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1、第第十十三三章章章章末末复复习习方方案案与与全全优优评评估估专题专题迁移迁移发散发散 专题一专题一专题二专题二检测检测发现发现闯关闯关 在几何光学中的光学器材是由透明介质制成的长方体、在几何光学中的光学器材是由透明介质制成的长方体、球体或圆柱体,当光线从空气中射到这些透明体的表面时,球体或圆柱体,当光线从空气中射到这些透明体的表面时,光线经过折射进入透明体,然后再发生其他的光学现象。光线经过折射进入透明体,然后再发生其他的光学现象。解这类问题常用到的光学知识主要是反射定律、折射定律、解这类问题常用到的光学知识主要是反射定律、折射定律、全反射等,同时还要借助于光学器材的特殊界面,利用数全反射等,
2、同时还要借助于光学器材的特殊界面,利用数学中的几何知识共同解决问题。常见的有以下几种:学中的几何知识共同解决问题。常见的有以下几种: 1棱镜对光有偏折作用棱镜对光有偏折作用 一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。入射光线经三一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。入射光线经三棱镜两次折射后,射出方向与入射方向相比,向底边偏折棱镜两次折射后,射出方向与入射方向相比,向底边偏折(若若棱镜的折射率比棱镜外介质的折射率小,则结论相反棱镜的折射率比棱镜外介质的折射率小,则结论相反)。由于各种色光的折射率不同,因此一束白光经三棱镜折射后由于各种色光的折射率不同,因此一束白光经三棱镜折射后发生色散现象发生色散现象
3、(红光偏折最小,紫光偏折最大红光偏折最小,紫光偏折最大)。 2全反射棱镜全反射棱镜 横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。选择适横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。选择适当的入射点可以使入射光线经过全反射棱镜的作用后偏转当的入射点可以使入射光线经过全反射棱镜的作用后偏转90或或180,如图,如图131所示。所示。 要特别注意两种用法中光线在哪个要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射。表面发生全反射。图图131 3玻璃砖玻璃砖 所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱镜。当光线从所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱镜。当光线从上表面入射,从下表面射出时,其特点是:上表面入射,从下表面射出时,
4、其特点是: (1)射出光线和入射光线平行;射出光线和入射光线平行; (2)各种色光在第一次入射后就发生色散;各种色光在第一次入射后就发生色散; (3)射出光线的侧移与折射率、入射角及玻璃砖的厚射出光线的侧移与折射率、入射角及玻璃砖的厚度有关;度有关; (4)可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。 例证例证1如图如图132所示,某三棱镜的截面是一直所示,某三棱镜的截面是一直角三角形,棱镜材料的折射率为角三角形,棱镜材料的折射率为n,底面,底面BC涂黑,入射涂黑,入射光沿平行于底面光沿平行于底面BC的方向射向的方向射向AB面,经面,经AB和和AC折射后折射后射出。为了使上述入
5、射光线能从射出。为了使上述入射光线能从AC面射出,求折射率面射出,求折射率n的取值范围。的取值范围。图图1321成像法成像法原理:利用水面的反射成像和水面的折射成像。原理:利用水面的反射成像和水面的折射成像。图图133 2插针法插针法 原理:利用光的折射定律。原理:利用光的折射定律。 方法:如图方法:如图134所示,取一方木板,在所示,取一方木板,在板上画出互相垂直的两条线板上画出互相垂直的两条线AB、MN,从它,从它们的交点们的交点O处画直线处画直线OP(使使PON45),在,在直线直线OP上上P、Q两点竖直插两枚大头针。把木板竖直插入水两点竖直插两枚大头针。把木板竖直插入水中,使中,使AB
6、与水面相平,与水面相平,MN与水面垂直。在水面上观察,与水面垂直。在水面上观察,调整视线使调整视线使P的像被的像被Q的像挡住,再在木板的像挡住,再在木板S、T处各插一枚处各插一枚大头针,使大头针,使S挡住挡住Q、P的像,的像,T挡住挡住S及及Q、P的像。从水中的像。从水中取出木板,画出直线取出木板,画出直线ST,量出图中的角,量出图中的角i、r,则水的折射率,则水的折射率nsin i/sin r。图图134 3视深法视深法 原理:利用视深公式原理:利用视深公式hh/n。 方法:在一盛水的烧杯底部放一粒绿豆,方法:在一盛水的烧杯底部放一粒绿豆,在水面上方吊一根针,如图在水面上方吊一根针,如图13
7、5所示。调节所示。调节针的位置,直到针尖在水中的像与看到的绿针的位置,直到针尖在水中的像与看到的绿豆重合,测出针尖距水面距离即为杯中水的豆重合,测出针尖距水面距离即为杯中水的视深视深h,再测出水的实际深度,再测出水的实际深度h,则水的折,则水的折射率射率nh/h。图图135图图136 例证例证2如图如图137所示,在水面上放置一个足够大所示,在水面上放置一个足够大的遮光板,板上有一个半径为的遮光板,板上有一个半径为r的圆孔,圆心的正上方的圆孔,圆心的正上方h处处放一个点光源放一个点光源S,在水面下深,在水面下深H处的底部形成半径为处的底部形成半径为R的的圆形光亮区域圆形光亮区域(图中未画出图中未画出)。测得。测得r8 cm,h6 cm,H24 cm,R26 cm,求水的折射率。,求水的折射率。图图137