第2講小專題:光路控制平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱(球)對光路的控制項目結(jié)構(gòu)對光線的作用平行玻璃磚玻璃磚上下表面是平行的通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向,但要發(fā)生側(cè)移三棱鏡橫截面為三角形通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后,出射光線向棱鏡底邊偏折圓柱(球)橫截面是圓圓界面的法線是過圓心的直線,經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折[例1]

【平行玻璃磚對光路的控制】

(2024·江蘇連云港期末)如圖所示,一束復(fù)色光從兩面平行的玻璃磚上表面O點射入,進入玻璃磚后分成兩束單色光a、b。下列說法正確的是(

)[A]玻璃中a光的波長大于b光的波長[B]玻璃中a光的速度小于b光的速度[C]從玻璃磚下表面出射的a、b光不平行[D]增加入射角θ,b光首先在玻璃磚下表面發(fā)生全反射B【解析】

由題意作出光路圖如圖所示?！窘馕觥?/p>

作出光路圖如圖所示,(滿分:50分)課時作業(yè)基礎(chǔ)對點練1.(4分)(2024·河北滄州一模)如圖是一種用折射率法檢測海水鹽度裝置的局部簡化圖。讓光束從海水射向平行空氣磚(忽略薄玻璃壁厚度)再折射出來,通過檢測折射光線在不同鹽度溶液中發(fā)生的偏移量d,進而計算出海水鹽度。已知某一溫度下,海水鹽度變大引起折射率變大。下列說法正確的是(

)[A]

一束復(fù)色光透過平行空氣磚分成1、2兩束光,則兩束光不一定平行[B]

一束復(fù)色光透過平行空氣磚分成1、2兩束光,則1光的頻率更大[C]

一束單色光射向平行空氣磚后偏移量變大,說明海水的鹽度變大[D]

一束單色光射向平行空氣磚后偏移量變小,說明海水的鹽度變大C【解析】

光線經(jīng)過空氣磚左右兩個表面發(fā)生兩次折射后,出射光線與入射光線平行,故A錯誤;由題圖可知,光線在左側(cè)面折射時,光線1的折射角小,根據(jù)折射定律可知,光線1的折射率較小,頻率較小,故B錯誤;由題圖可知,光線1的折射率小,偏移量小,所以若一束單色光射向平行空氣磚后偏移量變大,說明折射率變大,即海水的鹽度變大,若偏移量變小,說明海水的鹽度變小,故C正確,D錯誤。2.(4分)(2024·四川宜賓期末)

如圖所示,等腰三角形abc為一棱鏡的橫截面,ab=ac;一平行于bc邊的細光束從ab邊射入棱鏡,在bc邊反射后從ac邊射出,出射光分成了不同顏色的兩束,甲光的出射點在乙光的下方,不考慮多次反射。下列說法正確的是(

)[A]

甲光的頻率比乙光的高[B]

在真空中的傳播速度,甲光比乙光的大[C]

該棱鏡對甲光的折射率大于對乙光的折射率[D]

在棱鏡內(nèi)bc邊反射時的入射角,甲光比乙光的大D【解析】根據(jù)折射定律和反射定律作出光路圖如圖所示,由圖可知,乙光在棱鏡ab邊的折射角較小,根據(jù)折射定律可知乙光的折射率大于甲光的折射率,則乙光的頻率高于甲光的頻率,故A、C錯誤;不同頻率的光在真空中的傳播速度是相等的,故B錯誤;根據(jù)幾何關(guān)系可知,光在棱鏡內(nèi)bc邊反射時的入射角,甲光比乙光的大,故D正確。3.(6分)(2024·甘肅卷,10)(多選)

如圖為一半圓柱形均勻透明材料的橫截面,一束紅光a從空氣沿半徑方向入射到圓心O,當

θ=30°時,反射光b和折射光c剛好垂直。下列說法正確的是(

)[A]

該材料對紅光的折射率為

[B]

若θ=45°,光線c消失[C]

若入射光a變?yōu)榘坠?光線b為白光[D]

若入射光a變?yōu)樽瞎?光線b和c仍然垂直ABC4.(4分)(2024·云南昆明階段練習)

某同學想要測量半徑為R的透明半圓柱形玻璃磚的折射率,其截面為如圖所示的半圓形。畫一條通過橫截面圓心O的直線PQ,用激光筆沿平行于PQ方向發(fā)出激光,從M點射入該柱體,∠POM=60°。光線從N點射出柱體,出射光線與PQ相交于C點,出射光線與PQ之間的夾角θ=30°。下列說法正確的是(

)[A]

光線從M點射入玻璃磚折射角為30°[B]

光線在N點從玻璃磚射出折射角為45°[C]

透明半圓柱體玻璃磚對該激光束的折射率為[D]

激光束在該玻璃磚中傳播速度變慢,頻率變高C5.(10分)(2024·廣東中山模擬)如圖所示,截面為直角三角形的玻璃磚ABC放置在水平面上,∠A=30°。一束頻率為f的光沿平行于AB方向從AC邊上P點射入玻璃磚,從BC邊上的M點射出,且PC=MC,光在空氣中的傳播速度為c。求:(1)光在玻璃磚中的折射率及光射出玻璃磚的偏轉(zhuǎn)角;【解析】

(1)作出光路圖如圖所示,光射入玻璃磚的入射角為i=60°,由幾何關(guān)系得α=30°,由光的折射定律可得,(2)光在玻璃磚中傳播的波長。綜合提升練[A]光在AB邊的入射角為30°[B]光在BC邊的入射角為30°[C]光垂直于AC邊射入空氣[D]增大光在D點的入射角,光可能在AB邊發(fā)生全反射C[A]細光束MP1經(jīng)兩次折射后會從弧面AB射出[B]細光束MP1經(jīng)AB面折射,在弧面AB發(fā)生兩次全反射后再從AB面射出透明體[C]細光束第一次射出透明體時的出射角為45°[D]細光束第一次射出透明體時的出射角為30°BC8.(12分)(2024·山東卷,15)某光學組件橫截面如圖所示,半圓形玻璃磚圓心為O點,半徑為R;直角三棱鏡FG邊的延長線過O點,EG邊平行于AB邊且長度等于R,∠FEG=30°。橫截面所在平面內(nèi),單色光線以θ角入射到EF邊發(fā)生折射,折射光線垂直E