高中物理 模块要点回眸 第9点 解读几何光学的基本原理及应用素材 教科版选修3-4.doc_第1页
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第9点解读几何光学的基本原理及应用几何光学就是以光线为工具，研究光的传播规律解几何光学的题目，首先根据几何光学的基本原理画出光路图，然后利用几何关系找出相应的角、边关系几何光学研究的是光线传播的规律，主要包括五条基本规律(1)光的直线传播规律(2)光的反射定律光的反射定律可包括两点：反射光线跟入射光线、法线在同一平面内；反射光线、入射光线分居在法线两侧可记作：“三线共面，法(线)居中间”反射角等于入射角可见，对于一条确定的入射光线，反射光线是唯一的(3)光的折射定律折射光线在入射光线和法线决定的平面内；折射光线、入射光线分居法线两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比用公式表示为n，其中1为光线在真空中与法线的夹角，2为光线在介质中与法线的夹角(4)光的全反射规律发生全反射的临界条件是：由光密介质射向光疏介质；入射角临界角c.其中sin c.(5)光的可逆原理无论在反射、折射和直线传播中，光路都是可逆的对点例题如图1所示，一棱镜的截面为直角三角形abc，a30，斜边aba.棱镜材料的折射率为.在此截面所在的平面内，一条光线以45的入射角从ac边的中点m射入棱镜画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况)图1解题指导设入射角为1，折射角为2，由折射定律得n由已知条件及式得230如果入射光线在法线的右侧，光路图如图所示设出射点为f，由几何关系可得afa即出射点在ab边上离a点a的位置如果入射光线在法线的左侧，光路图如图所示设折射光线与ab的交点为d.由几何关系可知，d点的入射角60设全反射的临界角为c，则sin c由和已知条件得c45因此，光在d点发生全反射设此光线的出射点为e，由几何关系得deb90bda2afbedbsin 30联立式得bea即出射点在bc边上离b点a的位置答案见解题指导方法点评求解几何光学的题目首先要画出光路图，然后利用相应的公式结合几何知识分析线、角关系而光从光密介质射到光疏介质时，首先要判断是否发生了全反射如图2所示，置于空气中的一不透明容器中盛满某种透明液体，容器底部靠近器壁处有一竖直放置的6.0 cm长的线光源靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分将线光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可以看到线光源底端再将线光源沿同一方向移动8.0 cm，刚好可以看到其顶端求此液体的折射率n.图2答案1.25解析当线光源上某一点发出的光线射到未被遮光板遮住的液面上时，射到遮光边缘o的那条光线的入射角最小如图所示，若线光源底端在a点时，通过望远镜刚好可以看到此线光源底端，设过o点液面的法线为oo1，则aoo1其中为光线从此液体到空气的全反射临界角由折射定律有sin 同理，若线光源顶端在b1点时，通过望远镜刚好可以看到此线光源顶端，则b1oo1.
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