《（名師導(dǎo)學(xué)）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十四章 第3節(jié) 光的折射 全反射教學(xué)案 新人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（名師導(dǎo)學(xué)）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十四章 第3節(jié) 光的折射 全反射教學(xué)案 新人教版（12頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第3節(jié)光的折射全反射【p243】夯實(shí)基礎(chǔ)1光的折射現(xiàn)象：光射到兩種介質(zhì)的分界面上時，一部分光會進(jìn)入另一種介質(zhì)，光的_傳播方向發(fā)生改變_的現(xiàn)象叫做光的折射2光的折射定律：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成_正比_3在折射現(xiàn)象中，光路是_可逆_的4折射率：光從_真空_射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角1的正弦與折射角2的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的絕對折射率，簡稱折射率表示為n.研究表明，介質(zhì)的折射率等于光在真空中的傳播速度c與光在該介質(zhì)中的傳播速度v之比，即n.任何介質(zhì)的折射率都_大于1_兩種介質(zhì)相比較，折射率較大的介質(zhì)叫做_光密_
2、介質(zhì)，折射率較小的介質(zhì)叫做_光疏_介質(zhì)5視深問題：視深公式hh：介質(zhì)中的實(shí)際深度；h：從空氣中垂直界面往介質(zhì)中看到的深度考點(diǎn)突破例1一不透明的圓柱形容器內(nèi)裝滿折射率n的透明液體，容器底部正中央O點(diǎn)處有一點(diǎn)光源S，容器高為2 dm，底面半徑為(1) dm，若有一平面鏡MN與底面成45角放置，OM1 dm，在容器中央正上方1 dm處水平放置一足夠長的刻度尺，如圖所示，求光源S發(fā)出的光線經(jīng)平面鏡反射后，刻度尺上被照亮的長度(不考慮容器側(cè)壁和液面的反射)【解析】設(shè)容器高為h，作圖找出發(fā)光點(diǎn)S在平面鏡中的像點(diǎn)S，連接SM延長交直尺于H點(diǎn)光線的入射角為45，根據(jù)反射定律可知反射角等于45，則MH沿豎直方向
3、連接SP，根據(jù)對稱性得SMOM1 dm則在RtPRS中，RS dm，PRhSM3 dm，由幾何知識得r30根據(jù)折射定律可得：n解得：sin i，i45故刻度尺上被照亮的長度QH1 dm dm(1) dm.【小結(jié)】光的折射問題，解題的關(guān)鍵在于正確畫出光路圖、找出幾何關(guān)系解題的一般步驟如下：(1)根據(jù)題意正確畫出光路圖；(2)根據(jù)幾何知識正確找出角度關(guān)系；(3)依光的折射定律列式求解針對訓(xùn)練1如圖所示，為觀察門外情況，居家防盜門一般都會在門上開一小圓孔假定門的厚度為a8 cm，孔的直徑為d6 cm，孔內(nèi)安裝一塊折射率n的玻璃，厚度與門的厚度相同，已知sin 370.6，cos 370.8.則(D)
4、A如未裝玻璃，室內(nèi)的人通過小孔能看到外界的角度范圍為106B裝入玻璃后，室內(nèi)的人通過玻璃能看到外界的角度范圍約為106C裝入玻璃的折射率越大，室內(nèi)的人通過玻璃能看到外界的角度范圍就越小D若要將視野擴(kuò)大到180，需嵌入折射率大于或等于的玻璃【解析】因tan ，則37，如未裝玻璃，室內(nèi)的人通過小孔能看到外界的角度范圍為74，選項(xiàng)A錯誤；裝入玻璃后，根據(jù)折射定律：n，sin ，則53，則室內(nèi)的人通過玻璃能看到外界的角度范圍大于106，選項(xiàng)B錯誤；裝入玻璃的折射率越大，則折射角越大，則室內(nèi)的人通過玻璃能看到外界的角度范圍就越大，選項(xiàng)C錯誤；若要將視野擴(kuò)大到180，則90，則n，則需嵌入折射率大于或等于
