高考總復(fù)習(xí)物理隨堂課件與課后習(xí)題第十三章光學(xué)電磁波相對(duì)論研專項(xiàng)素養(yǎng)提升

高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI研專項(xiàng)素養(yǎng)提升第十三章2023典型物理模型指導(dǎo)突破:平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的控制模型【模型概述】平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的控制特點(diǎn)項(xiàng)目平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形的三棱鏡橫截面是圓【案例探究】如圖所示,三棱鏡ABC的橫截面為等腰直角三角形,底邊AB水平,右側(cè)的光屏MN豎直。一條單色光線自AC邊上的D點(diǎn)水平射向三棱鏡,此光線進(jìn)入三棱鏡后首先到達(dá)底邊AB,棱鏡材料對(duì)該光線的折射率為

。光線進(jìn)入三棱鏡后,僅考慮在各界面上的第一次反射或折射,對(duì)此以下說(shuō)法正確的是(

)A.光線到達(dá)AB邊時(shí)會(huì)有部分能量射出三棱鏡B.光線到達(dá)BC邊時(shí)發(fā)生全反射C.光線自BC面射出三棱鏡后水平射向光屏MND.光線自BC面射出三棱鏡后斜向上射向光屏MN答案

C解析

畫(huà)出光路圖如圖所示,由題意可知,光從AC邊射入三棱鏡的入射角為45°,由公式得折射角為30°,由幾何關(guān)系得∠DIH=15°,則光在AB邊上的入射角為75°,由于

,即臨界角為45°,所以光線到達(dá)AB邊時(shí)發(fā)生全反射,故A錯(cuò)誤;由幾何關(guān)系得,光線在BC邊的入射角為30°,小于臨界角45°,光線到達(dá)BC邊時(shí)不會(huì)發(fā)生全反射,故B錯(cuò)誤;光線在BC邊的入射角為30°,由折射定律可得

,得θ=45°,即光線自BC面射出三棱鏡的折射角為45°,則光線自BC面射出三棱鏡后水平射向光屏MN,故C正確,D錯(cuò)誤。素養(yǎng)點(diǎn)撥

不管什么形狀的玻璃磚,研究光線在里面?zhèn)鞑サ墓饴窌r(shí),先畫(huà)出過(guò)入射點(diǎn)的法線,找出入射角,根據(jù)折射定律求出折射角,畫(huà)出折射光線,再畫(huà)出光線到達(dá)另一個(gè)界面入射點(diǎn)的法線,根據(jù)幾何關(guān)系求出入射角,判斷光線在該界面上是否發(fā)生全反射,依次類推,直到光線從介質(zhì)射出。【創(chuàng)新訓(xùn)練】1.反光膜是一種廣泛用于道路交通標(biāo)志的材料,基本結(jié)構(gòu)如圖所示。光照射到反光膜的玻璃珠上時(shí),經(jīng)折射后射到反射層反射,最終平行于原入射方向反向射出玻璃珠。玻璃珠是半徑為R的均勻球體,AB是入射光線,其出射光線與光線AB的間距為

R。(1)請(qǐng)作出光線AB從射入到射出玻璃珠的完整光路圖(忽略入射時(shí)和出射時(shí)的反射)。(2)求玻璃珠的折射率n。

2.(2021河北張家口一模)如圖所示,一半徑為R的透明球體置于真空中,MN是一條通過(guò)透明球體球心的直線,一單色細(xì)光束AB平行于MN射向球體,B為入射點(diǎn),且?jiàn)A角∠BOM=60°,CD為出射光線,CD與MN夾角α=30°,已知光在真空中的傳播速度為c,求:

(1)透明球體材料對(duì)該單色細(xì)光束的折射率;(2)該單色細(xì)光束從B點(diǎn)傳播到C點(diǎn)的時(shí)間。