(2)(2)让自然光在两种介质的界面发生反射和让自然光在两种介质的界面发生反射和_,_,反射光和折射光可以成为部反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光。分偏振光或完全偏振光。4.4.光的偏振现象说明光是一种光的偏振现象说明光是一种_波。波。偏振片偏振片折射折射横横20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波20212021届高考物理二轮复习课件：选修届高考物理二轮复习课件：选修3-4 3-4 第第3 3讲讲 光光 电磁波电磁波六、电磁波六、电磁波1.1.麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论变化

15、的磁场能够在周围空间产生变化的磁场能够在周围空间产生_,_,变化的电场能够在周围空间产生变化的电场能够在周围空间产生_。2.2.电磁波电磁波(1)(1)电磁场在空间由近及远的传播电磁场在空间由近及远的传播,形成形成_。电磁波是横波。电磁波是横波。(2)(2)电磁波的传播不需要电磁波的传播不需要_,_,可在真空中传播可在真空中传播,在真空中不同频率的电磁波在真空中不同频率的电磁波传播速度传播速度_(_(都等于光速都等于光速)。(3)(3)不同频率的电磁波不同频率的电磁波,在同一介质中传播在同一介质中传播,其速度是不同的其速度是不同的,频率越高频率越高,波速越波速越_。(4)v=f,f(4)v=f

16、,f是电磁波的频率。是电磁波的频率。电场电场磁场磁场电磁波电磁波介质介质相同相同小小3.3.电磁波的发射电磁波的发射(1)(1)发射条件发射条件:_:_电路和电路和_信号信号,所以要对传输信号进行调制所以要对传输信号进行调制(调幅调幅或调频或调频)。(2)(2)调制方式调制方式调幅调幅:使高频电磁波的使高频电磁波的_随信号的强弱而变。随信号的强弱而变。调频调频:使高频电磁波的使高频电磁波的_随信号的强弱而变。随信号的强弱而变。开放开放高频振荡高频振荡振幅振幅频率频率4.4.电磁波的接收电磁波的接收(1)(1)当接收电路的固有频率跟接收到电磁波的频率当接收电路的固有频率跟接收到电磁波的频率_时时

17、,激起的振荡电流激起的振荡电流_,_,这就是电谐振现象。这就是电谐振现象。(2)(2)使接收电路产生电谐振的过程叫作使接收电路产生电谐振的过程叫作_,_,能够调谐的接收电路叫作能够调谐的接收电路叫作_电路。电路。(3)(3)从经过调制的高频振荡中从经过调制的高频振荡中“检检”出调制信号的过程出调制信号的过程,叫作叫作_。检波是。检波是_的逆过程的逆过程,也叫作也叫作_。相等相等最强最强调谐调谐调谐调谐检波检波调制调制解调解调5.5.电磁波谱电磁波谱:按照电磁波的按照电磁波的_或或_的大小顺序把它们排列成的谱叫作电的大小顺序把它们排列成的谱叫作电磁波谱。按波长由长到短排列的电磁波谱为磁波谱。按波

18、长由长到短排列的电磁波谱为:无线电波、红外线、无线电波、红外线、_、紫外线、紫外线、X X射线、射线、射线。射线。频率频率波长波长可见光可见光【小题速诊速纠】【小题速诊速纠】1.1.判一判判一判(1)(1)只要入射角足够大只要入射角足够大,就能发生全反射。就能发生全反射。()(2)(2)若光从空气中射入水中若光从空气中射入水中,它的传播速度一定减小。它的传播速度一定减小。()(3)(3)已知介质对某单色光的临界角为已知介质对某单色光的临界角为C,C,则该介质的折射率等于则该介质的折射率等于 。()(4)(4)密度大的介质一定是光密介质。密度大的介质一定是光密介质。()(5)(5)只有横波才能产

