1、鞏固層知識(shí)整合提升層能力強(qiáng)化光的折射、全反射1.解決光的折射問題的常規(guī)思路(1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖(2)利用幾何關(guān)系確定光路圖中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角均是光線與法線的夾角(3)利用折射定律、折射率公式列式求解2有關(guān)全反射定律的應(yīng)用技巧(1)首先判斷是否為光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，如果是，下一步就要再利用入射角和臨界角的關(guān)系進(jìn)一步判斷，如果不是則直接應(yīng)用折射定律解題即可(2)分析光的全反射時(shí)，根據(jù)臨界條件找出臨界狀態(tài)是解決這類題目的關(guān)鍵(3)當(dāng)發(fā)生全反射時(shí)，仍遵循光的反射定律和光路可逆性【例1】如圖所示，某同學(xué)在一張水平放置的白紙上畫了一個(gè)小標(biāo)記“”(圖中O點(diǎn))，然后用橫截面為

2、等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個(gè)標(biāo)記上，小標(biāo)記位于AC邊上D位于AB邊上，過D點(diǎn)做AC邊的垂線交AC于F.該同學(xué)在D點(diǎn)正上方向下順著直線DF的方向觀察，恰好可以看到小標(biāo)記的像；過O點(diǎn)做AB邊的垂線交直線DF于E；DE2 cm，EF1 cm.求三棱鏡的折射率(不考慮光線在三棱鏡中的反射)解析過D點(diǎn)作AB邊的法線NN，連接OD，則ODN為O點(diǎn)發(fā)出的光線在D點(diǎn)的入射角；設(shè)該光線在D點(diǎn)的折射角為，如圖所示根據(jù)折射定律有nsin sin 式中n為三棱鏡的折射率由幾何關(guān)系可知60EOF30在OEF中有EFOEsinEOF由式和題給條件得OE2 cm根據(jù)題給條件可知，OED為等腰三角形，有30由式得neq

3、r(3).答案eq r(3)一語通關(guān)1根據(jù)題意畫出正確的光路圖；2利用幾何關(guān)系確定光路圖中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角的確定；3利用折射定律求解eq o(跟進(jìn)訓(xùn)練)1Morpho蝴蝶的翅膀在陽(yáng)光的照射下呈現(xiàn)出閃亮耀眼的藍(lán)色光芒，這是因?yàn)楣庹丈涞匠岚虻镊[片上發(fā)生了干涉電子顯微鏡下鱗片結(jié)構(gòu)的示意圖見圖一束光以入射角i從a點(diǎn)入射，經(jīng)過折射和反射后從b點(diǎn)出射設(shè)鱗片的折射率為n，厚度為d，兩片之間空氣層厚度為h.取光在空氣中的速度為c，求光從a到b所需的時(shí)間t.解析設(shè)光在鱗片中的折射角為r，由折射定律得sin insin r在鱗片中傳播的路程l1eq f(2d,cos r)，傳播速度veq f(c

4、,n)，傳播時(shí)間t1eq f(l1,v)解得t1eq f(2n2d,cr(n2sin2i)同理，在空氣中的傳播時(shí)間t2eq f(2h,ccos i)則tt1t2eq f(2n2d,cr(n2sin2i)eq f(2h,ccos i).答案eq f(2n2d,cr(n2sin2 i)eq f(2h,ccos i)兩面平行的玻璃磚對(duì)光路的影響光從玻璃磚上表面處折射進(jìn)入玻璃中，再?gòu)南卤砻嬲凵涑霾Ａr(shí)，滿足發(fā)生全反射的條件之一，即光由光密介質(zhì)(玻璃)進(jìn)入光疏介質(zhì)(空氣)，那么是否可能在玻璃磚下表面上發(fā)生全反射呢？答案是不可能這是由于玻璃磚上、下兩個(gè)表面是平行的，在下表面處的入射角等于上表面處的折射角，

5、如圖所示由光路的可逆性可知在玻璃磚下表面處是不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象的，但光線發(fā)生了側(cè)移兩面平行的玻璃磚對(duì)光路的影響有以下幾個(gè)方面：(1)不改變?nèi)肷涔獾男再|(zhì)和方向，只使光線向偏折方向平行側(cè)移，且入射角(i)、玻璃磚厚度(a)和折射率(n)越大，側(cè)移越大；(2)平行光照射到平行玻璃磚上，入射光的寬度等于出射光的寬度，而玻璃磚中折射光的寬度隨入射角的增大而減小；(3)從平行玻璃磚的正上方觀察玻璃磚下面的發(fā)光體，觀察到的位置比發(fā)光體實(shí)際位置更接近玻璃磚【例2】如圖所示，寬為a的平行光束從空氣斜射到兩面平行的玻璃板上表面，入射角i45，光束中包含兩種波長(zhǎng)的光，玻璃板對(duì)這兩種波長(zhǎng)光的折射率分別為n11.5，

6、n2eq r(3).(1)求每種波長(zhǎng)的光射入上表面后的折射角r1、r2.(2)為使光束從玻璃板下表面出射時(shí)能分成不交疊的兩束，玻璃板的厚度d至少為多少？并畫出光路示意圖解析(1)由eq f(sin i,sin r)n，得sin r1eq f(sin i,n1)eq f(r(2),3)，sin r2eq f(sin i,n2)eq f(r(6),6)，故r1arcsineq f(r(2),3)，r2arcsineq f(r(6),6).(2)光路圖如圖所示，為使光束從玻璃板下表面出射時(shí)能分成不交疊的兩束，玻璃板的最小厚度記為dmin，由圖可得dmintan r1dmintan r2eq f(a,

