第2讲 小专题:光路控制 考点一 折射中的色散 1.成因:棱镜材料对不同色光的折射率不同,对红光的折射率最小,红光通过棱镜后的偏折程度最小,对紫光的折射率最大,紫光通过棱镜后的偏折程度最大,从而产生色散现象。 2.各种色光的比较 颜色 红橙黄绿青蓝紫 波长 大→小 频率 低→高 同一介质中的折射率 小→大 同一介质中的传播速度 大→小 同一介质中的临界角 大→小 折射时的偏折程度 小→大 通过棱镜的偏折角 小→大 注意:不同颜色的光,波长不同,频率不同;同种颜色的光在不同介质中折射率不同,传播速度和波长不同,但频率相同,说明光的颜色由频率决定。 [例1] 【折射中的色散】 (2025·吉林白城模拟)(多选)如图所示,一束蓝光和一束绿光以同一光路从圆心O点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体,其透射光线分别为a和b。已知入射角α=45°,a光束与玻璃砖间的夹角β=60°,真空中光速c=3×108 m/s。下列说法正确的是( ) [A] a光束是蓝光,b光束是绿光 [B] 玻璃对a光的折射率为 [C] a光在玻璃中的速度为×108 m/s [D] 相同介质中a光比b光临界角大 【答案】 CD 【解析】 b光束在玻璃柱体中偏折程度较大,折射率较大,故a光束是绿光,b光束是蓝光,故A错误;由折射定律可得,玻璃对a光的折射率为n==,故B错误;由光速与折射率的关系式,可得a光在该玻璃中传播的速度为v==×108 m/s,故C正确;由全反射临界角公式sin C=,b光折射率较大,可知在相同介质中a光比b光的临界角大,故D正确。 [例2] 【自然界中的色散现象】 (2024·陕西渭南期末)(多选)每年夏季,我国多地会出现如图甲所示日晕现象。日晕是当日光通过卷层云时,受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图,a、b为其折射出的光线中的两种单色光。下列说法正确的是( ) [A] a光的频率较大 [B] 在冰晶中,a光的传播速度比b光大 [C] 光束a比光束b更容易发生衍射现象 [D] 从同种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角小 【答案】 BC 【解析】 两束光在空气中的入射角相等,a光在冰晶中的折射角大,根据折射率的定义式可知,a光的折射率小,折射率越大,频率越大,可知a光的频率较小,故A错误;根据折射率与光速的关系有n=,a光的折射率小,则在冰晶中,a光的传播速度比b光大,故B正确;折射率越大,光的波长越小,结合上述可知,a光的波长比b光大,则光束a比光束b更容易发生衍射现象,故C正确;根据n=,a光的折射率小一些,可知,从同种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角大,故D错误。 考点二 光路控制 平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点 项目 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球) 结构 玻璃砖上下表面是平行的 横截面为三角形的三棱镜 横截面是圆 对光线的作用 通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向,但要发生侧移 通过三棱镜的光线经两次折射后,出射光线向棱镜底面偏折 圆界面的法线是过圆心的直线,光线经过两次折射后向圆心偏折 应用 测量玻璃的折射率 全反射棱镜,改变光的传播方向 改变光的传播方向 [例3] 【平行玻璃砖对光路的控制】 (2025·河北保定模拟)(多选)如图,由a、b两种单色光组成的细光束,以与平行玻璃砖上表面AB成θ=30°角射入玻璃砖,并从下表面CD射出;已知玻璃砖的厚度为d,光在真空中的传播速度为c,a光在玻璃砖中的传播速度va=c,b光在玻璃砖中的传播速度vb=c,下列说法正确的是( ) [A] 玻璃砖对单色光b的折射率为 [B] 单色光a射入玻璃砖上表面AB后的折射角r1=45° [C] 细光束从玻璃砖下表面CD射出时两出射点间的距离为d [D] 单色光b的频率可能小于单色光a的频率 【答案】 BC 【解析】 玻璃砖对b光的折射率为nb===,故A错误;由题意知光的入射角i=60°,玻璃砖对a光的折射率为na===,根据光的折射定律有na=,解得r1=45°,故B正确;由光的折射定律有nb=,解得r2=30° ... ...
~~ 您好，已阅读到文档的结尾了 ~~
