學習目標
02
預習導學
(一)課前閱讀:
單鏡頭反光相機簡稱單反相機,它用一塊放置在鏡頭與感光部件之間的透明平面鏡把來自鏡頭的圖象投射到對焦屏上.對焦屏上的圖象通過五棱鏡的反射進入人眼中.如圖為單反照相機取景器的示意圖,ABCDE為五棱鏡的一個截面,AB⊥BC,光線垂直AB射入,分別在CD和EA上發(fā)生全反射,且兩次反射的入射角相等,最后光線垂直BC射出,則該五棱鏡折射率的最小值是多少?
(二)基礎(chǔ)梳理
(三)預習作業(yè)
1.判斷題:
(1)只要入射角足夠大,就能發(fā)生全反射。( )
(2)已知介質(zhì)對某單色光的臨界角為C,則該介質(zhì)的折射率等于eq \f(1,sin C)。( )
(3)密度大的介質(zhì)一定是光密介質(zhì)。( )
2.如圖甲所示,為研究一半圓柱形透明新材料的光學性質(zhì),用激光由真空沿半圓柱體的徑向射入,入射光線與法線成θ角,由光學傳感器CD可以探測反射光的強度.實驗獲得從AB面反射回來的反射光的強度隨θ角變化的情況如圖乙所示.光在真空中的傳播速度為c,則該激光在這種透明新材料中( )
A.折射率為eq \f(\r(3),2)
B.傳播速度為eq \f(\r(3),2)c
C.θ=0°時,反射光強度為0
D.反射光的強度隨θ角的增大而增大
03
探究提升
環(huán)節(jié)一 全反射
思考:(多選)如圖所示是一玻璃球體,其半徑為R,O為球心,AB為水平直徑。M點是玻璃球的最高點,來自B點的光線BD從D點射出,出射光線平行于AB,已知∠ABD=30°,光在真空中的傳播速度為c,則( )
A.此玻璃的折射率為eq \r(3)
B.光線從B到D需用時eq \f(3R,c)
C.該玻璃球的臨界角應(yīng)小于45°
D.若增大∠ABD,光線不可能在DM段發(fā)生全反射現(xiàn)象
E.若減小∠ABD,從AD段射出的光線均平行于AB
環(huán)節(jié)二 全反射棱鏡
問題探究1:(多選)截面為等腰直角三角形的三棱鏡如圖甲所示,DE為嵌在三棱鏡內(nèi)部緊貼BB′C′C面的線狀單色可見光光源,DE與三棱鏡的ABC面垂直,D位于線段BC的中點,圖乙為圖甲中ABC面的正視圖,三棱鏡對該單色光的折射率為eq \r(2),只考慮由DE直接射向側(cè)面AA′C′C的光線.下列說法正確的是( )
A.光從AA′C′C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的eq \f(1,2)
B.光從AA′C′C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的eq \f(2,3)
C.若DE發(fā)出的單色光頻率變小,AA′C′C面有光出射的區(qū)域面積將增大
D.若DE發(fā)出的單色光頻率變小,AA′C′C面有光出射的區(qū)域面積將減小
環(huán)節(jié)三 光導纖維
問題探究2:導光管采光系統(tǒng)是一套采集天然光,并經(jīng)管道傳輸?shù)绞覂?nèi)的采光系統(tǒng),如圖為過裝置中心軸線的截面。上面部分是收集陽光的半徑為R的某種均勻透明材料的半球形采光球,O為球心,下面部分是內(nèi)側(cè)涂有反光涂層的導光管,MN為兩部分的分界面,M、N為球面兩點。若一束平行MN且與MN相距h=eq \f(\r(3),2)R的細光束從空氣入射到采光球表面時,經(jīng)折射綠光恰好照射到N點。則( )
A.綠光在采光球中的傳播速度為eq \f(\r(3),2)c
B.紅光一定能從N點上方射出
C.紫光有可能直接折射經(jīng)過O點
D.要使光束在導光管中發(fā)生全反射,涂層折射率應(yīng)小于管壁折射率
問題探究3:如圖所示,光導纖維由內(nèi)芯和包層兩個同心圓柱體組成,其中心部分是內(nèi)芯,內(nèi)芯以外的部分為包層,光從一端進入,從另一端射出,下列說法正確的是( )
A.內(nèi)芯的折射率大于包層的折射率
B.內(nèi)芯的折射率小于包層的折射率
C.不同頻率的可見光從同一根光導纖維的一端傳輸?shù)搅硪欢怂玫臅r間相同
D.若紫光以如圖所示角度入射時,恰能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射,則改用紅光以同樣角度入射時,也能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射
04
體系構(gòu)建
光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)---全反射---臨界角