5、的玻璃，選項(xiàng)D正確2單色細(xì)光束射到一半徑為R的透明球表面，光線在過球心的平面內(nèi)，入射角i45，經(jīng)折射進(jìn)入球內(nèi)后又經(jīng)內(nèi)表面反射一次，再經(jīng)球表面折射后射出，已知真空中光速為c，入射光線與出射光線的反向延長線之間的夾角30，如圖所示(圖上已畫出入射光線和出射光線)(1)在圖上畫出光線在球內(nèi)的路徑和方向；(2)求透明球?qū)υ搯紊獾恼凵渎屎凸庠谕该髑蛑袀鞑サ臅r間【解析】(1)連接圓心O與角的頂點(diǎn)，交球面于C點(diǎn)，連接A、C，連接C、B，ACB即為光線的路徑，如圖所示：(2)由幾何關(guān)系及對稱性有r(ir)，解得r30；由折射定律有n，ACBC2Rcos rR；光在透明球中的傳播路程L2R；傳播速度v，傳播時
6、間t.【p244】夯實(shí)基礎(chǔ)1光照射到兩種介質(zhì)界面上時，光線全部被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象稱為全反射現(xiàn)象2發(fā)生全反射的條件：(1)光線從_光密_介質(zhì)斜射向_光疏_介質(zhì)(2)入射角_大于或等于_臨界角3臨界角：折射角等于90時的入射角設(shè)光線從_某種介質(zhì)_射向_真空或空氣_時的臨界角為C，則sin C_4全反射的應(yīng)用考點(diǎn)突破例2如圖所示，一個半圓柱形玻璃磚，其橫截面是半徑為R的半圓，AB為半圓的直徑，O為圓心，玻璃的折射率為n.(1)若一束細(xì)光線從O點(diǎn)左側(cè)E點(diǎn)垂直于AB入射，恰好在上表面M點(diǎn)發(fā)生全反射，求OE的長度；(2)一束細(xì)光線從O點(diǎn)左側(cè)E點(diǎn)垂直于AB入射，若OER，求此光線在玻璃磚中傳播的總路程L.
7、【解析】(1)設(shè)玻璃磚的全反射臨界角為C，則sin C解得C45如圖，光線從E點(diǎn)入射，射入上表面的M點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，則C45由圖可知OERsin R(2)如圖，光線從E點(diǎn)入射，射入上表面M點(diǎn)，則sin 得：60C由幾何關(guān)系可知：光線經(jīng)過M、O、N、F點(diǎn)，最后垂直于AB射出光線在玻璃磚中經(jīng)過的總路程：L2Rcos 2R3R【小結(jié)】解決全反射問題的一般方法(1)確定光是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)；(2)應(yīng)用sin C確定臨界角；(3)根據(jù)題設(shè)條件，判定光在傳播時是否發(fā)生全反射；(4)如發(fā)生全反射，畫出入射角等于臨界角時的臨界光路圖；(5)運(yùn)用幾何關(guān)系或三角函數(shù)關(guān)系以及反射定律等進(jìn)行分析、判斷、運(yùn)算，
8、解決問題針對訓(xùn)練3為了表演“隱形的大頭針”節(jié)目，某同學(xué)在半徑為r的圓形軟木片中心垂直插入一枚大頭針，并將其放入盛有水的碗中，如圖所示已知水的折射率為，為了保證表演成功(在水面上看不到大頭針)，大頭針末端離水面的最大距離h為(A)A.r B.rC.r D.r【解析】只要從大頭針末端發(fā)出的光線射到圓形軟木片邊緣界面處能夠發(fā)生全反射，就從水面上看不到大頭針，如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系有sin C，所以hr，故A正確考 點(diǎn) 集 訓(xùn)【p360】A組1(多選)下列說法正確的是(ACD)A交通警示燈選用紅色是因?yàn)榧t光更容易穿透云霧煙塵B光在同一種介質(zhì)中沿直線傳播C用光導(dǎo)纖維束傳輸圖像信息利用了光的全反射D在水中
