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物理学习指导全反射计算题步骤 |
分类: 物理综合学习指导 |
有关全反射内容的计算问题是高中物理“光的反射与折射”一章的难点问题,学生遇此问题普遍感到束手无策。其实,只要我们逐一完成下面四个步骤内容,此类问题便可以迎刃而解。
1、确定从光密介质射到光疏介质界面时入射光的类型(是发散光、会聚光还是平行光),然后根据入射光的类型画几条光线到界面,看这些光线在界面处的入射角大小如何变化,找出其中最容易发生全反射的那条光线。
2、把握折射定律的一般表达式,确定出临界角http://s7/middle/811ca2764a5ce840fc686&690的关系式
http://s13/middle/811ca2764a5ce842548dc&690
图1
如图1所示,当光从折射率为http://s2/middle/811ca276076fb0d58cfd1&690。
3、由所画出的几何光路图及折射定律一般式建立起入射角http://s2/middle/811ca2764a5ce85c04471&690与图中其它已知角间关系式。
4、确定出入射角http://s2/middle/811ca2764a5ce86869311&690的制约关系
如果发生全反射,则http://s8/middle/811ca2764a5ce877aad87&690。
例题 如图2所示,ABCD是表示折射率为http://s12/middle/811ca2764a5ce8811fc3b&690应在什么范围内?
http://s9/middle/811ca276076fb0da9b648&690
分析与解答:射至AD面的光线可看成从P点发出的发散光线,因此可由P点画出两条发散光线PQ1、PQ2到AD面上,由图3可以看出:http://s6/middle/811ca2764a5ce8a55ca35&690越大的光线越容易在AD面发生全反射,也即PQ1、PQ2两条光线中PQ2那条光线更容易发生全反射。
由于界面AD两边一为真空一为介质,因此临界角http://s3/middle/811ca276076fb0dddaa42&690关系为
http://s15/middle/811ca276076fb0de0a1ce&690 (1)
而射至AD面上光线PQ2对应的入射角http://s14/middle/811ca2764a5ce8bb8fefd&690关系为
http://s2/middle/811ca2764a5ce8c0365d1&690 (2)
http://s9/middle/811ca2764a5ce8c4ea148&690 (3)
由于要使光束PQ2在AD面上全反射,故
http://s7/middle/811ca2764a5ce8cb98d26&690 (4)
由(1)(2)(3)(4)四式可得http://s13/middle/811ca2764a5ce8d9e6bcc&690
由于光线PQ2在AD面上只能射到D点,故http://s10/middle/811ca2764a5ce8f9e80b9&690≥ http://s8/middle/811ca276076fb0e794ac7&690。