人教物理2021届高中大题优练11 光 教师版.docx

光
大题优练11
优选例题
例1．大部分高层建筑都会采用玻璃幕墙，玻璃幕墙美观大方，也提高了建筑内的采光率，玻璃幕墙一般都是用中空玻璃，如图所示。某一玻璃幕墙其剖面及尺寸示意图如右图所示，双层中空玻璃由两层玻璃加密封框架，形成一个夹层空间，隔层充入干燥空气，每单层玻璃厚度d＝12 mm，夹层宽度l＝18 mm，一光束沿与玻璃竖直面成i＝53°从墙外经双层中空玻璃射入室内（光束与玻璃剖面在同一平面上），光线通过玻璃后入射光线与出射光线会有一个偏移量（两光线垂直距离），玻璃折射率n＝，光在空气中的速度近似为c＝3.0×108 m/s，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。求：（结果两位有效数字）
(1)这束光通过中空玻璃从室外到室内的偏移量h；
(2)这束光通过中空玻璃从室外到室内的时间t。
【解析】(1)画出这束光的光路图如图所示，根据折射定律：
n＝
由几何关系可知光束进入第一层玻璃的偏移量
这束光通过每层玻璃的偏移量相等，所以从室外到室内的偏移量
联立解得：。
(2)光在玻璃内的传播速度v＝
，
联立解得：。
例2．如图所示为某种透明介质制成的棱镜，其截面是一个等腰三角形ABC，∠A＝30°，AB边的长度为L，有一束单色光以平行于AC边的方向从AB边上距离A点L处的M点射入棱镜，从N点（未画出）射出，已知该棱镜的折射率n＝，真空中的光速为c。
(1)请通过计算确定N点的位置，并画出光路图；
(2)计算光线在棱镜中传播的时间。
【解析】(1)由几何关系可知，光线在M点的入射角∠1＝60°，由折射定律
解得∠2＝30°
光线在M点经过折射后，射向AC边上的P点，三角形AMP为等腰三角形
AP＝2AMcos 30°＝L
由几何关系可知，光线在P点的入射角∠3＝60°，由于sin∠3＝
故光线在P点发生全反射，光线在P点经过全反射后，射向BC边上的Q点
由几何关系可知PQ∥AB，三角形PCQ为等腰三角形
同理，由几何关系可知，光线在Q点的入射角∠4＝60°，光线在Q点也发生全反射光线在Q点经过全反射后，射向AB边上的N点，三角形NBQ为等腰三角形，光线在N点的入射角∠5＝30°，由于sin∠5＝，故光线将从AB边上的N点射出棱镜，由对称性可知
光路图如图所示。
(2)光线在棱镜内传播的速度v＝＝c
光线在棱镜内传播时间。
模拟优练
1．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点作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点作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)
【解析】过D点作AB边的垂线NN′，连接OD，则∠ODN＝α为O点发出的光线在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为β，如图所示。
根据折射定律有nsin α＝sin β①
式中n为三棱镜的折射率
由几何关系可知β＝60°②
∠EOF＝30°③