9、的魚斜向上看岸邊的物體時，看到的物體將比物體所處的實(shí)際位置高【解析】交通警示燈選用紅燈是因?yàn)榧t光更容易穿透云霧煙塵，故A正確；光在同一種均勻介質(zhì)中才沿直線傳播，故B錯誤；用光導(dǎo)纖維束傳輸圖像信息利用了光的全反射，故C正確；景物的光斜射到水面上，會發(fā)生折射現(xiàn)象，當(dāng)光進(jìn)入水中后靠近法線，射入魚眼睛，而魚由于錯覺，認(rèn)為光始終沿直線傳播，逆著光的方向看上去而形成虛像，所以比實(shí)際位置高，故D正確2在一次討論中，老師問道：“假如水中相同深度處有a、b、c三種不同顏色的單色點(diǎn)光源，有人在水面上方同等條件下觀測發(fā)現(xiàn)，b在水下的像最深，c照亮水面的面積比a的大關(guān)于這三種光在水中的性質(zhì)，同學(xué)們能做出什么判斷？”有
10、同學(xué)回答如下：c光的頻率最大 a光的傳播速度最小b光的折射率最大 a光的波長比b光的短根據(jù)老師的假定，以上回答正確的是(C)A B C D【解析】根據(jù)視深公式h說明頻率最小的光，水對它的折射率最小，在水下的像最深，所以b的折射率最小，頻率最小，波長最大，傳播速度最大，錯誤，正確；照亮水面的圓的半徑R與臨界角C滿足tan C，又sin C，c照亮水面的面積比a的大，則c的臨界角大，水對c的折射率小，所以a的折射率最大，a的頻率最大，a的傳播速度最小，錯誤，正確，故選C.3如圖所示，a、b兩束不同頻率的單色光以45的入射角射到玻璃磚的上表面上，入射點(diǎn)分別為A、B.直線OO垂直玻璃磚與玻璃磚上表面相
11、交于E點(diǎn)，A、B到E的距離相等a、b兩束光與直線OO在同一平面內(nèi)(圖中紙面內(nèi))經(jīng)過玻璃磚后，a、b兩束光相交于圖中的P點(diǎn)則下列判斷中正確的是(B)A在真空中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度B在玻璃中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度C玻璃磚對a光的折射率大于對b光的折射率Da光的頻率大于b光的頻率【解析】在真空中，所有色光的傳播速度都相同，則真空中a光的傳播速度等于b光的傳播速度，故A項(xiàng)錯誤由圖看出，經(jīng)過玻璃磚后，a、b兩束光相交于圖中的P點(diǎn)，說明a光通過玻璃磚后的側(cè)移小于b光通過玻璃磚后的側(cè)移，則玻璃磚對a光的折射率小于b光的折射率；由v知，在玻璃中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度，故B
12、項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯誤a光的折射率小于b光的折射率，則a光的頻率小于b光的頻率，故D項(xiàng)錯誤4如圖一束單色光從一等邊三棱鏡AB邊上的D點(diǎn)垂直射入三棱鏡，已知BDAB，三棱鏡對該單色光的折射率n，則該束光經(jīng)過三棱鏡后(C)A一定從BC邊射出B可能從BC邊射出C一定從AC邊射出D不可能從AC邊射出【解析】設(shè)三棱鏡的臨界角為C，由sin C，得C45，光線射到BC邊中點(diǎn)上時入射角為60，大于臨界角C，則光線在BC邊上發(fā)生全反射，不能從BC邊射出，根據(jù)反射定律和幾何知識可知，光線射到AC邊上時入射角為0，則光線垂直AC邊射出，故C正確5如圖所示，為一塊建筑用幕墻玻璃的剖面圖，在其上建立直角坐標(biāo)系xOy，設(shè)該玻
