高考解析



  近几年高考考查的重点是:折射角的计算和光路图。在上海考题中,光在棱镜中的光路和折射角的计算考查的较多,学习时要加以重视。

例1、一辆实验小车可沿水平地面(图中纸面)上的长直轨道匀速向右运动。有一台发出细光束的激光器装在小转台M上,到轨道的距离MN为m,如图1所示,转台匀速转动,使激光束在水平面内扫描,扫描一周的时间为T=60s,光束转动方向如图1中箭头所示,当光束与MN的夹角为45°时,光束正好射到小车上,如果再经过s光束又射到小车上,则小车的速度为多少?(结果保留二位有效数字)

解析:

  在内光束转过角度为

  

  如图2所示,有两种可能

(1)光束照射小车时,小车正在接近N点,内光束与MN的夹角从45°变为,小车走过,速度应为

  由图可知

  由②③两式并代入数值,得m/s ④

(2)光束照射小车时,小车正在远离N点,内光束与MN的夹角从45°变为,小车走过,速度应为

  由图可知

  由⑤⑥两式并代入数值,得m/s。

  所以(1)当光束照射小车时,小车正在接近N点,这时小车的速度应为1.7m/s。

    (2)当光束照射小车时,小车正远离N点,这时小车的速度应为2.9m/s。

例2、如图所示,光源S发出的光经狭缝进入折射率为的半圆形玻璃砖M,求M绕圆心O在纸面内缓慢地沿逆时针方向旋转时,有( )

A.光线OA与法线间夹角逐渐增大

B.光线OB的强度逐渐减弱

C.光线OA的强度逐渐减弱

D.若i≥45°时,光线OA消失

解答:

  

  因光源S发出的光经狭缝沿半径方向射入玻璃的圆面,故不改变传播方向,射至圆心O时,若入射角i小于临界角C时,有折射光线OA和反射光线OB同时存在,随着圆柱面的不断旋转,入射角i不断增大,这时反射光不断增强,而折射光不断减弱,当i=45°时,折射光线完全消失,全部光线在玻璃砖的圆心O处反射回来。故A、C、D正确。

例3、为了观察门外情况,有人在门上开一小圆孔,将一块圆柱形玻璃嵌入其中,圆柱体轴线与门面垂直,如图所示,从圆柱底面中心看出去,可以看到门外入射光线与轴线间的最大夹角称做视场角。已知该玻璃的折射率为n ,圆柱长为L,底面半径为r,则视场角是( )

A.          B.

C.          D.

解析:

  光路如图:

  

例4、如图所示,两块同样的玻璃直角三棱镜ABC,两者的AC面是平行放置的,在它们之间是未知透明介质,一单色细光束O垂直于AB面入射,在图示的出射光线中( )

A.1、2、3(彼此平行)中的任一条都有可能

B.4、5、6(彼此平行)中的任一条都有可能

C.7、8、9(彼此平行)中的任一条都有可能

D.只能是4、6中的某一条

解答:

  光束O垂直射到AB面上后,沿原方向进入三棱镜,斜射到两面平行的所夹介质上。通过两面平行的介质后,射出光的方向一定与入射光O平行。故出射光线只能是4、5、6中的某一条。所以选项B正确。

  设两三棱镜的折射率为n1,所夹未知数介质的折射率为n2。若n1﹤n2。,出射光线为4。若n1=n2,出射光线为5,若n1﹥n2,出射光线为6。

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