4.1.2 折射定律的应用 课件（共38张PPT）2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册
文档属性
| 名称 | 4.1.2 折射定律的应用 课件（共38张PPT）2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 74.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-06-28 20:16:20 | ||
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文档简介
(共38张PPT)
折射定律的应用
1（2018全国卷1）. 如图，ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为_____。若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射射角______（“小于”“等于”或“大于”）60°。
几何光学题目的特点
1 知识点单一，解法单一：折射定律
2 注意事项：分界面、法线、入射角、折射角、折射率
3难点：光路图
解：
2（2019全国卷1）如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m．距水面4 m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°（取sin53°=0.8）．已知水的折射率为
（1）求桅杆到P点的水平距离；
（2）船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，求船行驶的距离．
解：（1）由折射定律得：
解：（2）由折射定律得：
3（2013海南卷）如图所示，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A=30°，AC平行于光屏MN，与光屏的距离为L，棱镜对红光的折射率为n1，对紫光的折射率为n2。一束很细的白光由棱镜的侧面AB垂直射入，直接到达AC面并射出。画出光路示意图，并标出红光和紫光射在光屏上的位置，求红光和紫光在光屏上的位置之间的距离。
A
B
C
M
N
解：对红光
对紫光
4（2017江苏卷）人的眼球可简化为如图所示的模型，折射率相同、半径不同的两个球体共轴，平行光束宽度为D，对称地沿轴线方向射入半径为R的小球，会聚在轴线上的P点．取球体的折射率为，且，求光线的会聚角α．（示意图未按比例画出）
解：
5（2018全国卷3）如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上。D位于AB边上，过D点做AC边的垂线交AC于F。该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察。恰好可以看到小标记的像；过O点做AB边的垂线交直线DF于E；DE=2 cm，EF=1 cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射)
如果无法证明猜想怎么办？
1 先假设猜想成立，计算相关角度长度，检查有无问题，如果没有问题，就可以认为猜想正确（有风险，需谨慎）
2 时间允许，证明猜想成立
解：由几何关系得：
解：由几何关系得：
6（2017全国卷1）如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高位2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行（不考虑多次反射）。求该玻璃的折射率。
解的存在性和唯一性
解：由几何关系得：
入射角是
由正弦定理得：
唯一性的证明：
代入上式得：
（
（
解得：
解得：（舍）
7（2017全国卷2）一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率。
解：
对光线1：
对光线2：
解得：
8（2016全国卷3）如图所示，玻璃球冠的折射率为，其底面镀银，底面半径是球半径的倍；在过球心O且垂直于底面的平面（纸面）内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点。求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。
解：
由几何关系可知：为等边三角形，入射角等于
由折射定律得：
解得：
由几何关系可知：在底面上入射角为
解得：
这说明底面的反射光线经过球心
光线的偏角为
9（2008全国卷2）．一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是（ ）
A.红光以的入射角入射
B.红光以的入射角入射
C.紫光以的入射角入射
D.紫光以的入射角入射
9（2008全国卷2）．一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是（ ）
A.红光以的入射角入射
B.红光以的入射角入射
C.紫光以的入射角入射
D.紫光以的入射角入射
入射角一定，折射率增大， 减小，增大，排除AB。
讨论（1）
解：
（2）折射率一定，入射角增大， 增大，
两边同时对求导
入射角增大，增大，
排除C，最终答案为D
谢谢观看
折射定律的应用
1（2018全国卷1）. 如图，ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为_____。若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射射角______（“小于”“等于”或“大于”）60°。
几何光学题目的特点
1 知识点单一，解法单一：折射定律
2 注意事项：分界面、法线、入射角、折射角、折射率
3难点：光路图
解：
2（2019全国卷1）如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m．距水面4 m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°（取sin53°=0.8）．已知水的折射率为
（1）求桅杆到P点的水平距离；
（2）船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，求船行驶的距离．
解：（1）由折射定律得：
解：（2）由折射定律得：
3（2013海南卷）如图所示，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A=30°，AC平行于光屏MN，与光屏的距离为L，棱镜对红光的折射率为n1，对紫光的折射率为n2。一束很细的白光由棱镜的侧面AB垂直射入，直接到达AC面并射出。画出光路示意图，并标出红光和紫光射在光屏上的位置，求红光和紫光在光屏上的位置之间的距离。
A
B
C
M
N
解：对红光
对紫光
4（2017江苏卷）人的眼球可简化为如图所示的模型，折射率相同、半径不同的两个球体共轴，平行光束宽度为D，对称地沿轴线方向射入半径为R的小球，会聚在轴线上的P点．取球体的折射率为，且，求光线的会聚角α．（示意图未按比例画出）
解：
5（2018全国卷3）如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上。D位于AB边上，过D点做AC边的垂线交AC于F。该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察。恰好可以看到小标记的像；过O点做AB边的垂线交直线DF于E；DE=2 cm，EF=1 cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射)
如果无法证明猜想怎么办？
1 先假设猜想成立，计算相关角度长度，检查有无问题，如果没有问题，就可以认为猜想正确（有风险，需谨慎）
2 时间允许，证明猜想成立
解：由几何关系得：
解：由几何关系得：
6（2017全国卷1）如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高位2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行（不考虑多次反射）。求该玻璃的折射率。
解的存在性和唯一性
解：由几何关系得：
入射角是
由正弦定理得：
唯一性的证明：
代入上式得：
（
（
解得：
解得：（舍）
7（2017全国卷2）一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率。
解：
对光线1：
对光线2：
解得：
8（2016全国卷3）如图所示，玻璃球冠的折射率为，其底面镀银，底面半径是球半径的倍；在过球心O且垂直于底面的平面（纸面）内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点。求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。
解：
由几何关系可知：为等边三角形，入射角等于
由折射定律得：
解得：
由几何关系可知：在底面上入射角为
解得：
这说明底面的反射光线经过球心
光线的偏角为
9（2008全国卷2）．一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是（ ）
A.红光以的入射角入射
B.红光以的入射角入射
C.紫光以的入射角入射
D.紫光以的入射角入射
9（2008全国卷2）．一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是（ ）
A.红光以的入射角入射
B.红光以的入射角入射
C.紫光以的入射角入射
D.紫光以的入射角入射
入射角一定，折射率增大， 减小，增大，排除AB。
讨论（1）
解：
（2）折射率一定，入射角增大， 增大，
两边同时对求导
入射角增大，增大，
排除C，最终答案为D
谢谢观看