《高中物理 《光学》折射定律、全反射、光导纤维及其应用学案（无答案）新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 《光学》折射定律、全反射、光导纤维及其应用学案（无答案）新人教版（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、12.6 折射定律、全反射、光导纤维及其应用【考点透视】内容要求说明光的折射定律 折射率I相对折射率不作要求光的全反射 光导纤维I【知识网络】1光的折射(1)光的折射现象光从一种介质进入另一种介质时,传播方向发生改变的现象称为光的折射现象.(2)光的折射定律折射光线跟入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线的两侧,入射角的正弦跟折射角的正弦成正比.(3)折射率(绝对折射率n)光从真空射入某种介质发生折射时,入射角1的正弦与折射角2的正弦之比n,叫做这种介质的折射率,即.(4)折射率与光速、波长的关系,式中c、0是光在真空中的光速和波长,、是光在介质中的光速和波长.如图所示,介
2、质和介质的折射率分别为n1、n2,光速分别为1、2,波长分别为1、2,入射角为1,折射角为2,这些物理量的关系为:,.(5)在折射现象中光路是可逆的(6)光密介质和光疏介质任何介质的折射率都大于1,折射率越大,光在其中传播的速度就越小,两种介质相比较,折射率较大的介质叫光密介质,折射率较小的介质叫光疏介质.光密介质和光疏介质是相对的,如酒精相对于水来说是光密介质,酒精相对于玻璃来说是光疏介质.光从光疏介质射入光密介质时,折射角小于入射角;光从光密介质射入光疏介质时,折射角大于入射角.【例1】一点光源发出一束光经一平面镜反射，打在天花板上，平面镜以角速度匀速转动，当入射角为时，光斑的运动速度是多
3、少？（已知天花板到平面镜的距离为h）【例2】光线以入射角i从空气射向折射率的透明介质表面（1）当入射角i=45时，求反射光线与折射光线间的夹角（2）当入射角i为何值时，反射光线与折射光线间的夹角=90【例3】如图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形细的单色光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束l和透射光束2已知玻璃折射率n=3，入射角为450(相应的折射角为240)现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于图面的轴线顺时针转过150如图中虚线所示，则 （ ）A光束1转过150B光束1转过300C光束2转过的角度小于l50D光束2转过的角度大于150【训练1】如图所示，光从点射入圆形玻
4、璃，而从点射出，若出射光线相对于入射光线的偏向角为，AB弧所对的圆心角为，下列说法正确的是（ ）玻璃的折射率为玻璃的折射率为玻璃的折射率为光线在点的入射角为【训练2】 (08四川卷理综)如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60。己知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为( )A B1.5 C D2【训练3】（08宁夏卷理综）一半径为R的1/4球体放置在水平面上，球体由折射率为 的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为 。求出射角 。ADCBO
5、H【训练4】如图所示，人站在距槽边D为L=1.2m处，刚好能看到槽底B的位置，人的眼睛距地面高度H=1.6m，槽中注满某种透明液体时，人刚好能看到槽底中央的O点，已知BC=0.6m，CD=0.8m求：（1）这种液体的折射率； （2）光在该液体中的传播速度（结果保留3位有效数字）【训练5】如图所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为d。当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B。当桶内油的深度等于桶高的一半时，在A点沿AB方向看去，看到桶底上的C点，C、B相距，由此可得油的折射率n= ；光在油中传播的速度v= m/s。（结果可用根式表示）（举一反三）由某种透光物质制成的等腰直角棱镜ABO，两腰
6、长都是16 cm为了测定这种物质的折射率，将棱镜放在直角坐标系中，并使两腰与ox、oy轴重合，如图所示从OB边的C点注视A棱，发现A棱的视位置在OA边D点在C、D两点插大头针，看出C点坐标位置（0，12）D点坐标位置（9，0），由此可计算出该物质的折射率为 【训练6】 如图所示，一束光线以60的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在正上方与平面镜平行的光屏上留下一光点P 。现将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上，如图中虚线所示，则进入透明体的光线经平面境反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的光点P与原来相比向左平移了3.46cm ，已知透明体对光的折射率为。（1）作出后来的光路示意图
7、，标出P位置；P（2）透明体的厚度为多大？ （3）光在透明体里运动的时间多长？【训练7】(08全国II理综)一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是( )A.红光以300的入射角入射 B.红光以450的入射角入射C.紫光以300的入射角入射 D.紫光以450的入射角入射（举一反三）如图所示，两块同样的玻璃直角三棱镜 ABC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质一单色细光束O垂直于AB面入射，在图示的出射光线中 （ ） A1、2、3(彼此平行)中的任一条都有可能B4
