2018-2019學(xué)年高中物理 模塊專題復(fù)習(xí) 專題三 光的折射 全反射學(xué)案 魯科版選修3-4

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1、專題三 光的折射 全反射 一、對光的折射定律和折射率的理解和應(yīng)用 1.由光的折射定律n＝可知：入射角為0°時，折射角也為0°；入射角增大時，折射角也隨著增大. 2.折射中光路是可逆的. 3.折射率是描述介質(zhì)折光本領(lǐng)的物理量，介質(zhì)折射率越大，說明其改變光傳播方向的能力越強. 4.各種介質(zhì)的折射率一般是不同的.兩種介質(zhì)相比較：n小的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì)，n大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì)(注：必須是兩種介質(zhì)相互比較而言). 5.某種介質(zhì)的折射率等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質(zhì)中傳播速度v之比，即n＝(決定式). 6.空氣對光的傳播影響很小，可以作為真空處理. [復(fù)習(xí)過關(guān)] 1.一個人站在

2、水面平靜湖邊，觀察離岸一段距離的水下的一條魚，這個人看到的魚的位置和魚在水下真實的位置相比較，下列說法中正確的是(　　) A.在魚真實位置的正上方某處 B.在魚真實位置上方偏向觀察者的某處 C.在魚真實位置下方偏向觀察者的某處 D.所給條件不足，無法確定觀察到的魚的位置 答案　B 解析　如圖所示，人在岸上看離岸一段距離的水下的魚，應(yīng)是從魚的位置發(fā)出的光(實際上是魚的反射光)，經(jīng)折射后射入人的眼睛，看到的是魚的像.把魚看做一個發(fā)光點S，人看到的是折射光線的反射延長線交于發(fā)光點S的右上方S′點，這說明人看到的是魚的虛像，且位置是偏向右上方，所以選項B正確. 2.兩束平行的細激光束

3、垂直于半圓柱玻璃的平面射到半圓柱玻璃上，如圖1所示.已知其中一束光沿直線穿過玻璃，它的入射點是O，另一束光的入射點為A，穿過玻璃后兩條光線交于P點.已知玻璃半圓截面的半徑為R，OA＝，OP＝R.求玻璃材料的折射率. 圖1 答案　 解析　畫出光路圖如圖所示.其中一束光沿直線穿過玻璃，可知O點為圓心.另一束光從A點沿直線進入玻璃，在半圓面上的入射點為B，設(shè)入射角為θ1，折射角為θ2，由幾何關(guān)系可得：sinθ1＝＝，解得：θ1＝30°.由題意知：OP＝R，由余弦定理知：BP＝R，折射角為：θ2＝60°.由折射定律得玻璃的折射率為：n＝＝＝. 二、光的折射、全反射的綜合應(yīng)用 幾何光學(xué)

4、是以光線為工具研究光的傳播規(guī)律，所以解決幾何光學(xué)問題的關(guān)鍵是根據(jù)“光的傳播規(guī)律”畫出光路圖，然后再利用幾何知識，尋找相應(yīng)的邊角關(guān)系. 1.幾何光學(xué)主要包括四條原理： (1)光的直線傳播規(guī)律； (2)光的反射定律； (3)光的折射定律； (4)光路可逆原理. 2.解題時常用的三個公式： (1)折射定律公式：n＝； (2)折射率與光速的關(guān)系n＝； (3)全反射的臨界角sinC＝. [復(fù)習(xí)過關(guān)] 3.潛水員在水深為h的地方向水面觀望時，發(fā)現(xiàn)整個天空及遠處地面的景物均呈現(xiàn)在水面處的圓形區(qū)域內(nèi)，已知水的臨界角為θ，則所觀察到的圓形區(qū)域半徑為(　　) A.htanθ B.hsinθ

5、 C. D. 答案　A 解析　如圖所示， 水面上景物發(fā)出的光線經(jīng)水面折射后均在頂角為2θ的圓錐里，人的眼睛處在圓錐的頂點處，而最遠處的景物進入眼睛的光線幾乎是緊貼水面，其入射角接近90°，折射角為θ.因此，人看到的景物呈現(xiàn)在人眼上方以O(shè)點為圓心、半徑為r的水面區(qū)域內(nèi)，由圖可知r＝htanθ. 4.直線P1P2過均勻玻璃球球心O，細光束a、b平行且關(guān)于P1P2對稱，由空氣射入玻璃球的光路如圖2所示.a、b光相比(　　) 圖2 A.玻璃對a光的折射率較大 B.玻璃對a光的臨界角較小 C.b光在玻璃中的傳播速度較小 D.b光在玻璃中的傳播時間較短 答案　C 解析　由題

6、圖可知，b折射程度較大，故玻璃對b的折射率較大，A錯誤；由sinC＝知b的臨界角較小，B錯誤；由v＝知，b在玻璃中的傳播速度較小，C正確；b在玻璃中傳播距離大且傳播速度小，由t＝知，b在玻璃中的傳播時間較長，D錯誤. 5.如圖3為單反照相機取景器的示意圖，ABCDE為五棱鏡的一個截面，AB⊥BC.光線垂直AB射入，分別在CD和EA上發(fā)生反射，且兩次反射的入射角相等，最后光線垂直BC射出.若兩次反射都為全反射，則該五棱鏡折射率的最小值是多少？(計算結(jié)果可用三角函數(shù)表示) 圖3 答案　 解析　如圖，恰好發(fā)生全反射時由幾何關(guān)系知：入射角θ＝22.5°，則折射率的最小值為n＝. 三、

7、測折射率的方法 測折射率常見的方法有成像法、插針法及全反射法，不管哪種方法其實質(zhì)是相同的，由折射定律n＝知，只要確定入射角i及折射角r即可測出介質(zhì)的折射率. [復(fù)習(xí)過關(guān)] 6.用兩面平行的玻璃磚測定玻璃的折射率的實驗中，已畫好玻璃磚界面aa′和bb′，不慎將玻璃磚向上平移了一些，放在如圖4所示的位置上，而實驗中其他操作均正確.測得的折射率將(　　) 圖4 A.偏大 B.偏小 C.不變 D.無法確定 答案　C 解析　可作出經(jīng)過玻璃磚的光路圖，由幾何知識可知，測出的折射角與正確值相同. 7.“測定玻璃的折射率”實驗中，在玻璃磚的一側(cè)豎直插兩個大頭針A、B，在另一側(cè)再豎直插兩個大頭針C、D.在插入第四個大頭針D時，要使它________.圖5是在白紙上留下的實驗痕跡，其中直線a、a′是描在紙上的玻璃磚的兩個邊.根據(jù)該圖可算得玻璃的折射率n＝______.(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 圖5 答案　擋住C及A、B的像　1.8(1.6～1.9都算對) 解析　確定出射光線時應(yīng)使D擋住C和A、B的像，作圖如圖所示，以O(shè)為圓心，OG為半徑作圓交AB于E點，過E作a的平行線交法線于F，根據(jù)n＝得n＝，測量EF和GH長度計算得n＝1.8.(1.6～1.9均正確，方法亦有多種) 5