2019版高考物理總復(fù)習(xí) 選考部分 機械振動 機械波 光 電磁波 相對論簡介 基礎(chǔ)課3 光的折射 全反射學(xué)案.doc
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基礎(chǔ)課3光的折射全反射知識排查光的折射定律折射率1.折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象,如圖1所示。圖12.折射定律(1)內(nèi)容: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);入射角的正弦值與折射角的正弦值成正比。(2)表達(dá)式:n12,式中n12是比例常數(shù)。3.折射率(1)物理意義:折射率反映介質(zhì)的光學(xué)特性,折射率大,說明光從真空射入到該介質(zhì)時偏折角大,反之偏折角小。(2)定義式:n,不能說n與sin 1成正比,與sin 2成反比。折射率由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和光的頻率決定。(3)計算公式:n,因v 1,說明實驗時光由A經(jīng)過O到D,選項A錯誤,B正確;在由空氣進(jìn)入該玻璃磚時,光的頻率不變,光的波長變?yōu)樵瓉淼?,選項C錯誤,D正確;以入射角i60由空氣進(jìn)入該玻璃磚時,由折射定律n,其折射角的正弦值為sin rsin i,選項E正確。答案BDE2.(2018上海長寧區(qū)模擬)某同學(xué)為了測量截面為正三角形的玻璃三棱鏡的折射率,先在白紙上放好三棱鏡,在棱鏡的左側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2,然后在棱鏡的右側(cè)觀察到P1和P2的像,當(dāng)P1的像恰好被P2的像擋住時,插上大頭針P3和P4,使P3擋住P1、P2的像,P4也擋住P1、P2的像,在紙上標(biāo)出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖15所示。圖15(1)在圖上畫出對應(yīng)的光路。(2)為了測出三棱鏡玻璃材料的折射率,若以AB為分界面,需要測量的量是_,在圖上標(biāo)出它們。(3)三棱鏡玻璃材料折射率的計算公式是n_。(4)若在描繪三棱鏡輪廓的過程中,放置三棱鏡的位置發(fā)生了微小的平移(移至圖中的虛線位置,底邊仍重合),若仍以AB為分界面,則三棱鏡玻璃材料折射率的測量值_真實值(填“大于”“小于”或“等于”)。解析(1)光路圖如圖所示。(2)若以AB為分界面,需要測量的量為入射角1、折射角2。(3)該三棱鏡玻璃材料的折射率的計算公式為n。(4)若在描繪三棱鏡輪廓的過程中,放置三棱鏡的位置發(fā)生了微小的平移,仍以AB為分界面,將入射光線與AB的交點和出射光線與BC的交點連接起來,從而可知該連接線發(fā)生偏轉(zhuǎn),導(dǎo)致折射角變小,所以測量值比真實值大。答案(1)如解析圖所示(2)入射角1、折射角2(3)(4)大于活頁作業(yè)(時間:40分鐘)A級:保分練1.(多選)如圖1所示,MN是介質(zhì)1和介質(zhì)2的分界面,介質(zhì)1、2的絕對折射率分別為n1、n2,一束細(xì)光束從介質(zhì)1射向介質(zhì)2中,測得160,230,根據(jù)你所學(xué)的光學(xué)知識判斷下列說法正確的是()圖1A.介質(zhì)2相對介質(zhì)1的相對折射率為B.光在介質(zhì)2中的傳播速度小于光在介質(zhì)1中的傳播速度C.介質(zhì)1相對介質(zhì)2來說是光密介質(zhì)D.光從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2可能發(fā)生全反射現(xiàn)象E.