【步步高】年高考物理大一輪 第十二章 第3課時(shí) 光的折射　全反射 新人教版選修34

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1、第3課時(shí)光的折射全反射導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.掌握光的折射定律，理解折射率的概念.2.理解全反射的概念，掌握全反射產(chǎn)生的條件一、光的折射定律和折射率基礎(chǔ)導(dǎo)引如圖1所示，一個(gè)儲(chǔ)油桶的底面直徑與高均為d.當(dāng)桶內(nèi)沒(méi)有油時(shí)，從某點(diǎn)A恰能看到桶底邊緣的某點(diǎn)B.當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時(shí)，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的點(diǎn)C，C、B兩點(diǎn)相距.求油的折射率和光在油中傳播的速度圖1知識(shí)梳理1折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)斜射進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向_的現(xiàn)象2折射定律(如圖2所示)(1)內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在_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_比圖2(2)表達(dá)式：n.(3)在

2、光的折射現(xiàn)象中，光路是_的3折射率(1)物理意義：折射率是一個(gè)反映介質(zhì)的_的物理量，折射率大，說(shuō)明光線從空氣射入到該介質(zhì)時(shí)_，反之偏折小(2)定義式：n，不能說(shuō)n與sin 1成正比、與sin 2成反比折射率是由介質(zhì)本身的_和光的頻率決定的(3)計(jì)算公式：n，因?yàn)関3R)，不考慮光的干涉和衍射，試問(wèn)：圖6(1)在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的最外側(cè)是什么顏色？(2)若玻璃半球?qū)?1)中色光的折射率為n，請(qǐng)你求出圓形亮區(qū)的最大半徑方法歸納此類問(wèn)題涉及光的折射、光的色散和全反射現(xiàn)象，綜合性比較強(qiáng)(1)各種色光中紫光折射率最大，紅光折射率最小，故由折射形成的彩色光帶中紫光偏折角最大(2)利用sin C判斷臨

3、界角，找出臨界光線，畫(huà)出光路圖是解答問(wèn)題的關(guān)鍵圖7跟蹤訓(xùn)練2在某科技館內(nèi)放置了一個(gè)高大的半圓柱形透明物體，其俯視圖如圖7所示，O為半圓的圓心甲、乙兩同學(xué)為了估測(cè)該透明體的折射率，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)他們分別站在A、O處時(shí)，相互看著對(duì)方，然后兩人貼著柱體慢慢向一側(cè)運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B、C處時(shí)，甲剛好看不到乙已知半圓柱體的半徑為R，OC0.6R，BCOC，則半圓柱形透明物體的折射率為多少？考點(diǎn)三光的折射對(duì)光路的控制考點(diǎn)解讀1玻璃磚對(duì)光路的控制兩平面平行的玻璃磚，出射光線和入射光線平行，且光線發(fā)生了側(cè)移，如圖8所示圖82三棱鏡對(duì)光路的控制(1)光密三棱鏡：光線兩次折射均向底面偏折，偏折角為，如圖9所示(2)光疏三

4、棱鏡：光線兩次折射均向頂角偏折圖9(3)全反射棱鏡(等腰直角棱鏡)，如圖10所示圖10當(dāng)光線從一直角邊垂直射入時(shí)，在斜邊發(fā)生全反射，從另一直角邊垂直射出(如圖10甲)當(dāng)光線垂直于斜邊射入時(shí)，在兩直角邊發(fā)生全反射后又垂直于斜邊射出(如圖10乙)，入射光線和出射光線互相平行特別提醒不同顏色的光的頻率不同，在同一種介質(zhì)中的折射率、光速也不同，發(fā)生全反射現(xiàn)象的臨界角也不同典例剖析圖11例3雨過(guò)天晴，人們?？吹教炜罩谐霈F(xiàn)彩虹，它是由陽(yáng)光照射到空中彌漫的水珠上時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象在說(shuō)明這個(gè)現(xiàn)象時(shí)，需要分析光線射入水珠后的光路，一細(xì)束光線射入水珠，水珠可視為一個(gè)半徑為R10 mm的球，球心O到入射光線的垂直距離為d

