物理选修3-4 第十二节 第1讲.ppt

【典例透析2】(2013·新课标全国卷Ⅰ) 图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝) 的示意图,玻璃丝长为L,折射率为n,AB代 表端面。已知光在真空中的传播速度为c。 (1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面,求光线在端面AB上的入射角应满足的条件; (2)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间。 【解题探究】解答本题需明确以下两点: (1)光从光密介质射到光疏介质发生全反射的条件是入射角 ___________临界角。 (2)光在传输过程中可利用速度的分解或_________进行处理。 大于或等于 等效思想 【解析】(1)设光线在端面AB上C点的入射角为i，折射角为r， 由折射定律有sini=nsinr ① 设光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为α，为了使该光线可在光导纤维中传播，应有α≥θ ② 式子中，θ是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角，它满足nsinθ=1 ③ 由几何关系得α+r=90° ④ 由①②③④式得 ⑤ (2)光在玻璃丝中传播速度的大小为 ⑥ 光速在玻璃丝轴线方向的分量为vz=vsinα ⑦ 光线从玻璃丝端面AB传播到其另一个端面所需时间为 ⑧ 光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面AB 传播到其另一端面所需时间最长，由②③⑥⑦⑧式得 答案：(1)入射角应满足 (2) 【总结提升】解答全反射类问题的技巧 （1）根据题意画出光的折射或恰好发生全反射的光路图。 （2）作图时找出具有代表性的光线，如符合边界条件的临界 光线等。 （3）利用平面几何知识分析线、角关系，找出入射角、折射 角或临界角。注意入射角、折射角均以法线为标准。 （4）以刚好发生全反射的光线为比较对象，来判断光线是否 发生全反射，从而画出其他光线的光路图。 【变式训练】(2014·福州模拟)某科技馆 内放有一个半径为R的半圆柱形透明体,其 俯视图如图。为估测该透明体的折射率, 某同学进行如下实验:用激光笔从右侧沿 垂直于直径AB方向朝透明体射入单色光, 保持入射方向不变,入射点由圆心O处缓慢向A处移动,可观测到光从圆弧面射出的强度逐渐减弱。当入射点到达C处时,恰好看不到光束从圆弧面上D处射出,测得OC=0.6R0,则透明体的折射率为　(　　) 【解析】选D。当入射点到达C处时，恰好看不到光束从圆弧面 上D处射出，此时的∠CDO等于临界角， 故选D。 考点 3 折射率与光的色散 【考点解读】 1.对折射率的进一步理解 (1)对于折射率，可以从几何光学和物理光学两方面描述，即 ,n是连接几何光学和物理光学的桥梁， 只 是定义式，或者说 的比值能反映n的大小，但n的大小与 i、r无关，不同介质n不同。 拓展延伸 (2)n的大小由介质和光的频率共同决定，光的色散说明不同频 率的色光在同一介质中传播时的速率不同，折射率不同，该介 质对频率较高的色光的折射率大，对频率较低的色光的折射率 小。 它反映了介质对光线的偏折能力，n越大，偏折能力越大。 2.对光的色散的进一步认识 （1）不同颜色的光频率不同，在同一种介质中的折射率、光速 也不同，发生全反射现象的临界角也不同。要理解和确定这些 关系可从三棱镜对光的色散入手，熟记红、橙、黄、绿、蓝、 靛、紫七色光的折射率依次增大的顺序，再由 ， ， 等公式，就可以确定同种介质对不同颜色（频率）的光 的折射关系，也就能确定光速、波长、临界角间的关系。 （2）七种色光的比较 长→短 波长λ 大→小 临界角C 大→小 光在同一介质中的速率v 小→大 偏折角 小→大 同一介质折射率n 低→高 频率ν 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 颜色 【典例透析3】(2013·海南高考)如图, 三棱镜的横截面为直角三角形ABC,∠A = 30°,AC平行于光屏MN,与光屏的距离为L。 棱镜对红光的折射率为n1,对紫光的折射率 为n2。一束很细的白光由棱镜的侧面AB垂 直射入,直接到达AC面并射出。画出光路示意图,并标出红光和紫光射在光屏上的位置。求红光和紫光在光屏上的位置之间的距离。 【解题探究】解答本题需明确以下三点: (1)光由棱镜的侧面AB垂直射入,入射