8、、5、6(彼此平行)中的任一条都有可能C7、8、9(彼此平行)中的任一条都有可能 D只能是4、6中的某一条 （举一反三）如图所示，和都是厚度均匀的平玻璃板，它们之间的夹角为 ，一细光束以入射角从P点射入， ，已知此光束由红光和蓝光组成，则当光束透过板后（ ）A.传播方向相对于入射光方向向左偏转 角B.传播方向相对于入射光方向向右偏转 角C.红光在蓝光的左边D.红光在蓝光的右边【训练8】(08全国I理综)一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角射入，穿过玻璃砖自下表射出.已知该玻璃对红光的折射率为1.5.设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2，则在从0逐渐增大至90
9、的过程中( )A.t1始终大于t2 B.t1始终小于t2C.t1先大于后小于t2 D.t1先小于后大于t2(7) 视深问题分析光的折射时，一般需作出光路图，以便于应用折射定律及光路图中提供的几何关系来解答。在实际应用中，常见的方法是三角形边角关系。近似法，即利用小角度时，tansin的近似关系求解。【例1】某水池实际深度是h，垂直于水面往下看视深度为多少？（水的折射率为n）【训练1】发出白光的细线光源ab，长度为l0，竖直放置，上端a恰好在水面以下，如图现考虑线光源ab发出的靠近水面法线（图中的虚线）的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以l1表示红光成的像的长度，l2表示蓝光
10、成的像的长度，则（ ）Al1l2l0 Bl1l2l0 Cl2lll0 Dl2l1l02全反射和临界角(1)全反射：当光线从光密介质射到光疏介质的界面上时，若入射角大于等于临界角，则折射光线消失，只产生反射的现象叫全反射（2）产生全反射的条件是：光从光密介质射向光疏介质；入射角大于或等于临界角两条件必须同时存在，才发生全反射。(3)临界角：折射角等于900时的入射角叫临界角显然，临界角是一种特殊的入射角当光线从某介质射入真空(或空气)时，其临界角的正弦值为注意：发生反射时，不一定发生折射，如：全反射时无折射；发生折射时，却一定存在反射。(4)由折射引起的光的色散：白光通过三棱镜后，出射光束分解为
11、单色光(变为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光的光束)，这种现象叫光的色散由七色光组成的光带称光谱其色散的实质是由于各种色光在同一介质中传播的速率不同，或同一介质对不同色光的折射率不同.光通过棱镜时将向棱 镜的横截面的底边方向偏折通过棱镜成像偏向顶点实验表明，一束白光进入棱镜而被折射后，在屏上的光斑是彩色的，说明光在折射时发生了色散。3光导纤维与光纤通信 光导纤维由折射率较大的内芯和折射率较小的外套构成，现代光纤通信是激光技术与光纤技术的结合的产物。【联系实际问题 】【训练1】（08北京卷理综）下列说法正确的是( )A.用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象B.用X光机透视人体是利用光电效应C
12、.光导纤维舆信号是利用光的干涉现象D.门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象【训练2】为了观察门外情况,有人在门上开一小圆孔,将一块圆柱形玻璃嵌入其中,圆柱体轴线与门面垂直.从圆柱底面中心看出去,可以看到的门外入射光线与轴线间的最大夹角称做视场角.已知该玻璃的折射率为n,圆柱长为,底面半径为r,则视场角是（ ）A. B.C. D.【训练3】据报道:2008年北京奥运会,光纤通信网将覆盖所有奥运场馆,为各项比赛提供安全可靠的通信服务.光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输.如图所示,一条圆柱形的光导纤维,长为L,它的玻璃芯的折射率为n1,外层材料的折射率为n2,光在空气中的传播速度为c,若光从它的
13、一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为t,则下列说法中正确的是( )(图中所标的为全反射的临界角,其中) A. B.C. D.（举一反三）如图所示，一条长度为L=5.0m的光导纤维用折射率为n=的材料制成一细束激光由其左端的中心点以= 45的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出求：该激光在光导纤维中的速度v是多大？该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少？（举一反三）某有线制导导弹发射时，在导弹发射基地和导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤（象放风筝一样），它双向传输信号，能达到有线制导作用。光纤由纤芯和包层组成，其剖面如图所示，其中纤芯材料的折射率n1=2，包层折射率n2=，光纤长度为km。（已知当光从折射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时，入射角1、折射角2间满足关系：n1sin1= n2sin2）试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通过包层“泄漏”出去；n1n2若导弹飞行过程中，将有关参数转变为光信号，利用光纤发回发射基地经瞬间处理后转化为指令光信号返回导弹，求信号往返需要的最长时间。【训练4】太阳照在平坦的大沙漠上，我们在沙漠中向前看去，发现前方某处射来亮光，好象太阳光从远处水面射来的一样，我们认为前方有水，但走到该处仍是干燥的沙漠，这种现象在夏天城市中太阳照在沥青路面时也能看到。对此有以下解释：这是光的干涉现象； 这是光