5、8 mm，水的折射率為n4/3.(1)在圖11中畫(huà)出該束光線射入水珠后，第一次從水珠中射出的光路圖(2)求這束光線從射向水珠到第一次射出水珠，光線偏轉(zhuǎn)的角度跟蹤訓(xùn)練3如圖12所示，A、B、C為等腰棱鏡，a、b兩束不同頻率的單色光垂直AB邊射入棱鏡，兩束光在AB面上的入射點(diǎn)到OC的距離相等，兩束光折射后相交于圖中的P點(diǎn)，以下判斷正確的是()A在真空中，a光光速大于b光光速B在真空中，a光波長(zhǎng)大于b光波長(zhǎng)圖12Ca光通過(guò)棱鏡的時(shí)間大于b光通過(guò)棱鏡的時(shí)間Da、b兩束光從同一介質(zhì)射入真空的過(guò)程中，a光發(fā)生全反射的臨界角大于b光發(fā)生全反射的臨界角15.平行玻璃磚模型例4如圖13所示，兩塊相同的玻璃等腰三

6、棱鏡ABC置于空氣中，兩者的AC面相互平行放置，由紅光和藍(lán)光組成的細(xì)光束平行于BC面從P點(diǎn)射入，通過(guò)兩棱鏡后，變?yōu)閺腶、b兩點(diǎn)射出的單色光，對(duì)于這兩束單色光 ()圖13A紅光在玻璃中傳播速度比藍(lán)光大B從a點(diǎn)射出的為紅光，從b點(diǎn)射出的為藍(lán)光C從a、b兩點(diǎn)射出的單色光不平行D從a、b兩點(diǎn)射出的單色光仍平行，且平行于BC建模感悟平時(shí)碰到的兩面平行的玻璃磚往往是清清楚楚畫(huà)出來(lái)的，是“有形”的，其折射率大于周圍介質(zhì)的折射率，這時(shí)光線的側(cè)移方向也是我們熟悉的而該題中，未知介質(zhì)形成的兩面平行的“玻璃磚”并未勾勒出來(lái)，倒是其兩側(cè)的介質(zhì)(三棱鏡)被清楚地勾勒出來(lái)了，而且前者的折射率未必大于后者這就在一定程度上掩

7、蓋了兩面平行的“玻璃磚”的特征因此我們不僅要熟悉光學(xué)元件的光學(xué)特征，而且要會(huì)靈活地運(yùn)用，將新的情景轉(zhuǎn)化為我們熟知的模型跟蹤訓(xùn)練4如圖14所示為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(xì)光束O垂直于AB面入射，在圖示的出射光線中，下列說(shuō)法正確的是 ()圖14A1、2、3(彼此平行)中的任一條都有可能B4、5、6(彼此平行)中的任一條都有可能C7、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A組折射定律的理解及應(yīng)用圖151(2010全國(guó)20)頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點(diǎn)射入一厚玻璃板后，其光路如圖15所示，下

8、列說(shuō)法正確的是 ()A單色光1的波長(zhǎng)小于單色光2的波長(zhǎng)B在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光2的傳播速度C單色光1通過(guò)玻璃板所需的時(shí)間小于單色光2通過(guò)玻璃板所需的時(shí)間D單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光2從玻璃到空氣的全反射臨界角2半徑為R的玻璃圓柱體，截面如圖16所示，圓心為O，在同一截面內(nèi)，兩束相互垂直的單色光射向圓柱面的A、B兩點(diǎn)，其中一束沿AO方向，AOB30，若玻璃對(duì)此單色光的折射率n.圖16(1)試作出兩條光線從射入到第一次射出的光路圖，并求出各光線射出時(shí)的折射角；(當(dāng)光線射向柱面時(shí)，如有折射光線則不考慮反射光線)(2)求兩條光線經(jīng)圓柱體后第一次射出的光線的交點(diǎn)(或反向延

