《高中物理 模塊要點(diǎn)回眸 第14點(diǎn) 分析全反射、臨界角問(wèn)題的思路素材 滬科版選修3-4（通用）》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《高中物理 模塊要點(diǎn)回眸 第14點(diǎn) 分析全反射、臨界角問(wèn)題的思路素材 滬科版選修3-4（通用）（3頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第14點(diǎn) 分析全反射、臨界角問(wèn)題的思路
分析光的全反射、臨界角問(wèn)題的一般思路：
1．畫(huà)出恰好發(fā)生全反射的光路圖．
2．利用幾何知識(shí)分析邊、角關(guān)系，找出臨界角．
3．以剛好發(fā)生全反射的光線(xiàn)為比較對(duì)象來(lái)判斷光線(xiàn)是否發(fā)生全反射，從而畫(huà)出其他光線(xiàn)的光路圖．
對(duì)點(diǎn)例題 半徑為R的半圓柱形玻璃，橫截面如圖1所示，O為圓心，已知玻璃的折射率為，當(dāng)光由玻璃射向空氣時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角為45°.一束與MN平面成45°角的平行光射到玻璃的半圓柱面上，經(jīng)玻璃折射后，有部分光能從MN平面上射出，求能從MN平面射出的光束的寬度為多少？
圖1
解題指導(dǎo) 如圖所示，過(guò)O點(diǎn)作與MN成45°角的半
2、徑，沿該半徑方向入射的光線(xiàn)AO，剛好與圓柱面垂直，不發(fā)生折射，沿直線(xiàn)射到O點(diǎn)，它與過(guò)O點(diǎn)的法線(xiàn)夾角剛好等于臨界角45°.故AO是剛好能發(fā)生全反射的臨界光線(xiàn)．在O點(diǎn)的左側(cè)，如光線(xiàn)BC，它在圓柱面上要發(fā)生折射，入射到MN上時(shí)的入射角要大于45°，肯定能發(fā)生全反射．故在MO之間不會(huì)有光線(xiàn)射出．在AO右側(cè)的光線(xiàn)，經(jīng)圓柱面折射，射到ON之間的入射角小于45°，因此能從ON面射出．其右邊界應(yīng)是和圓柱面相切的光線(xiàn)．該光線(xiàn)與圓柱面的切點(diǎn)剛好在O′處，設(shè)入射角為i，折射角為r.由n＝，得：sin r＝，當(dāng)i趨近于90°時(shí)，r≈45°，即圖中r＝45°.O′E⊥ON，所以射出光線(xiàn)在MN上的寬度OE＝Rsin 45
3、°＝R.
答案 R
技巧點(diǎn)撥 求光線(xiàn)照射的范圍時(shí)，關(guān)鍵是如何找出邊界光線(xiàn)，如果發(fā)生全反射，剛能發(fā)生全反射時(shí)的臨界光線(xiàn)就是一個(gè)邊界光線(xiàn)，而另一光線(xiàn)要通過(guò)分析找出．
1．如圖2所示是一個(gè)圓柱體棱鏡的截面圖，圖中E、F、G、H將半徑OM分成5等份，虛線(xiàn)EF1、FF1、GG1、HH1平行于半徑ON，ON邊可吸收到達(dá)其上的所有光線(xiàn)．已知該棱鏡的折射率n＝，若平行光束垂直入射并覆蓋OM，則光線(xiàn)( )
圖2
A．不能從圓弧NF1射出
B．只能從圓弧NG1射出
C．能從圓弧G1H1射出
D．能從圓弧H1M射出
答案 B
解析 由該棱鏡的折射率為n＝可知其臨界角C滿(mǎn)足：
sin
4、C＝＝，由圖中的幾何關(guān)系可求出GG1右邊的入射光線(xiàn)全部發(fā)生全反射，其左邊的光線(xiàn)沒(méi)有發(fā)生全反射．所以光線(xiàn)只能從圓弧NG1射出．
2．潛水員在水深為h的地方向水面觀望時(shí)，發(fā)現(xiàn)整個(gè)天空及遠(yuǎn)處地面的景物均呈現(xiàn)在水面處的圓形區(qū)域內(nèi)，已知水的臨界角為θ，則所觀察到的圓形半徑為( )
A．htan θ B．hsin θ
C. D.
答案 A
解析 如圖所示，水面上景物發(fā)出的光線(xiàn)經(jīng)水面折射后均在頂角為2θ的圓錐里，人的眼睛處在圓錐的頂點(diǎn)處，而最遠(yuǎn)處的景物進(jìn)入眼睛的光線(xiàn)幾乎是緊貼水面，其入射角接近90°，折射角為θ.因此，人看到的景物呈現(xiàn)在人眼上方以O(shè)點(diǎn)為圓心、半徑為r的水面區(qū)域內(nèi)，由圖可知r＝htan θ.
高中物理 模塊要點(diǎn)回眸 第14點(diǎn) 分析全反射、臨界角問(wèn)題的思路素材 滬科版選修3-4（通用）
