2013高考物理 重點難點例析 專題18 光的反射和折射

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1、專題十八 光的反射和折射  重點難點 1.平面鏡的作用 (1)平面鏡改變光的傳播方向，而不改變光束的性質(zhì)． (2)平面鏡成像的特點：等大、正立、虛像、物像關于鏡面對稱． 2.成像作圖要規(guī)范化 射向平面鏡的入射光線和反射光線要用實線，并且要用箭頭標出光的傳播方向．反射光線的反向延長線只能用虛線，虛線上不能標箭頭．鏡中的虛像是物體射到平面鏡上所有光線的反射光線反向延長后相交形成的，在成像作圖中，可以只畫兩條光線來確定像點．法線既與界面垂直，又是入射光線與反射光線夾角的平分線．平面鏡轉(zhuǎn)過一個微小的角度α，法線也隨之轉(zhuǎn)過α角，反射光線則偏轉(zhuǎn)2α角. 3.光的折射定律

2、 折射光線跟入射光線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，n =. 4.折射率 光從真空射入某種介質(zhì)，入射角的正弦與折射角正弦之比為定值叫做介質(zhì)的折射率，表示為n=.實驗和研究證明，某種介質(zhì)的折射率等于光在真空中的速度c跟光在這種介質(zhì)中的速度υ之比，即n= 5.全反射和臨界角 全反射的條件：①光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)；②入射角大于或等于臨界角． 臨界角：使折射角等于90°時的入射角，某種介質(zhì)的臨界角用sinC=計算. 6.用折射定律分析光的色散現(xiàn)象 分析、計算時，要掌握好n的應用及有關數(shù)學知識，著重理解兩點：其一，光的頻

3、率(顏色)由光源決定，與介質(zhì)無關；其二，同一介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大，再應用n=等知識,就能準確而迅速地判斷有關色光在介質(zhì)中的傳播速度、波長、入射光線與折射光線偏折程度等問題. 規(guī)律方法 【例1】光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高質(zhì)量的通信服務.目前，我國正在大力建設高質(zhì)量的寬帶光纖通信網(wǎng)絡.下列說法正確的是 (AD) A.光纖通信利用光作為載體來傳遞信息 B.光導纖維傳遞光信號是利用光的衍射原理 C.光導纖維傳遞光信號是利用光的色散原理 D.目前廣泛應用的光導纖維是一種非常細的特制玻璃絲 【例2】一束復色光由空氣射向玻璃，發(fā)生折射而分為

4、a、b兩束單色光，其傳播方向如圖所示.設玻璃對a、b的折射率分別為na和nb，a、b在玻璃中的傳播速度分別為υa和υb，則 (AD) A. na＞nb B. na＜nb C. υa＞υb D. υ a＜υb 訓練題兩種單色光由水中射向空氣時發(fā)生全反射的臨界角分別為θ1、θ2，已知θ1＞θ

5、2. 用n1、n2分別表示水對兩單色光的折射率，υ1、υ2分別表示兩單色光在水中的傳播速度，則 ( B ) A. n1＜n2, υ1＜υ2 B. n1＜n2, υ1＞υ2 C. n1＞n2，υ1＜υ2 D. n1＞n2, υ1＞υ2 【例3】如圖一束白光通過玻璃棱鏡發(fā)生色散現(xiàn)象，下列說法正確的是( B ) A. 紅光的偏折最大，紫光的偏折最小 B. 紅光的偏折最小，紫光的偏折最大 C. 玻璃對紅光的折射率比紫

6、光大 D. 玻璃中紫光的傳播速度比紅光大 訓練題1　如圖所示，兩塊同樣的玻璃直角三棱鏡ABC,兩者的AC面是平行放置的，在它們之間是均勻的未知透明介質(zhì)，一單色細光束O垂直于AB面入射，在圖示的出射光線中 ( B ) A. 1、2、3(彼此平行)中的任一條都有可能 B. 4、5、6(彼此平行)中的任一條都有可能 C. 7、8、9(彼此平行)中的任一條都有可能 D. 只能是4、6中的某一條 　　　　　　　　　　 訓練題2一束復色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚，經(jīng)折射分成兩束單色光a、b.已知a光的頻率小于b光的頻率

7、.圖中哪個光路圖可能是正確的 ( B ) 【例4】為了觀察門外情況，有人在門上開一小圓孔，將一塊圓柱形玻璃嵌入其中，圓柱體軸線與門面垂直如圖所示.從圓柱底面中心看出去，可以看到的門外入射光線與軸線間的最大夾角稱做視場角.已知該玻璃的折射率為n,圓柱長為l,底面半徑為r，則視場角是 ( B ) A.arcsin B.arcsin C.arcsin D.arcsin 訓練題圖示為一直角棱鏡的橫截面∠bac=90°,∠abc=60°一平行細光束從O點沿垂直于bc面的方向射入棱鏡.已知棱鏡材料的折射率n=,若不考慮原入射光在b

