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1、菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 第 3 节 光的折射 全反射 光的色散 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 真题回放 1 (2013 新课标全国卷 ) 图 12 3 1 为一光导纤维 ( 可简化为一长玻璃丝 ) 的示意图，玻璃丝长为 L ，折射率为 n ， 知光在真空中的传播速度为 c . 图 12 3 1 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 ( ) 为使光线能从玻璃丝的 端面传播到另一端面，求光线在端面 的入射角应满足的条件； ( ) 求光线从玻璃 丝的 面
2、传播到另一端面所需的最长时间 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 【解析】 ( ) 设光线在端面 C 点 ( 见右图 ) 的入射角为 i ，折射角为 r ，由折射定律有 i n r , 设该光线射向玻璃丝内壁 D 点的入射角为 ，为了使该光线可在此光导纤维中传播，应有 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 式中， 是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角，它满足 n 1 由几何关系得 r 90 由 式得 i 1 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 ( ) 光在玻璃丝中传
3、播速度的大小为 v 光速在玻璃丝轴线方向的分量为 v 光线从玻璃丝端面 播到其另一端面所需时间为 T 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面 播到其另一端面所需的时间最长，由 式得 T m a x 【答案】 ( )s in i n 2 1 ( ) 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 2 (2013 新课标全国卷 ) 如图 12 3 2 ，三棱镜的横截面为直角三角形 A 30 ， B 60 . 一束平行于 的光线自 的 P 点射入三棱镜，在 发生反射后从的 M
4、点射出若光线在 P 点的入射角和在 M 点的折射角相等 图 12 3 2 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 ( ) 求三棱镜的折射率； ( ) 在三棱镜的 是否有光线透出？写出分析过程 ( 不考虑多次反射 ) 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 【解析】 ( ) 光路图如图所示，图中 N 点为光线在 光线在 P 点的入射角为 i 、折射角为 r ，在 M 点的入射角为 r 、折射角依题 意也为 i ，有 i 60 由折射定律有 i n r 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落
5、实 深化学习 n r I 由 式得 r r 为过 M 点的法线， C 为直角， 由几何关系有 r 由反射定律可知 联立 式得 r 由几何关系得 r 30 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 联立 式得 n 3 ( ) 设在 N 点的入射角为 i ，由几何关系得 i 60 此三棱镜的全反射临界角满足 n a 1 由 式得 i a 此光线在 N 点发生全反射，三棱镜的 没有光线透出 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 【答案】 ( ) 3 ( ) 没有光线透出；分析过程见解析 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复
6、习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 3 (2013 山东高考 ) 如图 12 3 3 所示， D 是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由 O 点垂直 射入已知棱镜的折射率 n 2 ， 8 2 60 . 图 12 3 3 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向； 第一次的出射点距 C _ 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 【解析】 设发生全 反射的临界角为 C ，由折射定律得 1C 45 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向
7、真题 重落实 深化学习 光路图如图所示，由几何关系可知光线在 和 0 ，均发生全反射设光线在 的入射角为 ，折射角为 ，由几何关系得 30 ，小于临界角，光线第一次射出棱镜是在 ，由折射定律得 n 代入数据得 45 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 由于 2 8 由几何关系得 4 所以 CF 4 33 【答案】 见解析 4 33 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 考向分析 1. 考纲展示 (1) 光的折射定律 (2) 折射率 (3) 全反射、光导纤维 (4) 实验：测定玻璃的折射率 菜 单 切脉搏 核心
8、突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 2. 命题趋势 该部分中的高考命题比较灵活，但重点突出，基本都是关于光的折射定律的应用，光的全反射分析和计算，以后命题的方向不会改变 3. 选材特点 设计不同形状的玻璃砖，考查光的传播路径，分析光的折射，光的全反射 并计算有关物理量 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 考点一 光的折射和全反射 一、 对折射率的理解 1 公式 n 12中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空， 1总是真空中的光线与法线间的夹角， 2总是介质中的光线与法线间的夹角 2 折射率由介质本身性质决定，与入射角的
9、大小无关 3 折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质，光疏介质不是指密度小的介质 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 4 折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关同一种介质中，频率越大 的色光折射率越大，传播速度越小 5 同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同 6 折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小 v 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 二对全反射现象的理解 1 光必须从光密介质射入光疏介质，例如从水中或玻璃中射入空气中 2 入
10、射角必须大于或等于临界角 3 全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零 ，这时就发生了全反射 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 【例 1 】 考向：光的折射定律的应用 (2014 江苏高考 )M 蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉电子显微镜下鳞片结构的示意图如图 1 2 3 4. 图 12 3 4 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 一束光以入射角 i 从 a 点入射，经过折射和反射后从 鳞片的折射率为 n ，厚度为 d ，两片之间空气层厚度为 h . 取光在空气中的速度为 c ，求光从 a 到 b 所需的时间t . 菜 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 【解析】 设光在鳞片中的折射角为 ，折射定 律 i n 在鳞片中传播的路程 ，传播速度 v 播时间 t1 空气中的传播时间 i则 t 单 切脉搏 核心突破 高三总复习 物理 研动向 考向真题 重落实 深化学习 【答案】 2 n2