19、生干涉和衍射现象。只有横波才能产生干涉和衍射现象。()(6)(6)光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象。光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象。()1sinC(7)(7)光的双缝干涉实验中光的双缝干涉实验中,若仅将入射光从红光改为紫光若仅将入射光从红光改为紫光,则相邻亮条纹间距一则相邻亮条纹间距一定变小。定变小。()(8)(8)均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播便形成了电磁波。均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播便形成了电磁波。()提示提示:(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(6)(6)(7)(7)(8)(8)2.2.练一练练一练(1)(1)两束同色细平行光相

20、距为两束同色细平行光相距为d,d,从空气中互相平行地斜射到梯形玻璃砖的上表从空气中互相平行地斜射到梯形玻璃砖的上表面面,如图所示如图所示,当它们从玻璃砖的下表面垂直射出后当它们从玻璃砖的下表面垂直射出后,有有()A.A.两束光平行两束光平行,距离为距离为d dB.B.两束光平行两束光平行,距离大于距离大于d dC.C.两束光平行两束光平行,距离小于距离小于d dD.D.两束光不平行两束光不平行,两射出点的距离为两射出点的距离为d d【解析】【解析】选选B B。光路图如图所示。光路图如图所示,根据光路图可知根据光路图可知,两束光从玻璃砖的下表面垂两束光从玻璃砖的下表面垂直射出后直射出后,依然平行

21、依然平行,设两束光线的入射角为设两束光线的入射角为,两入射点距离为两入射点距离为L,L,根据几何关根据几何关系有系有d=Lcos,d=Lcos,设两束光的折射角为设两束光的折射角为,则则,d,dd,故故A A、C C、D D错误错误,B,B正确。正确。(2)(2)在白炽灯的照射下在白炽灯的照射下,能从紧压在一起的两块玻璃板的表面看到彩色条纹。能从紧压在一起的两块玻璃板的表面看到彩色条纹。这是光的这是光的()A.A.双缝干涉现象双缝干涉现象 B.B.薄膜干涉现象薄膜干涉现象C.C.单缝衍射现象单缝衍射现象D.D.色散现象色散现象【解析】【解析】选选B B。光照射到两块玻璃板之间的空气膜上。光照射

22、到两块玻璃板之间的空气膜上,在上下表面发生反射后在上下表面发生反射后叠加叠加,形成干涉条纹形成干涉条纹,属于薄膜干涉。故属于薄膜干涉。故B B正确正确,A,A、C C、D D错误。错误。(3)(3)某次光的衍射实验中某次光的衍射实验中,观察到如图所示的明暗相间的图样观察到如图所示的明暗相间的图样,则障碍物为则障碍物为 ()A.A.很小的不透明圆板很小的不透明圆板B.B.中间有较小圆孔的不透明挡板中间有较小圆孔的不透明挡板C.C.很大的不透明圆板很大的不透明圆板D.D.中间有较大圆孔的不透明挡板中间有较大圆孔的不透明挡板【解析】【解析】选选B B。用光照射很小的不透明圆板时后面出现一亮点。用光照

23、射很小的不透明圆板时后面出现一亮点,即泊松亮斑即泊松亮斑,故故A A错误错误;用光照射中间有较小圆孔的不透明挡板时是明暗相间的衍射图样用光照射中间有较小圆孔的不透明挡板时是明暗相间的衍射图样,故故B B正确正确;用光照射很大的不透明圆板时后面是一片阴影用光照射很大的不透明圆板时后面是一片阴影,故故C C错误错误;在做衍射实验在做衍射实验时时,如果不透明挡板中间的圆孔比较大如果不透明挡板中间的圆孔比较大,不会发生衍射现象不会发生衍射现象,或者衍射现象不明或者衍射现象不明显显,观察不到明暗相间的图样观察不到明暗相间的图样,故故D D错误。错误。考点考点1 1光的折射、全反射光的折射、全反射(c)(