光從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2,光的波長變短解析光從介質(zhì)1射入介質(zhì)2時,入射角與折射角的正弦之比叫做介質(zhì)2相對介質(zhì)1的相對折射率,所以有n21,選項A正確;因介質(zhì)2相對介質(zhì)1的相對折射率為,可以得出介質(zhì)2的絕對折射率大,因n,所以光在介質(zhì)2中的傳播速度小于光在介質(zhì)1中的傳播速度,選項B正確;介質(zhì)2相對介質(zhì)1來說是光密介質(zhì),選項C錯誤;光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時,有可能發(fā)生全反射現(xiàn)象,選項D錯誤;光從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2,光的頻率不變,速度變小,由vf可知,光的波長變短,選項E正確。答案ABE2.(多選)如圖2,一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚,在玻璃磚底面上的入射角為,經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則()圖2A.在玻璃中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度B.在真空中,a光的波長小于b光的波長C.玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率D.若改變光束的入射方向使角逐漸變大,則折射光線a首先消失E.分別用a、b光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗,a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距解析由題圖知,光從玻璃磚射出時,入射角相同,a光的折射角大于b光的折射角,玻璃磚對a光的折射率大于對b光的折射率,a光在玻璃中的傳播速度比b光的小,a光的頻率比b光的大,在真空中,a光的波長較短,a光形成的干涉條紋間距較小,選項A、B正確,C、E錯誤;a光的全反射臨界角較小,當(dāng)入射角增大時,a光先發(fā)生全反射,其折射光線先消失,選項D正確。答案ABD3.(2018河北衡水中學(xué)調(diào)研)(多選)如圖3所示,一塊上、下表面平行的玻璃磚的厚度為L,玻璃磚的折射率n,若光從上表面AB射入的入射角i60,光在真空中的光速為c,則()圖3A.折射角r30B.光在玻璃中傳播的時間為C.光在玻璃中傳播的時間為D.改變?nèi)肷浣莍,光在下表面CD可能發(fā)生全反射E.光一定能從CD面射出解析由n得sin r0.5,得r30,故A正確;光在玻璃中傳播的速度為v,由幾何知識可知光在玻璃中傳播的路程為s,則光在玻璃中傳播的時間為t,故B錯誤,C正確;由于光在CD面上的入射角等于光在AB面上的折射角,根據(jù)光路可逆性原理可知光一定能從CD面射出,故D錯誤,E正確。答案ACE4.(多選)如圖4所示為一橫截面為等腰直角三角形的玻璃棱鏡,兩種顏色不同的可見細(xì)光束a、b垂直于底邊從空氣射向玻璃,光路如圖所示,則下列說法正確的是()圖4A.玻璃對a光的折射率小于對b光的折射率B.a光和b光由空氣進(jìn)入玻璃棱鏡后頻率都變小C.a光和b光在玻璃中傳播時a光的波長小于b光的波長D.在相同條件下進(jìn)行雙縫干涉實驗,a光的條紋間距比b光的大E.a光和b光以相同的入射角由玻璃射向空氣,若逐漸增大入射角,則b光先發(fā)生全反射解析兩束光在直角邊的入射角i相同,折射角rarb,由折射定律得navb,且fab,選項C錯誤;由雙縫干涉條紋間距公式x知,xaxb,選項D正確;由sin C知,CaCb,故b光先發(fā)生全反射,選項E正確。答案ADE5.玻璃半圓柱體的半徑為R,橫截面如圖5所示,圓心為O,A為圓柱面的頂點。兩條單色紅光分別按如圖方向沿截面入射到圓柱體上,光束1指向圓心,方向與AO夾角為30,光束2的入射點為B,方向與底面垂直,AOB60,已知玻璃對該紅光的折射率n,求兩條光線經(jīng)底面折射后的交點與O點的距離d。圖5解析光路圖如圖所示,光線2在B點折射時,入射角i60由折射定律有n得sin r,r30入射到底面的入射角i60r30則sin rnsin i,r60折射光線交AO延長線于D點根據(jù)幾何知識知LOCR同理,光線1從O點射出,折射光線與CD交于E點,折射角EOD60則EOD為等邊三角形,dOEODLOCtan 30答案B級:拔高練6.(多選)一玻璃半圓柱置于空氣中,其橫截面(紙面)如圖6所示,O為半圓的圓心。一束由紅光和紫光組成的復(fù)色光,沿半徑PO方向射入半圓柱后被分成兩束光OA、OB,PON。