05
記憶清單
一、全反射
★學習聚焦:
1.求解光的折射、全反射問題的四點提醒
(1)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對而言的。同一種介質(zhì),相對于其他不同的介質(zhì),可能是光密介質(zhì),也可能是光疏介質(zhì)。
(2)如果光線從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì),則無論入射角多大,都不會發(fā)生全反射現(xiàn)象。
(3)光的反射和全反射現(xiàn)象,均遵循光的反射定律,光路均是可逆的。
(4)當光射到兩種介質(zhì)的界面上時,往往同時發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象,但在全反射現(xiàn)象中,只發(fā)生反射,不發(fā)生折射。
2.求解全反射現(xiàn)象中光的傳播時間的注意事項
(1)在全反射現(xiàn)象中,光在同種均勻介質(zhì)中的傳播速度不發(fā)生變化,即v=eq \f(c,n)。
(2)在全反射現(xiàn)象中,光的傳播路程應(yīng)結(jié)合光路圖與幾何關(guān)系進行確定。
(3)利用t=eq \f(s,v)求解光的傳播時間。
二、全反射棱鏡
★學習聚焦:垂直于界面射入,垂直于界面射出。
三、光導纖維
★學習聚焦:兩端進出,中途全反射。
0601
強化訓練
1、(多選)關(guān)于全反射,下列說法中正確的是( )
A.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時可能發(fā)生全反射
B.光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時可能發(fā)生全反射
C.光從折射率大的介質(zhì)射向折射率小的介質(zhì)時可能發(fā)生全反射
D.光從其傳播速度大的介質(zhì)射向其傳播速度小的介質(zhì)時可能發(fā)生全反射
2、如圖,一半徑為R的玻璃半球,O點是半球的球心,虛線OO′表示光軸(過球心O與半球底面垂直的直線).已知玻璃的折射率為1.5.現(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上,有些光線能從球面射出(不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線).求:
(1)從球面射出的光線對應(yīng)的入射光線到光軸距離的最大值;
(2)距光軸eq \f(R,3)的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點到O點的距離.
3、如圖所示,截面為半圓形的玻璃磚的半徑為R,一束單色平行光向右垂直直面射向玻璃磚,在玻璃磚右側(cè)可看到圓弧面上有三分之二的區(qū)域被照亮.已知光在真空中的速度為c,求:
(1)該玻璃磚對此單色光的折射率;
(2)自不同點入射的光在玻璃磚中的傳播時間不同,計算得出最短傳播時間(不考慮光在玻璃磚內(nèi)的多次反射).
4、直角棱鏡的折射率n=1.5,其橫截面如圖所示,圖中∠C=90°,∠A=30°.截面內(nèi)一細束與BC邊平行的光線,從棱鏡AB邊上的D點射入,經(jīng)折射后射到BC邊上.
(1)光線在BC邊上是否會發(fā)生全反射?說明理由;
(2)不考慮多次反射,求從AC邊射出的光線與最初的入射光線夾角的正弦值.
5、如圖是某種玻璃材料制成的空心圓柱體的截面圖,玻璃圓柱體的半徑為2R,空心部分是半徑為R的圓,兩圓同心。一束單色光(平行于截面)從圓柱體外表面上的A點以入射角i射入玻璃材料中,光束經(jīng)折射后恰好與內(nèi)圓面相切于B點。已知該玻璃材料對此單色光的折射率為eq \r(2)。
(1)求入射角i;
(2)欲使該光束從A點入射后,恰好在內(nèi)圓面上發(fā)生全反射,則入射角i′是多少?
6、打磨某剖面如圖所示的寶石時,必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切磨在θ1θ2,光線會從OQ邊射出
C.若θ

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2 全反射

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