24、c)【要点融会贯通】【要点融会贯通】1.1.求解光的折射、全反射问题的四点提醒求解光的折射、全反射问题的四点提醒:(1)(1)光密介质和光疏介质是相对而言的。同一种介质光密介质和光疏介质是相对而言的。同一种介质,相对于其他不同的介质相对于其他不同的介质,可能是光密介质可能是光密介质,也可能是光疏介质。也可能是光疏介质。(2)(2)如果光线从光疏介质进入光密介质如果光线从光疏介质进入光密介质,则无论入射角多大则无论入射角多大,都不会发生全反射都不会发生全反射现象。现象。(3)(3)在光的反射和全反射现象中在光的反射和全反射现象中,均遵循光的反射定律均遵循光的反射定律,光路均是可逆的。光路均是可逆

25、的。(4)(4)当光射到两种介质的界面上时当光射到两种介质的界面上时,往往同时发生光的折射和反射现象往往同时发生光的折射和反射现象,但在全但在全反射现象中反射现象中,只发生反射只发生反射,不发生折射。不发生折射。关键能力关键能力层级突破层级突破2.2.解决全反射问题的一般方法解决全反射问题的一般方法:(1)(1)确定光是从光密介质进入光疏介质。确定光是从光密介质进入光疏介质。(2)(2)应用应用sin C=sin C=确定临界角。确定临界角。(3)(3)根据题设条件根据题设条件,判定光在传播时是否发生全反射。判定光在传播时是否发生全反射。(4)(4)如发生全反射如发生全反射,画出入射角等于临界

26、角时的临界光路图。画出入射角等于临界角时的临界光路图。(5)(5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算,解解决问题。决问题。1n3.3.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球球)对光路的控制对光路的控制:类别类别项目项目平行玻璃砖平行玻璃砖三棱镜三棱镜圆柱体圆柱体(球球)结构结构玻璃砖上下表面是平行的玻璃砖上下表面是平行的横截面为三角形的三棱横截面为三角形的三棱镜镜横截面是圆横截面是圆类别类别项目项目平行玻璃砖平行玻璃砖三棱镜三棱镜圆柱体圆柱体(球球)对光线对光线的作用的作用 通过平行玻璃砖的

27、光线不通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向改变传播方向,但要发生但要发生侧移侧移 通过三棱镜的光线经两通过三棱镜的光线经两次折射次折射后后,出射光线向棱镜底出射光线向棱镜底边偏折边偏折 圆界面的法线是过圆心的直线圆界面的法线是过圆心的直线,经过经过两次折射后向圆心偏折两次折射后向圆心偏折应用应用测定玻璃的折射率测定玻璃的折射率全反射棱镜全反射棱镜,改变光的改变光的传播方向传播方向改变光的传播方向改变光的传播方向【典例考题研析】【典例考题研析】【典例【典例1 1】(2018(2018全国卷全国卷)如图如图,ABCABC为一玻璃三棱镜的横截面为一玻璃三棱镜的横截面,A=30,A=30。一束红光。一束

28、红光垂直垂直ABAB边射入边射入,从从ACAC边上的边上的D D点射出点射出,其折射角为其折射角为6060,则玻璃对红光的折射率则玻璃对红光的折射率为为_。若改用蓝光沿同一路径入射。若改用蓝光沿同一路径入射,则光线在则光线在D D点射出时的折射角点射出时的折射角_(_(选填选填“小于小于”“”“等于等于”或或“大于大于”)60)60。【解析】【解析】根据折射率公式可知红光的折射率根据折射率公式可知红光的折射率n=;n=;因为蓝光的因为蓝光的折射率比红光的折射率大折射率比红光的折射率大,则光线在则光线在D D点射出时的折射角大于点射出时的折射角大于6060。答案答案:大于大于sinsinsin

29、603sin 303【典例【典例2 2】(2020(2020浙江浙江7 7月选考月选考)如图所示如图所示,圆心为圆心为O O、半径为、半径为R R的半圆形玻璃砖置于水平的半圆形玻璃砖置于水平桌面上桌面上,光线从光线从P P点垂直界面入射后点垂直界面入射后,恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射;当入当入射角射角=60=60时时,光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为中的光速为c,c,则则()A.A.玻璃砖的折射率为玻璃砖的折射率为1.51.5B.OPB.OP之间的距离为之间的距离为 R RC.C.