8、c面上的反射光，則有光線 ( BD )　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.從ab面射出 B.從ac面射出 C.從bc面射出，且bc面斜交 D.從bc面射出，且與bc面垂直 能力訓練 30° B A C 1．如圖所示，直角三角形ABC為一透明介質(zhì)制成的三棱鏡的截面，且∠A=30°，在整個AC面上有一束垂直于它的平行光線射入，已知透明介質(zhì)的折射率n＞2，以下關于光線經(jīng)過各個界面出射情況的說法正確的判斷是BCD A．一定有光線垂直于AB面射出 B．光線一定不會由AB面射出 C．

9、一定有光線垂直于BC面射出 D．一定有光線垂直于AC面射出 2．如圖激光液面控制儀的原理是：固定的一束激光AO以入射角i照射到水平液面上，反射光OB射到水平放置的光屏上，屏上用光電管將光訊號轉(zhuǎn)換為電訊號，電訊號輸入控制系統(tǒng)來控制液面的高度，若發(fā)現(xiàn)光點在屏上向右移動了Δs距離，射到B′點，則液面的高度變化是 ( D ) A.液面降低 B.液面升高 C.液面降低 D.液面升高 3．檢查視力時人與視力表之間的距離應為5m，現(xiàn)因屋子太小而使用一個平面鏡，視力表到鏡

10、子的距離為3m，如圖所示，那么人到鏡中的視力表的距離和人到鏡子的距離分別為 ( A ) A.5m,2m B.6m,2m C 4.5m,1.5m D.4m,1m M N Q P 4．如圖所示，半圓形玻璃磚的半徑為R，直徑MN，一細束白光從Q點垂直于直徑MN的方向射入半圓形玻璃磚，從玻璃磚的圓弧面射出后，打到光屏P上，得到由紅到紫的彩色光帶。已知QM= R/2。如果保持入射光線和屏的位置不變，只使半圓形玻璃磚沿直徑方向向上或向下移動，移動的距離小于R/

11、2，則有 （ D ） A．半圓形玻璃磚向上移動的過程中，屏上紅光最先消失 B．半圓形玻璃磚向上移動的過程中，屏上紫光最先消失 C．半圓形玻璃磚向下移動的過程中，屏上紅光最先消失 D．半圓形玻璃磚向下移動的過程中，屏上紫光最先消失 5．如圖所示，截面為ABC的玻璃直角三棱鏡放置在空氣中，寬度均為d的紫、紅兩束光垂直照射三棱鏡的一個直角邊AB，在三棱鏡的另一側(cè)放置一平行于AB邊的光屏，屏的距離遠近可調(diào)，在屏上出現(xiàn)紫、紅兩條光帶，可能是（ CD ） A．紫色光帶在上，紅色光帶在下，紫色光帶較寬 B．紫色光帶在下，紅色光帶在上，紫色光帶較寬 C．紅色光帶在上，紫色光帶在下，

12、紅色光帶較寬 D．紅色光帶在下，紫色光帶在上，紅色光帶較寬 6．如圖所示，水盆中盛有一定深度的水，盆底處水平放置一個平面鏡，平行的紅光束和藍光束斜射入水中，經(jīng)平面鏡反射后，從水面射出并分別投射到屏MN上兩點，則有 ( B ) A．從水面射出的兩束光彼此平行，紅光投射點靠近M端 B．從水面射出的兩束光彼此平行，藍光投射點靠近M端 C．從水面射出的兩束光彼此不平行，紅光投射點靠近M端 D．從水面射出的兩束光彼此不平行，藍光投射點靠近M端 7．一束可見光射到置于空氣中的平行玻璃磚上，穿過玻璃磚后從下表面射出，變?yōu)閍、b兩束平行單色光，如圖所

13、示.如果光束b是藍光，則光束a可能是 ( D ) A.紅光 B.黃光 C.綠光 D.紫光 8．一塊透明的光學材料，AB為其一個端面，建立平面直角坐標系如圖甲所示，設該光學材料的折射率沿y軸正方向(即BA方向)均勻減小，有一光線PO從真空中以某一入射角射向O點，并進入該材料的內(nèi)部，則該光線在光學材料內(nèi)都可能的傳播路徑是圖乙中的 ( D ) 9．如圖所示，一個棱鏡的頂角為θ=41.30°,一束白光以較大的入射角從棱鏡的左側(cè)面射入，在光屏上形成從紅到紫排列的彩色光帶，各色光在棱鏡中的折射率和臨界角見表.當入射角逐漸減小到0的過程中，彩色光帶的變化情況