13、璃的折射率沿y軸正方向均勻發(fā)生變化現(xiàn)有一單色光a，從原點(diǎn)O以某一入射角由空氣射入該玻璃內(nèi)部，且單色光a在該材料內(nèi)部的傳播路徑如圖中實(shí)線所示則玻璃的折射率沿y軸正方向發(fā)生變化的情況是(A)A折射率沿y軸正方向均勻減小B折射率沿y軸正方向均勻增大C折射率沿y軸正方向先均勻減小后均勻增大D折射率沿y軸正方向先均勻增大后均勻減小【解析】由于光線從空氣射入玻璃，折射光線逐漸向x軸方向偏折，說明入射角小于折射角，后來發(fā)生全反射，故該光學(xué)材料的折射率沿y軸正方向均勻減小，A正確6如圖所示為長直光纖的縱切面，內(nèi)層折射率為n1，外層折射率為n2，OO為中軸線光線自光纖左端進(jìn)入，與中軸線夾角為，要使該光線總是發(fā)生
14、全反射，應(yīng)滿足的條件是(C)An1n2，角足夠小Bn1n2，角足夠小Dn1n2，角足夠大【解析】當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，入射角大于臨界角才會發(fā)生全反射現(xiàn)象，故n1n2，光線射到界面上的入射角足夠大，即角足夠小，故C正確7(多選)如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)已知入射方向與邊AB的夾角為30，E、F分別為邊AB、BC的中點(diǎn)，則(AC)A該棱鏡的折射率為B光在F點(diǎn)發(fā)生全反射C光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長變小D從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束平行【解析】研究光線射入玻璃路徑的左半部分，由幾何知識可知三角形EBF為等邊三角形后，故從E點(diǎn)入射的光線，入射
15、角為60，折射角為30，由折射定律可知n，A正確；光射在F點(diǎn)時，入射角為30，故不發(fā)生全反射，折射角為60，B、D錯；光從空氣中進(jìn)入棱鏡中，光速減小，而光的頻率不變，所以光在棱鏡中的波長變小，C正確8(多選)如圖，半圓形玻璃磚按圖中實(shí)線位置放置，直徑與BD重合一束激光沿著半圓形玻璃磚的半徑從圓弧面垂直BD射到圓心O點(diǎn)上使玻璃磚繞O點(diǎn)逆時針緩慢地轉(zhuǎn)過角度(090)，觀察到折射光斑和反射光斑在弧形屏上移動在玻璃磚轉(zhuǎn)動過程中，以下說法正確的是(ACD)A折射光斑在弧形屏上沿CD方向移動B折射光斑的亮度逐漸變亮C折射光線消失前，折射角一定大于反射角D當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)至45時，恰好折射光線消失，則此玻璃磚的折
16、射率n【解析】玻璃磚繞O點(diǎn)逆時針緩慢地轉(zhuǎn)過角度的過程中，入射角增大，由折射定律可知折射角也隨之增大，而且法線也逆時針旋轉(zhuǎn)，所以折射光斑在弧形屏上沿CD方向移動，故A正確隨著入射角增大，反射光增強(qiáng)，而折射光減弱，故折射光斑的亮度逐漸變暗，故B錯誤根據(jù)090及折射定律可知，在玻璃磚轉(zhuǎn)動過程中，折射角一定大于入射角，而反射角等于入射角，則折射角一定大于反射角，故C正確當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)至45時，恰好看不到折射光線，發(fā)生了全反射，則臨界角C45，由臨界角公式sin C，解得折射率n，故D正確9(多選)OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面，a、b兩束可見單色光從空氣垂直棱鏡底面MN射入，在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折
17、射的情況如圖所示，則下列說法正確的是(BD)Aa光的頻率大于b光的頻率B在玻璃磚中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度C若光束從玻璃磚中射向空氣，則b光的臨界角比a光的臨界角大Da光的波長比b光的長【解析】由光路圖看出，光線b在NO面上發(fā)生了全反射，而光線a在MO面上沒有發(fā)生全反射，而入射角相同，則知b光的臨界角小于a光的臨界角，由sin C分析得知，玻璃對a光的折射率小于b光的折射率，則a光的頻率比b光的低，a光的波長比b光的長，由v知，在玻璃中a光的速度大于b光的速度，故BD正確，AC錯誤B組10如圖，一個透明玻璃磚豎直放置在水平地面上，其截面圖為等腰三角形ABC，已知ABC120，AC4L
