物理选修3-4本章整合第十三章光含解析

学必求其心得，业必贵于专精本章整合知识建构专题应用专题一光的反射、折射和全反射综合问题解析光照射到两种介质的界面上时会发生反射和折射.入射角和反射角、入射角和折射角的关系分别遵守反射定律和折射定律.当光从光密介质射入光疏介质时，若入射角等于也许大于临界角会发生全学必求其心得，业必贵于专精反射现象。有关以上内容的综合问题的解题思路是:(1)画出正确的光路图。(2）找出入射角、反射角和折射角的关系.(3）利用折射定律求解问题，若涉及全反射问题第一找出临界角C，再经过反射定律和几何关系求解。【专题训练1】以下列图,三角形ABC是由折射率为的某种透明物质制成的直角三棱镜的横截面(O为AB的中点),∠A=30°。一束光辉在纸面内从O点射入棱镜，光辉与AB面间的夹角为α。若不考虑光辉在AB和BC面上的反射，则：（1)若α=45°,请作出光路图并注明相应角度。(2）要使射入O点的光辉能从AC面射出，夹角（α0°＜α＜90°)应满足什么条件?结果可用反三角函数表示.专题二利用全反射测量介质的折射率全反射现象应用很多，像全反射棱镜等，本专题重视在发生全反射的临界条件，并在该条件下的应用——测定水的折射率。学必求其心得，业必贵于专精【专题训练2】在一个圆形轻木塞的中心插上一根大头针，然后把它倒放在水面上,调治针插入的深度,使观察者不论在什么地址都恰好不能够看到水面下的大头针，如图,量出针露出的长度为d，木塞的半径为r，求水的折射率.专题三光的颠簸性干涉和衍射是波特有的现象，光的干涉现象和衍射现象的接踵出现，证了然光的颠簸性，同时又在电磁理论逐渐成熟的前提下，发展了光的电磁学说，光是电磁波.涉及的物理量有波速、波长、频率和周期.【专题训练3】红光在水中的波长与绿光在真空中的波长相等,14水对红光的折射率为错误!,红光的频率为4.0×10Hz,求绿光在真空中的波长和频率.答案：专题训练1解析：(1)光辉射向AB面的入射角θ＝45°，1由折射定律有错误!＝错误!，解得θ2＝30°，设该透明物质的临界角为C，则sinC＝错误!,解得C＝45°，光辉射向AC面的入射角θ3＝90°－θ2＝60°＞C，故发生全反学必求其心得，业必贵于专精射。而θ4＝θ3,故反射光辉垂直于BC面从棱镜射出,光路图以下列图。(2）由几何关系可知，射向AC面的光辉恰好发生全反射时θ′2＝15°，设此时α＝α，则有错误!＝错误!1解得α1＝90°－arcsin(错误!sin15°)当α角为90°时，射向AC的光辉入射角为30°,不会发生全反射，故要使射入O点的光辉能从AC面射出,夹角α应满足90°－arcsin(2sin15°)＜α＜90°。答案：见解析专题训练2解析:产生全反射的条件有两条：（1）光从光密介质射向光疏介质;（2)入射角θ1大于或等于临界角C。当光从某种物质射向真空(或空气）时，其临界角C为：sinC＝错误!，C＝arcsin错误!（n为介质对光的折射率)，如图，当A发出的光到达B点时恰以临界角C入射,因此sinC＝错误!。在△AOB中：tanC＝错误!，而tanC＝错误!＝错误!,由此求得n＝错误!.答案：错误!专题训练3解析：依照光在真空中有c＝λ0f，知红光在真空中学必求其心得，业必贵于专精－6的波长λ0红＝错误!＝错误!m＝错误!×10mc光在介质中有v＝λf，且v＝n，得红光在水中的波长λ红＝错误!＝错误!＝错误!＝错误!m9－6＝16×10m依照题设，知绿光在真空中的波长9λ绿－