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1、第12點(diǎn) 視深問題的分析方法
視深是人眼看透明物質(zhì)內(nèi)部某物點(diǎn)時(shí)像點(diǎn)離界面的距離.在中學(xué)階段,一般都是沿著界面的法線方向去觀察.在計(jì)算時(shí),由于入射角很小,折射角也很小,故有:sin θ1/sin θ2≈tan θ1/tan θ2≈θ1/θ2,這是視深問題中經(jīng)常用到的關(guān)系式.
如圖1所示,一物點(diǎn)S位于折射率為n的介質(zhì)中H深處,由于一般瞳孔線度為2~3 mm,因此θ1和θ2角都很小,則sin θ1≈tan θ1=,sin θ2≈tan θ2=,由折射定律知n==,所以視深h=.
圖1
如果從折射率為n的介質(zhì)中,觀察正上方距液面高為H的物體,同理可得h=nH(h為視高).
利用視深
2、、視高公式,不僅可以簡(jiǎn)捷地測(cè)定介質(zhì)的折射率,也可以方便地分析和解決與視深、視高有關(guān)的問題.
對(duì)點(diǎn)例題 有一水池實(shí)際深度為3 m,當(dāng)垂直水面向下看時(shí),水的視深為多少?已知水的折射率為.
解題指導(dǎo) 設(shè)水池的實(shí)際深度為H,水的視深為h,從正上方沿豎直向下的方向觀察池底S時(shí),由于光的折射現(xiàn)象,其視深位置在S′處,觀察光路如圖所示.
由幾何關(guān)系和折射定律可知:sin θ1=nsin θ2.
O1O2=htan θ1=Htan θ2.
考慮到從正上方觀察時(shí),角度θ1和θ2均很小,
所以有sin θ1≈tan θ1,sin θ2≈tan θ2,
因此h== m= m=2.25 m.
3、答案 2.25 m
方法點(diǎn)評(píng) 題中求解的是豎直向下觀察水池時(shí)的視深,但在豎直方向上只能畫出一條折射光線,要確定池底的視深位置,需要再畫出能夠進(jìn)入眼睛且與豎直折射光線有少許夾角的折射光線.所以,題中θ1和θ2都很小,在此條件下,sin θ1≈tan θ1,sin θ2≈tan θ2.最后得出垂直水面向下看時(shí),視深h和水池實(shí)際深度H的關(guān)系:h=.該關(guān)系式在做選擇題或填空題時(shí),可以直接應(yīng)用.
在水底同一深度處并排放置著紅、黃、綠、藍(lán)、紫五色球,人在水面正上方豎直俯視,感覺最淺的球是( )
A.紫色球 B.紅色球
C.黃色球 D.一樣深淺
答案 A
解析 由于紫光的頻率最大,因此在水中其折射率最大,由視深公式h=可知,紫色球的視深最淺.