14、是 ( A ) 色光 紅 橙 黃 綠 藍 紫 折射率 1.513 1.514 1.517 1.519 1.528 1.532 臨界角 41.370 41.340 41.230 41.170 40.880 40.750 A.紫光最先消失，最后只剩紅光、橙光 B.紫光最先消失，最后只剩紅光、橙光、黃光 C.紅光最先消失，最后只剩紫光 D.紅光最先消失，最后只剩紫光、藍光 10．如圖所示為一盛水容器，容器底部M處安裝一盞射燈，當容器中

15、不盛水時，從容器上方看到在容器右壁S處有一個光斑，若往容器中加水使水面升到圖中a處時，從容器上方看到的光斑位于容器右壁P處;若繼續(xù)往容器中加水使水面升到圖中b處時，從容器上方看到的光斑位于容器右壁Q處，則 ( C ) A.P和Q都在S的下方 B.P和Q都在S的上方 C.P在S的下方,Q在S的上方 D.P在S的上方，Q在S的下方 11． MN是空氣與某種液體的分界面，一束紅光由空氣射到分界面，一部分光線被反射，一部分光線進入液體中，當入射角是45°時，折射角為30°，如圖所示，以下判斷正確的是

16、 ( C ) A.反射光線與折射光線的夾角為90° B.該液體對紅光的全反射臨界角為60° C.在該液體中，紅光的傳播速度比紫光大 D.紫光以同樣的入射角從空氣射到分界面，折射角也是30° 12．人在水面上觀察正下方水中的紅、橙、黃、綠、蘭、靛、紫七種顏色的小彩燈，看到它們是在水面下同一深度處排成一行，則可以判斷 ( A ) A.紫色燈的實際位置最深，且比看到的位置深些 B.紫色燈的實際位置最深，且比看到的位置淺些 C.紅色燈的實際位置最深，且比看到的位置深些 D.紅色燈的實際位置最深，且比看到的位置淺些 13．如圖所示，用一臨界角為42°的玻璃制成一

17、直角三棱鏡AB，∠B=15°，∠C=90°，一條光線垂直于AC面入射，它在棱鏡內(nèi)發(fā)生全反射的次數(shù)為 ( B ) A.2次 B.3次 C.4次 D.5次 14．據(jù)報道：2008年北京奧運會，光纖通信網(wǎng)將覆蓋所有奧運場館，為各項比賽提供安全可靠的通信服務.光纖通信利用光的全反射將大量信息高速傳輸.如圖6-23-22所示，一條圓柱形的光導纖維，長為L，它的玻璃芯的折射率為n1,外層材料的折射率為n2，光在空氣中的傳播速度為c，若光從它的一端射入經(jīng)全反射后從另一端射出所需的最長時間為t，則下列說法正確的是(圖中所標的φ為全反射的臨界角，其中sinφ=)(

18、 B ) A.n1＞n2, t= B.n1＞n2,t= C.n1＜n2,t= D.n1＜n2,t= 15．據(jù)1951年，物理學家發(fā)現(xiàn)了“電子偶數(shù)”,所謂“電子偶數(shù)”就是由一個負電子和一個正電子繞它們連線的中點旋轉(zhuǎn)形成的相對穩(wěn)定的系統(tǒng)。已知正，負電子的質(zhì)量均為m,普朗克常數(shù)為h,靜電常量為k。 (1) 若正負電子是由一個光子和核場作用產(chǎn)生的，且相互作用過程中核場不提供能量，則此光子的頻率必須大于某個臨界值，此臨界值為多大？ (2) 假設“電子偶數(shù)”中，

19、正負電子繞它們連線的中點做勻速圓周運動的軌道半徑r,運動速度v及電子質(zhì)量滿足波爾的軌道量子化理論：2mvnrn=nh/2π,n =1,2,…。“電子偶數(shù)”的能量為正負電子運動的動能和系統(tǒng)的電勢能之和，已知兩正負電子相距L時系統(tǒng)的電勢能為Ep=-ke2/L。試求n=1時“電子偶數(shù)”的能量． (3) “電子偶數(shù)”由第一激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子的波長為多大? 答案：(1)由題意 2mec2=h 所以 (2) “電子偶數(shù)”繞質(zhì)量中心(即幾何中心)轉(zhuǎn)動,則 ① 故 “電子偶數(shù)”的總動能Ek=2 又已知其電勢能 , ∴ “電子偶數(shù)”的總能量E總=Ek+E= ② 根據(jù)波爾的軌道量子化理論 可得 ③ 由①③得 代入②即有E總= 在n=1時有E總= ④ (3) “電子偶數(shù)”從第一激發(fā)態(tài)(n=2)躍遷至基態(tài)時,放出能量,由④可得 △E=E總２-E總１＝　故由△E=得 。 