6.折射率與光速及波長的關系:當光從真空進入介質時,頻率不變,速度、波長均減小。
公式: v=λf
考點2.全反射
5.折射光路是可逆的
4.折射定律:折射光線、入射光線和法線在同一平面內,折射光線和入射光線分居在法線的兩側,入射角的正弦與折射角的正弦之比是一個常數。
即:
=n
3.光密介質和光疏介質
任何介質的折射率都大于,折射率越大,光在其中傳播的速度就越小,兩種介質相比較,折射率大的介質叫光密介質,折射率小的介質叫光疏介質
2.折射率n:折射率是表示在兩均勻介質中光速度比值的物理量,光從真空射入介質時,n=,叫該介質的折射率(絕對折射率)。同一介質對不同頻率的光具有不同的折射率,說明折射率不僅與介質有關,還與光的頻率有關,在可見光為透明的介質內,折射率隨光的頻率的增大而增大。
1.光的折射:光由一種介質進入另一種介質或在同一種不均勻介質中傳播時,方向發(fā)生偏折的現象叫做光的折射。
2、知識網絡
考點1.光的折射
3、復習方案
基礎過關
重難點:影子運動性質的分析
例3.一路燈距地面的高度為h,身高為l的人以速度勻速行走,如圖所示
(1)試證明人的頭頂的影子作勻速運動;
(2)求人影的長度隨時間的變化率。
解析:
(1)設t=0時刻,人位于路燈的正下方O處,
在時刻t,人走到S處,根據題意有
OS= ①
過路燈P和人頭頂的直線與地面的交點M為t時刻人頭頂影子的位置,如圖所示.OM為人頭頂影子到O點的距離.
由幾何關系,有 ②
解①②式得 �、�
因OM與時間t成正比,故人頭頂的影子作勻速運動.
(2)由圖可知,在時刻t,人影的長度為SM,由幾何關系,有SM=OM-OS ④
由①③④式得 ⑤
可見影長SM與時間t成正比,所以影長隨時間的變化率
點評:本題由生活中的影子設景,以光的直線傳播與人勻速運動整合立意。根據光的直線傳播規(guī)律,建立三角形的模型。運用數學上的平面幾何知識解決物理問題,培養(yǎng)學生應用數學知識解決物理問題的能力
典型例題:
例4.如圖,AB表示一平面鏡,P
P
是水平放置的米尺(有刻度的一面朝著平面鏡),MN是屏,三者相互平行,屏MN上ab表示一條豎直的縫(即ab之間是透光的)。某人眼睛緊貼米尺上的小孔S(其位置見圖),可通過平面鏡看到米尺的一部分刻度。試在本題的圖上用三角板作圖求出可看到的部分,并在P
P
上把這部分涂以標志。
解析: 在遇到找“人眼觀察范圍”的題目時,采取“設人眼為光源,求由它發(fā)射的光線經平面鏡反射照亮范圍”的方法,這其實是光路可逆思維的體現,但要注意這里屏既要遮入射光線又要遮有限范圍內的反射光線,要充分認識到“ab”部分的窗口作用,本題是典型的視場問題
設S為光源,它發(fā)出的光線經平面鏡反射后,照射到米尺上的范圍,由光路可逆知,即為人眼通過平面鏡和狹縫ab看到的范圍,光路圖如18-2(a)。
若正面求解如(b)
點評:這道題運用了平面鏡成像的對稱性及光路的可逆性,通過作圖解決了平面鏡成像的視場問題,其中還得考慮障礙物對視場的約束。這樣,才可正確、迅速地解決有關問題。
第2課時 光的折射 全反射
真品分析
知識點:折射定律
例1.(08寧夏卷)(9分)一半徑為R的1/4球體放置在水平面上,球體由折射率為的透明材料制成�,F有一束位于過球心O的豎直平面內的光線,平行于桌面射到球體表面上,折射入球體后再從豎直表面射出,如圖所示。已知入射光線與桌面的距離為
。求出射角q。
解析:設入射光線與1/4球體的交點為C,連接OC,OC即為入射點的法線。因此,圖中的角α為入射角。過C點作球體水平表面的垂線,垂足為B。依題意,∠COB=α。又由△OBC知
sinα=
①
設光線在C點的折射角為β,由折射定律得
�、�
由①②式得
③
由幾何關系知,光線在球體的豎直表面上的入射角γ(見圖)為30°。由折射定律得
⑤
因此
解得
點評:本題考查幾何光學知識,通過畫光路圖,根據折射定律,由幾何關系列式求解。
熱點關注
知識點:折射、全反射
例2.(09年全國卷Ⅱ)21. 一玻璃磚橫截面如圖所示,其中ABC為直角三角形(AC邊末畫出),AB為直角邊
ABC=45°;ADC為一圓弧,其圓心在BC邊的中點。此玻璃的折射率為1.5。P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏。若一束寬度與AB邊長度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚,則 ( )
A. 從BC邊折射出束寬度與BC邊長度相等的平行光
B. 屏上有一亮區(qū),其寬度小于AB邊的長度
C. 屏上有一亮區(qū),其寬度等于AC邊的長度
D. 當屏向遠離玻璃磚的方向平行移動時,屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大
解析:.寬為AB的平行光進入到玻璃中直接射到BC面,入射角為45o>臨界角,所以在BC面上發(fā)生全反射仍然以寬度大小為AB長度的豎直向下的平行光射到AC圓弧面上.根據幾何關系可得到在屏上的亮區(qū)寬度小于AB的長度,B對.D正確。
答案:BD
點評:本題考查光的折射和全反射。當光線由光密介質射向光疏介質入射角大于或等于臨界角時,將會發(fā)生全反射
4.平面鏡的視場問題:需借助邊界光線作圖。如有障礙物,還需畫出障礙物的像,再借助邊緣光線作圖。
3.平面鏡成像光路作圖的技巧:先根據平面鏡成像的特點,確定像的位置,再補畫入射光線與反射光線。
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