資源簡介

章末核心素養提升
題型一　全反射棱鏡
全反射棱鏡利用光的全反射改變光的方向，如圖所示(甲圖中光的方向改變90°，乙圖中光的方向改變180°)，由sin ic＝和ic≤45°知，n≥。
1.(2024·江蘇揚州高二期末)如圖甲所示，自行車尾燈在夜晚被燈光照射時特別明亮。尾燈結構簡化為截面為等腰直角三角形的三棱鏡，如圖乙所示，AB邊長為2L，AD距離為L，一束單色光從D點垂直于AC面入射，恰好在AB面上發生全反射，已知光速為c。求：
(1)三棱鏡的折射率；
(2)光在三棱鏡中的傳播時間。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
題型二　回歸反光膜
2.現在高速公路上的標志牌都用“回歸反光膜”制成，夜間行車時，它能把車燈射出的光逆向返回，所以標志牌上的字特別醒目。這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制作的。如圖，一束單色光射入一玻璃球體，入射角為60°。已知光線在玻璃球內經一次反射后，再次折射回到空氣中時與入射光線平行。此玻璃的折射率為(　　)
A. B.1.5
C.2 D.
題型三　負折射率光學材料
3.以往，已知材料的折射率都為正值(n>0)。現已有針對某些電磁波設計制作的人工材料，其折射率可以為負值(n<0)，稱為負折射率材料，目前人類所研制的負折射率材料都是在微波段光線取得明顯成效。位于空氣中的這類材料，入射角i與折射角γ依然滿足＝n，但是折射光線與入射光線位于法線的同一側(此時折射角取負值)，若該材料對于電磁波的折射率n＝－1.2，正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是(α＞β)(　　)
4.軍事科技領域發明了一種折射率為負值的特殊材料。電磁波通過空氣和這種材料時，電磁波的傳播規律仍然不變，入射角和折射角的大小關系仍然遵從折射定律(此時折射角取負值，即折射角和入射角在法線同一側)。現有一用該材料制作的橫截面為半圓的柱形物體平放在可以吸收光線的地面上，如圖所示，以圓心為坐標原點建立豎直平面坐標系。讓左側一束單色光從半圓的頂點入射，光在真空中傳播的速度為c，該材料對該單色光的折射率為n＝－2。半圓的半徑為R。
(1)改變入射角度，求出地面上光點橫坐標的取值范圍；
(2)求該單色光在材料中傳播的時間范圍。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
章末核心素養提升
知識網絡構建
　　等于或大于　　相同　恒定　相同　明暗相間　kλ　(2k＋1)　λ　小于　相間　不均勻　單縫衍射　圓孔衍射　橫波　單色性好　相干性好　平行度好　亮度高
核心素養提升
1.(1)　(2)
解析　(1)光路如圖
由題意知，光線恰好在AB面上發生全反射，所以該入射角等于臨界角，則得全反射臨界角ic＝∠A＝45°
根據sin ic＝
解得n＝。
(2)根據幾何知識知AD＝DE＝FG＝L
AE＝＝L
BE＝AB－AE＝L
BF＝BE＝L
則EF＝＝＝2L
則光在三棱鏡中的路程為s＝EF＋DE＋FG＝4L
根據v＝和t＝
解得光在三棱鏡中的傳播時間t＝。
2.D　[由題意知，光線照射在玻璃球上，最終能沿原方向相反方向射出，說明入射光線與出射光線平行對稱，作出平行返回的光線的光路如圖，由幾何關系可知，折射角為30°，則折射率n＝＝，故D正確。]
3.C　[由題知無論是從光從空氣射入介質，還是從介質射入空氣，都要符合折射光線與入射光線位于法線的同一側，故A、D錯誤；折射率為－1.2，由光的折射定律可知，同側的折射角不等于入射角，故C正確，B錯誤。]
4.(1)　(2)
解析　(1)根據題意知，入射點是半圓頂點，折射光線在法線的左側，作出光路圖如圖所示
根據|n|＝
當入射角為90°，剛好折射角達到臨界角，則有
|n|＝
可得臨界角為γ＝30°
則地面上光點橫坐標的取值范圍為。
(2)光程最長對應的傳播時間最長，最長的傳播路程近似為
s＝
光在材料中傳播速度v＝
因此，該單色光在材料中傳播的最長時間近似為t＝
解得t＝
同理，光程最短對應的傳播時間最短，最短的傳播路程為s′＝R，因此，該單色光在材料中傳播的最短時間為t′＝＝
所以該單色光在材料中傳播的時間范圍為
。(共18張PPT)
章末核心素養提升
第四章　光及其應用
目 錄
CONTENTS
知識網絡構建
01
核心素養提升
02
知識網絡構建
1
等于或大于
相同
恒定
相同
明暗相間
kλ
小于
相間
不均勻
單縫衍射
圓孔衍射
橫波
單色性好
相干性好
平行度好
亮度高
核心素養提升
2
解析　(1)光路如圖
由題意知，光線恰好在AB面上發生全反射，所以該入射角等于臨界角，則得全反射臨界角ic＝∠A＝45°
D
題型二　回歸反光膜
2.現在高速公路上的標志牌都用“回歸反光膜”制成，夜間行車時，它能把車燈射出的光逆向返回，所以標志牌上的字特別醒目。這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制作的。如圖，一束單色光射入一玻璃球體，入射角為60°。已知光線在玻璃球內經一次反射后，再次折射回到空氣中時與入射光線平行。此玻璃的折射率為(　　)
C
解析　由題知無論是從光從空氣射入介質，還是從介質射入空氣，都要符合折射光線與入射光線位于法線的同一側，故A、D錯誤；折射率為－1.2，由光的折射定律可知，同側的折射角不等于入射角，故C正確，B錯誤。
4.軍事科技領域發明了一種折射率為負值的特殊材料。電磁波通過空氣和這種材料時，電磁波的傳播規律仍然不變，入射角和折射角的大小關系仍然遵從折射定律(此時折射角取負值，即折射角和入射角在法線同一側)。現有一用該材料制作的橫截面為半圓的柱形物體平放在可以吸收光線的地面上，如圖所示，以圓心為坐標原點建立豎直平面坐標系。讓左側一束單色光從半圓的頂點入射，光在真空中傳播的速度為c，該材料對該單色光的折射率為n＝－2。半圓的半徑為R。
(1)改變入射角度，求出地面上光點橫坐標的取值范圍；
(2)求該單色光在材料中傳播的時間范圍。
解析　(1)根據題意知，入射點是半圓頂點，折射光線在法線的左側，作出光路圖如圖所示

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