9、長(zhǎng)線的交點(diǎn))與A點(diǎn)的距離B組全反射現(xiàn)象的理解及應(yīng)用圖173. 如圖17所示，一細(xì)束紅光和一細(xì)束藍(lán)光平行射到同一個(gè)三棱鏡上，經(jīng)折射后交于光屏上的同一個(gè)點(diǎn)M，若用n1和n2分別表示三棱鏡對(duì)紅光和藍(lán)光的折射率，下列說(shuō)法中正確的是 ()An1n2，a為紅光，b為藍(lán)光Bn1n2，a為紅光，b為藍(lán)光Dn1n2，a為藍(lán)光，b為紅光4一束單色光由左側(cè)射入盛有清水的薄壁圓柱形玻璃杯，圖18為過(guò)軸線的截面圖，調(diào)整入射角，使光線恰好在水和空氣的界面上發(fā)生全反射，已知水的折射率為，求sin 的值圖18課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練(限時(shí)：45分鐘)一、選擇題1香港中文大學(xué)第三任校長(zhǎng)高錕榮獲了2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)高度評(píng)

10、價(jià)了高錕的貢獻(xiàn)，評(píng)委會(huì)指出：高錕1966年發(fā)現(xiàn)如何通過(guò)光學(xué)玻璃纖維遠(yuǎn)距離傳輸光信號(hào)的工作，成為今日電話和高速互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的基石下列說(shuō)法中，正確的是 ()A光纖通信具有傳輸容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)B光纖通信、全息照相、數(shù)碼相機(jī)及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理C實(shí)用光導(dǎo)纖維是由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射D當(dāng)今，在信號(hào)的傳輸領(lǐng)域中，光纖電纜(“光纜”)已經(jīng)幾乎完全取代了傳統(tǒng)的銅質(zhì)“電纜”，成為傳播信息的主要工具，是互聯(lián)網(wǎng)的骨架，并已聯(lián)接到普通社區(qū)圖12如圖1所示，MN是位于豎直平面內(nèi)的光屏，放在水平面上的半圓柱形玻

11、璃磚的平面部分ab與屏平行由光源S發(fā)出的一束白光從半圓沿半徑射入玻璃磚，通過(guò)圓心O再射到屏上在水平面內(nèi)以O(shè)點(diǎn)為圓心沿逆時(shí)針?lè)较蚓従忁D(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚，在光屏上出現(xiàn)了彩色光帶當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于某一值時(shí)，屏上彩色光帶中的某種顏色的色光首先消失有關(guān)彩色的排列順序和最先消失的色光是 ()A左紫右紅，紫光 B左紅右紫，紫光C左紫右紅，紅光 D左紅右紫，紅光3很多公園的水池底都裝有彩燈，當(dāng)一細(xì)束由紅、藍(lán)兩色組成的燈光從水中斜射向空氣時(shí)，關(guān)于光在水面可能發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象，下列光路圖中正確的是 ()圖24某物理興趣小組用實(shí)驗(yàn)探究光的色散規(guī)律，他們將半圓形玻璃磚放在豎直面內(nèi)，在其左方豎直放置一個(gè)很大的光屏P，讓一

12、復(fù)色光束SA射向玻璃磚的圓心O后，有兩束單色光a和b射向光屏P，如圖2所示他們根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出了以下四個(gè)猜想，你認(rèn)為正確的是 ()A單色光a的波長(zhǎng)小于單色光b的波長(zhǎng)B在玻璃中單色光a的傳播速度大于單色光b的傳播速度C單色光a通過(guò)玻璃磚所需的時(shí)間大于單色光b通過(guò)玻璃磚所需的時(shí)間D當(dāng)光束SA繞圓心O逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，在光屏P上最早消失的是a光5.下列說(shuō)法正確的是 ()A太陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡形成彩色光譜，這是光的干涉的結(jié)果B用光導(dǎo)纖維傳送圖象信息，這是光的衍射的應(yīng)用C瞇著眼睛看發(fā)光的燈絲時(shí)能觀察到彩色條紋，這是光的偏振現(xiàn)象D在照相機(jī)鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時(shí)水面下的景物，可使景像清晰6. 一束白光從

