2013版物理全程复习方略配套课件(沪科版)：选修3-4.2.1光的折射 全反射.ppt

设光穿越球体的时间为t 则t= ⑩(1分) 由⑧⑨⑩得t= (1分) 答案：(1)60° (2) 【总结提升】光的折射问题的规范求解 1.一般解题步骤 (1)根据题意准确作出光路图，注意作准法线. (2)利用数学知识找到入射角或折射角. (3)利用折射定律列方程. 2.应注意的三点问题 (1)根据折射定律和入射光线画出折射光线，找到入射角和折 射角，要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线 的夹角. (2)应用公式n= 时，一定要确定准哪个角在分子上，哪 个角在分母上. (3)注意在折射现象中，光路是可逆的. 光的折射、全反射的综合应用 【例证2】(2012·琼海模拟)如图所示，用折射率n= 的玻璃 做成内径为R、外径为R′= R的半球形空心球壳，一束平行 光射向此半球的外表面，与中心对称轴OO′平行，试求： (1)球壳内部有光线射出的区域； (2)要使球壳内部没有光线射出，至少用多大的遮光板，如何放置才行？ 【解题指南】解答本题时应注意以下三点： (1)找出边界光线，作出法线. (2)由临界角公式求光在内球面上的临界角. (3)由折射定律和数学知识求对应角度. 【自主解答】(1)设光线a′a射入外球面， 沿ab方向射向内球面，刚好发生全反射， 则sinC= .所以C=45° 在△Oab中，Oa= R，Ob=R 所以 即θ2=30°， 则∠θ=C-θ2=45°-30°=15° 又∠O′Oa=θ1，由 =n，得 sinθ1=nsinθ2= ，所以θ1=45° 即∠O′Ob=θ1+θ=45°+15°=60° 当射向外球面的入射光线的入射角小于θ1=45°时，这些光线 都会射出内球面.因此，以OO′为中心线，O为顶点，顶角为 120°的圆锥球壳内有光线射出. (2)由图中可知，h=R′sinθ1= R· =R，所以，至少用一 个半径为R的圆形遮光板，圆心过OO′轴并垂直该轴放置，才可 以挡住射出球壳的全部光线，这时球壳内部将没有光线射出. 答案：(1)以OO′为中心线，O为顶点，顶角为120°的圆锥球壳 内部有光线射出. (2)至少用一个半径为R的圆形遮光板，圆心过OO′轴并垂直该 轴放置. 【总结提升】解答全反射类问题的技巧 解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：一是光必须从光密介质射入光疏介质，二是入射角大于或等于临界角.利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更有利于问题的分析. 光的色散问题 【例证3】abc为一全反射棱镜，它的主 截面是等腰直角三角形，如图所示.一束 白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生 全反射，若光线入射点O的位置保持不变，改变光线的入射方向(不考虑自bc面反射的光线)则： (1)使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则哪种色光首先射出？ (2)使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，哪种色光首先射出ab面？ 【解题指南】分析该题时应注意以下四点： (1)明确各种色光折射率的大小关系. (2)比较白光转动时各色光折射角的大小. (3)明确各色光在ab面上入射角变化. (4)根据临界角大小作出判断. 【自主解答】(1)白光垂直入射ac面后 直射到ab面，入射角为45°，发生全 反射说明棱镜的临界角 C≤45°，这 是对从红光到紫光的所有色光说的.当 入射光顺时针偏转时，在ac面上发生色散，不同色光折射不 同，红光偏折最小，紫光偏折最大，如图所示，射到ab面上时红光入射角最小，紫光入射角最大，但它们都小于45°.另一方面，棱镜对红光的临界角比紫光的临界角大.因此，入射光顺时针逐渐偏转时，在ab面上红光的入射角将首先小于临界角而射出ab面. (2)如果入射光逆时针偏转，则经ab面 上的红光、紫光的入射角都大于45°， 如图所示都发生全反射而不可能从ab面 射出. 答案：(1)红光 (2)没有色光射出ab面 【总结提升】解答本题的关键是明确白光是复色光，白光从真空进入介质时，在界面处发生折射，不同色光由于折射率不同，故折射角不同.根据折射率公式分析不同色光折射角的大小关系.由临界角公式比较不同色光临界角的大小关系.作出不同情形下的光路图也是解题的关键.对本题易犯错误具体分析如下： 没有根据临界角公式sinC= 比较出 不同色光在ab面上发生全反射的临界 角的大小关系导致错解.由不同色光折 射率的大小关系，可以知道不同色光 临界角的大小关系为C紫C靛C蓝C绿C黄C橙C红 比较不同色光临界角的大小关系时产生错误. 弄不清介质对