18、，BOAC.兩束較細(xì)的藍(lán)光垂直AC從P1、P2兩點(diǎn)射入玻璃磚，OP1OP2L.(1)若玻璃磚對藍(lán)光的折射率為，求兩束光的交點(diǎn)到O點(diǎn)的距離；(2)若玻璃磚對藍(lán)光的折射率為2.2，求兩束光的交點(diǎn)到O點(diǎn)的距離【解析】(1)若玻璃磚對藍(lán)光的折射率為，全反射的臨界角為C1，sin C1，C130光路如圖：由幾何關(guān)系可知30，則60DQO1Dtan 603L，所以O(shè)QODDQ4L(2)若玻璃磚對藍(lán)光的折射率為2.2，全反射的臨界角為C2sin C2，C230，所以，藍(lán)光在AB面發(fā)生全反射光路如圖：DMO1Dtan 30L所以，OM011如圖所示，MN下方足夠大的空間有一長方體玻璃介質(zhì)，其折射率n，玻璃介質(zhì)
19、的上邊界MN是屏幕，玻璃中有一個正三棱柱的真空區(qū)域三棱柱軸線垂直于紙面，圖中豎直截面正三角形的邊長為18 cm，頂點(diǎn)C很靠近屏幕，距離可忽略底邊AB與屏幕平行，一束激光在豎直截面內(nèi)垂直于AB邊射向AC邊的中點(diǎn)O，結(jié)果在屏幕MN上出現(xiàn)了兩個光斑光在真空中的傳播速度c3108 m/s.求：(1)該激光在玻璃介質(zhì)中傳播的速度；(2)兩個光斑之間的距離【解析】(1)該激光在玻璃介質(zhì)中傳播的速度為：v108 m/s(2)畫出光路圖如圖所示：在界面AC，光的入射角i60由光的折射定律有：n代入數(shù)據(jù)求得折射角為：r30由光的反射定律得，反射角為：ii60由幾何關(guān)系易得：DOE是直角三角形，ODC60，OEC
20、30O點(diǎn)到光屏的距離為：hOC sin 60 cm故兩光斑之間的距離為：xhtan 30htan 6018 cm12一玻璃立方體中心有一點(diǎn)狀光源今在立方體的部分表面鍍上不透明薄膜，以致從光源發(fā)出的光線只經(jīng)過一次折射不能透出立方體已知該玻璃的折射率為，求鍍膜的面積與立方體表面積之比的最小值【解析】如圖，考慮從玻璃立方體中心O點(diǎn)發(fā)出的一條光線，假設(shè)它斜射到玻璃立方體上表面發(fā)生折射根據(jù)折射定律有nsin sin ，式中，n是玻璃的折射率，入射角等于，是折射角現(xiàn)假設(shè)A點(diǎn)是上表面面積最小的不透明薄膜邊緣上的一點(diǎn)由題意，在A點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，故A設(shè)線段OA在立方體上表面的投影長為RA，由幾何關(guān)系有sin
21、A式中a為玻璃立方體的邊長，由式得RA由題給數(shù)據(jù)得RA由題意，上表面所鍍的面積最小的不透明薄膜應(yīng)是半徑為RA的圓所求的鍍膜面積S與玻璃立方體的表面積S之比為由式得13如圖所示，用折射率n的玻璃做成一個外徑為R的半球形空心球殼一束與OO平行的平行光射向此半球的外表面，若讓一個半徑為R的圓形遮光板的圓心在OO軸上，并且垂直該軸放置則球殼內(nèi)部恰好沒有光線射入試求：(1)臨界光線射入球殼時的折射角2；(2)球殼的內(nèi)徑R.【解析】(1)由題圖和幾何知識得：sin 1，145由折射率的定義式為：n聯(lián)立解得：230(2)對臨界光線有：sin C，得C45在圖Oab中，由正弦定理得：聯(lián)立解得：RR.- 12 -
（名師導(dǎo)學(xué)）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十四章 第3節(jié) 光的折射 全反射教學(xué)案 新人教版
