第四章 光 习题课5　光的折射与全反射综合问题（课件 讲义）高中物理 人教版（2019）选择性必修 第一册

习题课5　光的折射与全反射综合问题 核心 目标 1. 能解决平行板玻璃砖、视深问题，理解光的色散问题、光路控制问题． 2. 能分析、解决光的折射定律和全反射规律的综合应用问题． 类型1　折射时的色散现象 1. 光的色散及成因 (1) 含有多种颜色的光被分解为单色光的现象称为光的色散． (2) 含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质，由于介质对不同色光的__折射率__不同，各种色光的偏折程度不同，所以产生光的色散． 2. 光的色散遵循的规律 (1) 单色光经两次折射通过三棱镜后，出射光线向棱镜__底面__偏折．射出棱镜的光线与入射光线方向的夹角叫光通过棱镜的偏向角δ. 　 (2) 光速与波长、频率的关系也遵从波的关系，满足c＝λf.光从一种介质进入另一种介质时，光速__改变__，波长改变，频率不变． 　(2024·佛山期末)高压汞灯，UV光刻机的紫外光源，它可以产生365 nm、404 nm、436 nm、546 nm和579 nm五条尖锐的光谱线，但这些光中只有h线(404 nm)是光刻机所需要的．高压汞灯辐射的光通过图中的三棱镜分离后形成a、b、c、d、e五束，其中适合UV光刻机的是(　C　) A. a B. b　　　　 C. d D. e 解析：根据折射率的定义式有n＝，由图可知，五束光在空气中的入射角相等，a、b、c、d、e五束光在介质中的折射角依次减小，可知naλb>λc>λd>λe，由于只有h线(404 nm)是光刻机所需要的，根据题中给出的五条尖锐的光谱线的波长大小关系，可知只有d光束适合UV光刻机．故选C. 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 类型2　两类特殊折射现象的分析 1. 平行板玻璃砖 (1) 如图所示，对于两面平行的玻璃砖，据折射定律易得：其出射光线和入射光线__平行__，且光线发生了侧移．出射光的宽度等于入射光的宽度，而玻璃砖中折射光的宽度随入射角增加而增大． (2) 侧移距离为d：设玻璃砖折射率n、厚度h.由sin θ1＝n sin θ2，d＝sin (θ1－θ2)，可求得d＝h sin θ1(1－).h、n、θ1越大，d__越大__．由此也可测定玻璃的折射率． 2. “垂直视深”问题 如图所示，某物在水下H处，水面上人看到某物在深h处．设水的折射率n，由折射定律得n sin θ1＝sin θ2 当a很小，相当人垂直下看时，sin θ1≈tan θ1＝，sin θ2≈tan θ2＝，即n·＝，即__h＝H__． 如果从折射率为n的介质中，观察正上方距液面高为H的物体，同理可得h＝nH(h为视高). 　(2024·肇庆期末)如图所示，游泳池注水后池底的射灯S发出单色光从水中射向前后表面平行的玻璃侧壁，侧壁右侧为空气，该单色光在水、玻璃、空气中的折射率分别为n1、n2、n3(n2>n1>n3)，则光路可能是(　B　) A B C D 解析：依题意得，光线在水玻璃界面不会发生全反射，在玻璃空气界面可能会发生全反射，A错误；由A选项知光线在玻璃空气界面可能会发生全反射，B正确；假设水玻璃界面入射角为θ1，折射角为θ2，玻璃空气界面折射角为θ3，那么由折射定律得n1sin θ1＝n2sin θ2＝n3sin θ3，那么θ3>θ1>θ2，C、D错误． 类型3　光路控制问题 1. 平行玻璃砖、三棱镜、圆柱体或圆球可改变光的__传播方向__ 、控制光路． 2. 全反射棱镜改变光路的几种情况 入射方式 方式一 方式二 方式三 光路图 入射面 AB AC AB 全反射面 AC AB、BC AC 光线方向 改变角度 90° 180° 0°(发生侧移) 　(2024·山东菏泽期末)如图所示，ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，下列说法中正确的是(　D　) A. b光 ... ...