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点击几何光学难题的求解策略

2014-10-21杨丽芬孙国标

物理教师 2014年7期

杨丽芬 孙国标

(1.绍兴市鲁迅中学,浙江 绍兴 312030;2.绍兴市柯桥中学,浙江 绍兴 312030)

几何光学试题通常以折射率为核心,考查光的反射、折射、全反射、色散等知识.在高三复习中,笔者发现有些光学试题综合度大,数学要求高、灵活性强,学生求解较为困难.下面笔者归纳了求解几何光学难题的4种策略,但求予读者以点滴启发.

图1

1 勤作光路,寻求角度关系

例1.如图1所示,两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中,两者的AC面相互平行放置,由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入,通过两棱镜后,变为从a、b两点射出的单色光,对于这两束单色光

(A)红光在玻璃中传播速度比蓝光大.

(B)从a点射出的为红光,从b点射出的为蓝光.

(C)从a、b两点射出的单色光不平行.

(D)从a、b两点射出的单色光仍平行,且平行于BC.

图2

解析:由于红光在玻璃中的折射率小于蓝光的折射率,在玻璃中传播速度为v=,因此(A)选项不难判断是正确的.本题的难点在于:红光与蓝光出射时是否平行?直接观察不易得到结果,但若能作出光路图,找到角度关系,问题便迎刃而解.

作出某一颜色光的光路如图2所示,由几何关系得,θ2+θ3=∠A,θ6+θ7=∠A,又因为sinθ1=nsinθ2,nsinθ3=sinθ4,θ4=θ5,sinθ5=nsinθ6,nsinθ7=sinθ8,从而得到θ3=θ6,θ2=θ7,θ1=θ8,即出射光与入射光平行.又因为蓝光折射率大,因此出射时红光应在蓝光的右侧且平行射出,故正确选项为(A)、(B)、(D).

思路点拨:画光路图是求解几何光学的问题的基本策略,而且应“边作图边找几何关系”.

2 巧用对称,转换光路

例2.截面为等腰直角三角形的棱镜称为全反射棱镜……

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