30、光在玻璃砖内的传播速度为光在玻璃砖内的传播速度为 c cD.D.光从玻璃到空气的临界角为光从玻璃到空气的临界角为30302233【解析】【解析】选选C C。作出两种情况下的光路图。作出两种情况下的光路图,如图所示如图所示 设设OP=x,OP=x,在在A A处发生全反射故有处发生全反射故有sinC=sinC=由出射光与入射光平行可知由出射光与入射光平行可知,在在B B处射出处射出,故故n=n=由于由于sinOBP=sinOBP=联立可得联立可得n=,x=R,n=,x=R,故故A A、B B错误错误;由由v=,v=,可得可得v=c,v=c,故故C C正确正确;由于由于sinC=,sinC=,所以临

31、界角不为所以临界角不为3030,故故D D错误。错误。1xnRsin60sin OBP22xxR333cn3313n32【精练题组通关】【精练题组通关】1.(20201.(2020浙江浙江1 1月选考真题月选考真题)如图所示如图所示,一束光与某材料表面成一束光与某材料表面成4545角入射角入射,每每次反射的光能量为入射光能量的次反射的光能量为入射光能量的k k倍倍(0k1)(0k1)。若这束光最终进入材料的能量。若这束光最终进入材料的能量为入射光能量的为入射光能量的(1-k(1-k2 2)倍倍,则该材料折射率至少为则该材料折射率至少为()A.A.B.B.C.1.5C.1.5D.2D.262【解

32、析】【解析】选选A A。设入射光能量为。设入射光能量为E,E,如果光能够折射进入某介质如果光能够折射进入某介质,则一部分能量则一部分能量发生反射发生反射(kE),(kE),一部分能量进入某材料。反射光在另一界面的入射角为一部分能量进入某材料。反射光在另一界面的入射角为4545,因此也能够反射因此也能够反射(k(k2 2E)E)和折射进入某材料。根据题意和折射进入某材料。根据题意,最终进入材料的能量为最终进入材料的能量为(1-k(1-k2 2)E,)E,说明光只经过两次界面的反射与折射。说明光只经过两次界面的反射与折射。n=,n=,第三次发生全反射第三次发生全反射n=,n=,联立得联立得sin=

33、cossin=cos。由此可。由此可知知sin=sin=,所以所以n=n=。因此答案选。因此答案选A A。sin45sin11sincos33sin456sin2222.(2.(易错专练易错专练:光的全反射临界条件光的全反射临界条件)(2017)(2017全国卷全国卷)如图如图,一半径为一半径为R R的玻璃的玻璃半球半球,O,O点是半球的球心点是半球的球心,虚线虚线OOOO表示光轴表示光轴(过球心过球心O O与半球底面垂直的直线与半球底面垂直的直线)。已知玻璃的折射率为已知玻璃的折射率为1.51.5。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上,有些光有些光线能从

34、球面射出线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线不考虑被半球的内表面反射后的光线)。求。求:(1)(1)从球面射出的光线对应的入射光线与光轴距离的最大值。从球面射出的光线对应的入射光线与光轴距离的最大值。(2)(2)距光轴距光轴 的入射光线经球面折射后与光轴的交点到的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O O点的距离。点的距离。R3【解析】【解析】(1)(1)如图所示如图所示,从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值值,这个入射光刚好发生全反射这个入射光刚好发生全反射,其临界角其临界角C C的正弦的正弦sinC=,sinC=,由几何关