已知折射光OB是單色光,光線PO可在紙面內(nèi)繞O點順時針旋轉(zhuǎn)(),逆時針旋轉(zhuǎn)(90),則下列說法正確的是()圖6A.OB是紅光B.OA是由紅光和紫光組成的復(fù)色光C.玻璃對紫光的折射率小于D.順時針旋轉(zhuǎn)時,光線OB可能消失,光線OA繞O點逆時針旋轉(zhuǎn)E.逆時針旋轉(zhuǎn)時,光線OB可能消失,光線OA繞O點順時針旋轉(zhuǎn)解析光在界面發(fā)生反射和折射,入射角相同時,紅光折射角小于紫光折射角,折射光OB是紅光,紫光已經(jīng)發(fā)生了全反射,選項A正確;反射光OA是由紅光和紫光組成的復(fù)色光,選項B正確;圖中角大于或等于紫光全反射的臨界角,由sin 可得玻璃對紫光的折射率n,選項C錯誤;若光線PO在紙面內(nèi)繞O點順時針旋轉(zhuǎn)(),入射角減小,則光線OB不可能消失,光線OA繞O點逆時針旋轉(zhuǎn),選項D錯誤;若光線PO在紙面內(nèi)繞O點逆時針旋轉(zhuǎn)(90),入射角增大,則光線OB可能消失,光線OA繞O點順時針旋轉(zhuǎn),選項E正確。答案ABE7.如圖7為三棱鏡ABC的截面圖,A70,入射光線垂直于AC射入棱鏡,已知該光在玻璃與空氣的界面處發(fā)生全反射的臨界角為45,光在真空中傳播速度為c。求:圖7(1)光線在三棱鏡中傳播的速度;(2)光線第一次從三棱鏡射入空氣時的折射角。解析(1)根據(jù)sin 45,可得玻璃對該光的折射率n,由n,解得光線在三棱鏡中傳播的速度v(2)畫出光在三棱鏡傳播的光路圖,如圖所示。光線先射到AB面上,入射角i170,大于全反射的臨界角45,故光線在AB面上發(fā)生全反射,光射到BC面上,入射角i250,大于全反射的臨界角45,故光線在BC面上發(fā)生全反射,光線第二次射到AB面上時,入射角i18020409030,小于全反射的臨界角45,故光線從三棱鏡AB面射入空氣,由折射定律n,解得r45。答案(1)c(2)458.如圖8所示為截面為四分之三圓的玻璃柱,圓弧ABC面鍍銀,圓弧的半徑為10 cm。一細(xì)光束垂直O(jiān)A并從OA的中點D射入玻璃柱,玻璃柱對該光的折射率為,光在真空中的傳播速度為c3108 m/s,求:圖8(1)光從玻璃柱中射出時的光線與入射光的夾角;(2)光在玻璃柱中傳播的時間(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。解析(1)光束射入玻璃柱后的光路如圖所示,在E點有sinDEO,得DEO30由幾何關(guān)系知,DEOBEOEBOOBF光在OC面上射出時的入射角r30由折射定律n得光從OC面射出時的折射角i45則光從玻璃柱中射出時的光線與入射光的夾角為i135(2)光在玻璃柱中傳播的路程為sDEEBBFDERcos 30BE2Rcos 30BF光在玻璃柱中傳播的速度為v光在玻璃柱中傳播的時間為t代入數(shù)據(jù)解得t4.33109 s答案(1)135(2)4.33109 s9.如圖9所示,在一個足夠大的水池中有一名潛水員在水面下E處潛泳,E處與水面的距離為1 m,與岸邊的水平距離為1.1 m,潛水員在E處恰好看不到離岸邊2 m、高出岸邊1 m的標(biāo)志物P,已知岸邊距離水面的高度BC為0.3 m。圖9(1)求水的折射率;(2)若此時潛水員打開自身攜帶的一個點光源,同時豎直下潛,若要使水面上能出現(xiàn)一個最大的完整的圓形透光區(qū)域,則潛水員需要下潛多少距離?(不考慮光的多次反射,小數(shù)點后保留1位數(shù)字)解析(1)潛水員恰好看不到標(biāo)志物P時的光路圖如圖所示。由幾何知識可知光線的入射角與BPA相等sinBPA由三角形相似可知可解得CD0.6 m,故EF0.5 m則sinEDF折射率n2(2)當(dāng)潛水員下沉到發(fā)生全反射的臨界光線恰好照射到水面與岸邊的交點C時,透光區(qū)域為最大的完整的圓形,設(shè)全反射臨界角為C0,且滿足sin C0,解得C030,IH m潛水員需下潛hIHIE0.9 m答案(1)2(2)0.9 m- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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