7、cos i)dmineq f(a,cos itan r1tan r2)其中tan r1taneq blc(rc)(avs4alco1(arcsinf(r(2),3)eq r(f(2,7)tan r2taneq blc(rc)(avs4alco1(arcsinf(r(6),6)eq r(f(1,5)解得dmineq f(7r(10)10r(7)a,3).答案(1)arcsineq f(r(2),3)arcsineq f(r(6),6)(2)eq f(7r(10)10r(7)a,3)光路圖如圖所示eq o(跟進(jìn)訓(xùn)練)2如圖所示，ABC為某透明介質(zhì)的橫截面，O為BC邊的中點(diǎn)，位于截面所在平面內(nèi)的一束

8、光自O(shè)以角i入射，第一次到達(dá)AB邊恰好發(fā)生全反射已知15，BC邊長(zhǎng)為2L，該介質(zhì)的折射率為eq r(2).求：(1)入射角i；(2)從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時(shí)間(設(shè)光在真空中的速度為c，可能用到：sin 75eq f(r(6)r(2),4)或tan 152eq r(3)解析(1)根據(jù)全反射規(guī)律可知，光在AB面上P點(diǎn)的入射角等于臨界角C，由折射定律得sin Ceq f(1,n).代入數(shù)據(jù)得C45設(shè)光在BC面上的折射角為r，由幾何關(guān)系得r30由折射定律得neq f(sin i,sin r).聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得i45.(2)在OPB中，根據(jù)正弦定理得eq f(OP,sin 75)eq f(L,

9、sin 45).設(shè)所用時(shí)間為t，光在介質(zhì)中的速度為v，得OPvt，veq f(c,n)，聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得teq f(r(6)r(2),2c)L.答案(1)45(2)eq f(r(6)r(2),2c)L光的干涉和衍射的比較1.兩者的產(chǎn)生條件不同：產(chǎn)生干涉的條件是兩列光波頻率相同，振動(dòng)方向相同，相位差恒定；產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或小孔的尺寸跟光的波長(zhǎng)相差不多，甚至比光的波長(zhǎng)還要小2圖樣特點(diǎn)不同：?jiǎn)紊怆p縫干涉產(chǎn)生的是等間距、明暗相間且亮度基本相同的條紋；單縫衍射產(chǎn)生的是中央最寬、最亮，其他窄且暗的明暗相間條紋，并且各相鄰條紋間距不等3波長(zhǎng)對(duì)條紋間距的影響：無論是雙縫干涉還是單縫衍射，所形

10、成的條紋間距和寬度都隨波長(zhǎng)增加而增大雙縫干涉中相鄰明紋或暗紋間距為xeq f(l,d).【例3】表面附有油膜的透明玻璃片，當(dāng)有陽(yáng)光照射時(shí)，可在表面和玻璃片邊緣分別看到彩色圖樣，則前者是_現(xiàn)象，后者是_現(xiàn)象解析附有油膜的玻璃片表面發(fā)生薄膜干涉而看到彩色圖樣，周圍發(fā)生衍射也能看到彩色圖樣兩者原理不一樣答案干涉衍射一語通關(guān)1產(chǎn)生干涉是有條件的，產(chǎn)生衍射只有明顯不明顯之說2干涉與衍射的本質(zhì)都是光波疊加的結(jié)果培養(yǎng)層素養(yǎng)升華“薄膜干涉”的應(yīng)用在研究材料A的熱膨脹特性時(shí)，可采用如圖所示的干涉實(shí)驗(yàn)法A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一個(gè)透明的平行板B，B與A的上表面平行，在它們之間形成一個(gè)厚度均勻的空氣膜現(xiàn)

11、在用波長(zhǎng)為的單色光垂直照射，同時(shí)對(duì)A緩慢加熱，在B上方觀察到B板的亮度發(fā)生周期性的變化當(dāng)溫度為t1時(shí)最亮，然后亮度逐漸減弱至最暗；當(dāng)溫度升到t2時(shí)，亮度再一次回到最亮設(shè)問探究1觀察到B板的亮度時(shí)，發(fā)生干涉的兩列光波是從哪個(gè)表面反射回來的光波？2溫度從t1升至t2的過程中，A的高度應(yīng)增加多少？提示：1.A和B之間形成一個(gè)厚度均勻的空氣膜，則光在空氣膜的前表面(即B的下表面)和后表面(即A的上表面)反射出的兩列光波產(chǎn)生干涉，形成干涉條紋2當(dāng)溫度為t1時(shí)最亮，說明形成亮條紋，然后亮度逐漸減弱至最暗；當(dāng)溫度升到t2時(shí)，亮度再一次回到最亮，又一次形成亮條紋，由干涉的原理知，溫度為t1和t2時(shí)，光程差均為

12、波長(zhǎng)的整數(shù)倍，由于材料A具有熱膨脹特性，所以溫度為t2時(shí)比t1時(shí)高度增加，使光程差減小一個(gè)波長(zhǎng)，則A的高度增加eq f(,2).深度思考如圖所示，用單色光照射透明標(biāo)準(zhǔn)板M來檢查平面N的上表面的平滑情況，觀察到的現(xiàn)象如圖所示的條紋中的P和Q的情況，這說明()AN的上表面A處向上凸起B(yǎng)N的上表面B處向上凸起CN的上表面A處向下凹陷DN的上表面B處向下凹陷BC利用光的薄膜干涉來檢查平面的平整度，就是由標(biāo)準(zhǔn)樣板平面和被檢查平面間形成一個(gè)楔形的空氣薄層，用單色光從上面照射，入射光在空氣層的上、下表面反射形成的兩列相干光束如果被檢測(cè)的平面是平的，那么空氣層的厚度相同的各點(diǎn)的干涉條紋在一條直線上若是被測(cè)平面的某處凹下去