35、系可由几何关系可知从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值知从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值d dm m=RsinC=R=RsinC=R12n323(2)(2)设距光轴设距光轴 的入射光线经球面折射后与光轴的交点到的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O O点的距离为点的距离为L L。由。由几何关系可知几何关系可知:入射角入射角sin=,sin=,由折射定律由折射定律n=n=解得解得sin=,=30sin=,=30,由正弦定理得由正弦定理得:解得解得L=L=答案答案:(1)R(1)R(2)(2)R313sinsin12LRsin150sin(30)，3 2 23 R523

36、3 2 23 R5【加固训练】【加固训练】(2017(2017全国卷全国卷)如图如图,一玻璃工件的上半部是半径为一玻璃工件的上半部是半径为R R的半球体的半球体,O,O点为点为球心球心;下半部是半径为下半部是半径为R R、高为、高为2R2R的圆柱体的圆柱体,圆柱体底面镀有反射膜。有一平行圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴于中心轴OCOC的光线从半球面射入的光线从半球面射入,该光线与该光线与OCOC之间的距离为之间的距离为0.6R0.6R。已知最后从。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射不考虑多次反射)。求该玻璃的折射。求该玻璃的折射

37、率。率。【解析】【解析】如图所示如图所示,根据光路的对称性与光路的可逆性知根据光路的对称性与光路的可逆性知,与入射光线相对于与入射光线相对于OCOC轴对称的出射光线一定与入射光线平行轴对称的出射光线一定与入射光线平行,故从半球面射入的折射光线故从半球面射入的折射光线,将从将从圆柱体中心圆柱体中心C C点反射。点反射。设光线在半球面的入射角为设光线在半球面的入射角为i,i,折射角为折射角为r,r,由折射定律有由折射定律有:sini=nsinr;:sini=nsinr;由正弦定理有由正弦定理有:sin irsinr2RR由几何关系由几何关系,入射点的法线与入射点的法线与OCOC的夹角为的夹角为i

38、i。设入射光线与。设入射光线与OCOC的距离为的距离为L,L,由题由题设条件和几何关系有设条件和几何关系有:sini=;:sini=;由以上几式解得由以上几式解得:sinr=,n=1.43sinr=,n=1.43答案答案:1.431.43LR62052.05考点考点2 2测定玻璃的折射率测定玻璃的折射率【要点融会贯通】【要点融会贯通】1.1.实验原理实验原理:用插针法找出与入射光线用插针法找出与入射光线AOAO对应的出射光线对应的出射光线OB,OB,确定出确定出OO点点,画出折射光线画出折射光线OO,OO,然后测量出角然后测量出角1 1和和2 2,代入公式计算玻璃的折射率。代入公式计算玻璃的折

39、射率。2.2.实验器材实验器材:白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖。璃砖。3.3.实验过程实验过程:(1)(1)铺白纸、画线。铺白纸、画线。如图所示如图所示,将白纸用图钉按在平木板上将白纸用图钉按在平木板上,先在白纸上画出一条直线先在白纸上画出一条直线aaaa作为作为界面界面,过过aaaa上的一点上的一点O O画出界面的法线画出界面的法线MN,MN,并画一条线段并画一条线段AOAO作为入射光线。作为入射光线。把玻璃砖平放在白纸上把玻璃砖平放在白纸上,使它的长边跟使它的长边跟aaaa对齐对齐,画出玻璃砖的另一条长边

40、画出玻璃砖的另一条长边bbbb。(2)(2)插针与测量。插针与测量。在线段在线段AOAO上竖直地插上两枚大头针上竖直地插上两枚大头针P P1 1、P P2 2,透过玻璃砖观察大头针透过玻璃砖观察大头针P P1 1、P P2 2的像的像,调整视线的方向调整视线的方向,直到直到P P1 1的像被的像被P P2 2挡住挡住,再在观察的这一侧依次插两枚大头针再在观察的这一侧依次插两枚大头针P P3 3、P P4 4,使使P P3 3挡住挡住P P1 1、P P2 2的像的像,P,P4 4挡住挡住P P1 1、P P2 2的像及的像及P P3 3,记下记下P P3 3、P P4 4的位置。的位置。移去玻

