6.折射率与光速及波长的关系:当光从真空进入介质时,频率不变,速度、波长均减小。
公式: v=λf
考点2.全反射
5.折射光路是可逆的
4.折射定律:折射光线、入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分居在法线的两侧,入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数。
即: =n
3.光密介质和光疏介质
任何介质的折射率都大于,折射率越大,光在其中传播的速度就越小,两种介质相比较,折射率大的介质叫光密介质,折射率小的介质叫光疏介质
2.折射率n:折射率是表示在两均匀介质中光速度比值的物理量,光从真空射入介质时,n=,叫该介质的折射率(绝对折射率)。同一介质对不同频率的光具有不同的折射率,说明折射率不仅与介质有关,还与光的频率有关,在可见光为透明的介质内,折射率随光的频率的增大而增大。
1.光的折射:光由一种介质进入另一种介质或在同一种不均匀介质中传播时,方向发生偏折的现象叫做光的折射。
2、知识网络
考点1.光的折射
3、复习方案
基础过关
重难点:影子运动性质的分析
例3.一路灯距地面的高度为h,身高为l的人以速度匀速行走,如图所示
(1)试证明人的头顶的影子作匀速运动;
(2)求人影的长度随时间的变化率。
解析:
(1)设t=0时刻,人位于路灯的正下方O处,
在时刻t,人走到S处,根据题意有
OS= ①
过路灯P和人头顶的直线与地面的交点M为t时刻人头顶影子的位置,如图所示.OM为人头顶影子到O点的距离.
由几何关系,有 ②
解①②式得 ③
因OM与时间t成正比,故人头顶的影子作匀速运动.
(2)由图可知,在时刻t,人影的长度为SM,由几何关系,有SM=OM-OS ④
由①③④式得 ⑤
可见影长SM与时间t成正比,所以影长随时间的变化率
点评:本题由生活中的影子设景,以光的直线传播与人匀速运动整合立意。根据光的直线传播规律,建立三角形的模型。运用数学上的平面几何知识解决物理问题,培养学生应用数学知识解决物理问题的能力
典型例题:
例4.如图,AB表示一平面镜,PP是水平放置的米尺(有刻度的一面朝着平面镜),MN是屏,三者相互平行,屏MN上ab表示一条竖直的缝(即ab之间是透光的)。某人眼睛紧贴米尺上的小孔S(其位置见图),可通过平面镜看到米尺的一部分刻度。试在本题的图上用三角板作图求出可看到的部分,并在PP上把这部分涂以标志。
解析: 在遇到找“人眼观察范围”的题目时,采取“设人眼为光源,求由它发射的光线经平面镜反射照亮范围”的方法,这其实是光路可逆思维的体现,但要注意这里屏既要遮入射光线又要遮有限范围内的反射光线,要充分认识到“ab”部分的窗口作用,本题是典型的视场问题
设S为光源,它发出的光线经平面镜反射后,照射到米尺上的范围,由光路可逆知,即为人眼通过平面镜和狭缝ab看到的范围,光路图如18-2(a)。
若正面求解如(b)
点评:这道题运用了平面镜成像的对称性及光路的可逆性,通过作图解决了平面镜成像的视场问题,其中还得考虑障碍物对视场的约束。这样,才可正确、迅速地解决有关问题。
第2课时 光的折射 全反射
真品分析
知识点:折射定律
例1.(08宁夏卷)(9分)一半径为R的1/4球体放置在水平面上,球体由折射率为的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线,平行于桌面射到球体表面上,折射入球体后再从竖直表面射出,如图所示。已知入射光线与桌面的距离为。求出射角q。
解析:设入射光线与1/4球体的交点为C,连接OC,OC即为入射点的法线。因此,图中的角α为入射角。过C点作球体水平表面的垂线,垂足为B。依题意,∠COB=α。又由△OBC知
sinα= ①
设光线在C点的折射角为β,由折射定律得
②
由①②式得
③
由几何关系知,光线在球体的竖直表面上的入射角γ(见图)为30°。由折射定律得
⑤
因此
解得
点评:本题考查几何光学知识,通过画光路图,根据折射定律,由几何关系列式求解。
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知识点:折射、全反射
例2.(09年全国卷Ⅱ)21. 一玻璃砖横截面如图所示,其中ABC为直角三角形(AC边末画出),AB为直角边ABC=45°;ADC为一圆弧,其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为1.5。P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖,则 ( )
A. 从BC边折射出束宽度与BC边长度相等的平行光
B. 屏上有一亮区,其宽度小于AB边的长度
C. 屏上有一亮区,其宽度等于AC边的长度
D. 当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时,屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大
解析:.宽为AB的平行光进入到玻璃中直接射到BC面,入射角为45o>临界角,所以在BC面上发生全反射仍然以宽度大小为AB长度的竖直向下的平行光射到AC圆弧面上.根据几何关系可得到在屏上的亮区宽度小于AB的长度,B对.D正确。
答案:BD
点评:本题考查光的折射和全反射。当光线由光密介质射向光疏介质入射角大于或等于临界角时,将会发生全反射
4.平面镜的视场问题:需借助边界光线作图。如有障碍物,还需画出障碍物的像,再借助边缘光线作图。
3.平面镜成像光路作图的技巧:先根据平面镜成像的特点,确定像的位置,再补画入射光线与反射光线。
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