13、頂角為的一邊以較大的入射角i射入并通過(guò)三棱鏡后，在屏P上可得到彩色光帶，如圖3所示，在入射角i逐漸減小到零的過(guò)程中，假如屏上的彩色光帶先后全部消失，則()圖3A紅光最先消失，紫光最后消失B紫光最先消失，紅光最后消失C紫光最先消失，黃光最后消失D紅光最先消失，黃光最后消失7如圖4所示，紅色細(xì)光束a射到折射率為的透明球表面，入射角為45，在球的內(nèi)壁經(jīng)過(guò)一次反射后，從球面射出的光線為b，則入射光線a與出射光線b之間的夾角為 ()A30 B45圖4C60 D758. 如圖5所示，ABC為等腰棱鏡，兩束頻率不同、寬度均為d的平行光a和b，分別垂直AB邊射向棱鏡，棱鏡的對(duì)稱軸OC為兩束光的分界 線，棱鏡對(duì)

14、a光和b光的折射率分別為n1和n2，且n1”、 “”或“”、“”或“”)圖811. 如圖8所示是一透明的圓柱體的橫截面，其半徑R20 cm，折射率為，AB是一條直徑，今有一束平行光沿AB方向射向圓柱體，試求：(1)光在圓柱體中的傳播速度；(2)距離直線AB多遠(yuǎn)的入射光線，折射后經(jīng)過(guò)B點(diǎn)12圖9夏日晚上，小明去游泳池游泳，他站在池邊發(fā)現(xiàn)對(duì)岸標(biāo)桿上有一燈A，水下池壁上有一彩燈B(B燈在圖中未畫(huà)出)，如圖9所示，他調(diào)整自己到岸邊的距離，直到發(fā)現(xiàn)A燈經(jīng)水面反射所成的像與B燈經(jīng)水面折射后所成的像重合，此時(shí)人到對(duì)岸的距離L10 m，A燈距水面高為0.5 m，人眼E距水面高為2 m，水的折射率為.(1)畫(huà)出

15、小明看到A、B燈的像重合時(shí)的光路圖；(2)求B燈在水面下的深度復(fù)習(xí)講義基礎(chǔ)再現(xiàn)一、基礎(chǔ)導(dǎo)引1.581.9108 m/s知識(shí)梳理1.改變2.(1)同一平面正(3)可逆3.(1)光學(xué)性質(zhì)偏折大(2)光學(xué)性質(zhì)(3)1二、基礎(chǔ)導(dǎo)引見(jiàn)解析解析岸上所有景物發(fā)出的光，射向水面時(shí)入射角1分布在0到90之間，射入水中后的折射角2在0至臨界角之間可以求出光從水中射向空氣的臨界角C.如圖所示，幾乎貼著水面射入水里的光線，在潛水員看來(lái)是從折射角為C的方向射來(lái)的，水面上其他方向射來(lái)的光線，折射角都小于C.因此認(rèn)為水面以上所有的景物都出現(xiàn)在頂角為2C的圓錐里由公式sin C和水的折射率n1.33，可求得臨界角Carcsi

16、n 48.8設(shè)圓錐的頂角為，則有2C97.6.知識(shí)梳理1.(1)光密光疏大于或等于2.三、3(1)三角形折射率課堂探究例1跟蹤訓(xùn)練1(1) (2)c 例2(1)紫色(2)dnR跟蹤訓(xùn)練2例3(1)見(jiàn)解析(2)32解析(1)如圖所示跟蹤訓(xùn)練3C例4ABD跟蹤訓(xùn)練4B分組訓(xùn)練1AD2(1)光路圖見(jiàn)解析060(2)(1)R解析(1)過(guò)A點(diǎn)的光線不偏折，折射角為0.設(shè)過(guò)B的光線折射角為，則n，故30經(jīng)C點(diǎn)發(fā)生折射，入射角為30，同理折射角為60光路圖如圖所示3B由題圖可知，b光線經(jīng)過(guò)三棱鏡后的偏折角較小，因此折射率較小，是紅光故B正確4.課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練1AD2B3C4B5D6B7A8C9B10光密光疏11(1)108 m/s(2)10 cm12(1)見(jiàn)解析圖(2)1.89 m12