41、璃砖移去玻璃砖,连接连接P P3 3、P P4 4并延长交并延长交bbbb于于O,O,连接连接OOOO即为折射光线即为折射光线,入射角入射角1 1=AOM,=AOM,折射角折射角2 2=OON=OON。用量角器测出入射角和折射角用量角器测出入射角和折射角,查出它们的正弦值查出它们的正弦值,将数据填入表格中。将数据填入表格中。改变入射角改变入射角1 1,重复实验步骤重复实验步骤,列表记录相关测量数据。列表记录相关测量数据。4.4.数据处理数据处理:计算每次的折射率计算每次的折射率n,n,求出平均值求出平均值 。5.5.注意事项注意事项:(1)(1)玻璃砖应选用厚度、宽度较大的。玻璃砖应选用厚度、

42、宽度较大的。(2)(2)大头针要插得竖直大头针要插得竖直,且间隔要大些。且间隔要大些。(3)(3)入射角不宜过大或过小入射角不宜过大或过小,一般在一般在15157575之间。之间。(4)(4)玻璃砖的折射面要画准玻璃砖的折射面要画准,不能用玻璃砖界面代替直尺画界线。不能用玻璃砖界面代替直尺画界线。(5)(5)实验过程中实验过程中,玻璃砖和白纸的相对位置不能改变。玻璃砖和白纸的相对位置不能改变。n【典例考题研析】【典例考题研析】【典例【典例3 3】如图所示如图所示,在测量玻璃折射率的实验中在测量玻璃折射率的实验中,两位同学先在白纸上放好截两位同学先在白纸上放好截面是正三角形面是正三角形ABCAB

43、C的三棱镜的三棱镜,并确定并确定ABAB和和ACAC界面的位置。然后在棱镜的左侧画界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线出一条直线,并在线上竖直插上两枚大头针并在线上竖直插上两枚大头针P P1 1和和P P2 2,再从棱镜的右侧观察再从棱镜的右侧观察P P1 1和和P P2 2的像。的像。(1)(1)此后正确的操作步骤是此后正确的操作步骤是_。(选填选项前的字母选填选项前的字母)A.A.插上大头针插上大头针P P3 3,使使P P3 3挡住挡住P P2 2的像的像B.B.插上大头针插上大头针P P3 3,使使P P3 3挡住挡住P P1 1、P P2 2的像的像C.C.插上大头针插上大头针P

44、 P4 4,使使P P4 4挡住挡住P P3 3的像的像D.D.插上大头针插上大头针P P4 4,使使P P4 4挡住挡住P P3 3和和P P1 1、P P2 2的像的像 (2)(2)正确完成上述操作后正确完成上述操作后,在纸上标出大头针在纸上标出大头针P P3 3、P P4 4的位置的位置(图中已标出图中已标出)。为测。为测量该种玻璃的折射率量该种玻璃的折射率,两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线助线,如图甲、乙所示。在图中仅通过测量如图甲、乙所示。在图中仅通过测量EDED、FGFG的长度便可正确计算出折射的长度便可正确计算出

45、折射率的是图率的是图_(_(选填选填“甲甲”或或“乙乙”),),所测玻璃折射率的表达式所测玻璃折射率的表达式n=_(n=_(用代表线段长度的字母用代表线段长度的字母DEDE、GFGF表示表示)。【解析】【解析】(1)(1)在棱镜的左侧画出一条直线在棱镜的左侧画出一条直线,并在线上竖直插上两枚大头针并在线上竖直插上两枚大头针P P1 1和和P P2 2,确定入射光线确定入射光线,然后插上大头针然后插上大头针P P3 3,使使P P3 3挡住挡住P P1 1、P P2 2的像的像,再插上大头针再插上大头针P P4 4,使使P P4 4挡住挡住P P3 3和和P P1 1、P P2 2的像的像,从而

46、确定出射光线。因此选项从而确定出射光线。因此选项B B、D D正确。正确。(2)(2)设入射角为设入射角为,折射角为折射角为,根据折射定律和几何关系有根据折射定律和几何关系有:对于甲对于甲图图,sin=,sin=,sin=,sin=,对于乙图对于乙图,sin=,sin=,sin=,sin=,可知仅通过测量可知仅通过测量DEDE、GFGF的长度便可正确计算出折射率的是图乙的长度便可正确计算出折射率的是图乙,折射率折射率n=n=答案答案:(1)B(1)B、D D(2)(2)乙乙 DERGFOGDERGFRsinDEsinGF。DEGF【精练题组通关】【精练题组通关】1.1.在用插针法测玻璃砖折射率

47、的实验中在用插针法测玻璃砖折射率的实验中,玻璃砖的玻璃砖的abab边与边与abab边相互平边相互平行行,aa,aa边与边与bbbb边不平行。某同学在白纸上仔细画出了玻璃砖的两条边线边不平行。某同学在白纸上仔细画出了玻璃砖的两条边线aaaa和和bb,bb,如图所示。如图所示。(1)(1)实验时实验时,先在玻璃砖的一侧插两枚大头针先在玻璃砖的一侧插两枚大头针P P1 1和和P P2 2以确定入射光线以确定入射光线AOAO。接着。接着,眼睛在玻璃砖的眼睛在玻璃砖的_(_(选填选填“同一侧同一侧”或或“另一侧另一侧”)观察所插的两枚观察所插的两枚大头针大头针P P1 1和和P P2 2,同时通过插第三

48、、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线。同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线。(2)(2)实验中是否要求四枚大头针的针帽在同一视线上实验中是否要求四枚大头针的针帽在同一视线上?_(?_(选填选填“是是”或或“否否”)。(3)(3)下列操作可以减小实验误差的是下列操作可以减小实验误差的是_(_(填字母代号填字母代号)。A.A.适当增大大头针适当增大大头针P P1 1、P P2 2的间距的间距B.B.选择玻璃砖相互平行的选择玻璃砖相互平行的abab、abab边来测量边来测量C.C.选用尽可能细的笔画线选用尽可能细的笔画线D.D.使使AOAO的入射角接近的入射角接近9090【解析】【

49、解析】(1)(1)实验时实验时,先在玻璃砖的一侧插两枚大头针先在玻璃砖的一侧插两枚大头针P P1 1和和P P2 2以确定入射光线以确定入射光线AO;AO;接着接着,眼睛在玻璃砖的另一侧观察所插的两枚大头针眼睛在玻璃砖的另一侧观察所插的两枚大头针P P1 1和和P P2 2,同时通过插第三、同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线;(2);(2)实验中要求四枚大头针的针尖实验中要求四枚大头针的针尖在同一视线上在同一视线上,而不是针帽而不是针帽;(3);(3)大头针大头针P P1 1和和P P2 2及及P P3 3和和P P4 4之间的距离适当大些

50、时之间的距离适当大些时,相同的距离误差相同的距离误差,引起的角度误差会减小引起的角度误差会减小,角度的测量误差会小些角度的测量误差会小些,故故A A正确。正确。作插针法测定折射率时作插针法测定折射率时,玻璃砖上下表面不一定要平行玻璃砖上下表面不一定要平行,故故B B错误。为了准确确错误。为了准确确定入射光线和折射光线定入射光线和折射光线,选用尽可能细的笔画线选用尽可能细的笔画线,故故C C正确。为了减小测量的相正确。为了减小测量的相对误差对误差,选择的入射角应尽量大些选择的入射角应尽量大些,效果会更好效果会更好,但不是接近但不是接近9090,故故D D错误。故错误。故选选A A、C C。答案答