《2014高考物理(江苏专版)一轮复习讲义 第12章 第3课时 光的折射 全反射》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2014高考物理(江苏专版)一轮复习讲义 第12章 第3课时 光的折射 全反射（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第第 3 课时课时 光的折射光的折射 全反射全反射考纲解读 1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.2.掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算1 折射定律的应用观察者看见太阳从地平线升起时，关于太阳位置的下列叙述中正确的是 ( )A太阳位于地平线之上B太阳位于地平线之下C太阳恰位于地平线D大气密度不知，无法判断答案 B解析 太阳光由地球大气层外的真空射入大气层时要发生折射，根据折射定律，折射角小于入射角，折射光线进入观察者的眼睛，观察者认为光线来自它的反向延长线这样使得太阳的实际位置比观察者看见的太阳位置偏低2折射定律与折射率的理解和应用如图 1 所示，光线以入射角 1从空气射向折射率 n的
2、玻璃表面2(1)当入射角 145时，求反射光线与折射光线间的夹角 .(2)当入射角 1为何值时，反射光线与折射光线间的夹角 90？ 图 1答案 (1)105 (2)arctan 2解析 (1)设折射角为 2，由折射定律n 得 sin 2 ，所以，sin 1sin 2sin 1nsin 45212230.因为 1145，所以 1804530105.(2)因为 1290，所以，sin 2sin (901)cos 1cos 1由折射定律得 tan 1，1arctan .223 全反射问题分析很多公园的水池底都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射
3、现象，下列光路图中正确的是( )2答案 C解析 红光、蓝光都要发生反射，红光的折射率较小，所以蓝光发生全反射的临界角较红光小，蓝光发生全反射时，红光不一定发生，故只有 C 正确4 光的色散现象分析(2011大纲全国16)雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹设水滴是球形的，图 2 中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d 代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是 ( )A紫光、黄光、蓝光和红光图 2B紫光、蓝光、黄光和红光C红光、蓝光、黄光和紫光D红光、黄光、蓝光和紫光答案 B解析 由可见光的折射率知，红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的折射率依次增大，由题
4、图知 ad 折射率依次减小，故 A、C、D 错，B 对考点梳理1 折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象2 折射定律(1)内容：如图 3 所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比(2)表达式：n.sin 1sin 2(3)在光的折射现象中，光路是可逆的 图 33 折射率(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量3(2)定义式：n.sin 1sin 2(3)计算公式：n ，因为 v ，所以光线在 BC 边发生全反射，光线沿 DE 方向射出棱镜后的方向与1nAC 边垂直，光路图如图所示方法提炼 确定光
5、线的方法1先确定光线在界面上的入射点，然后再找光线通过的另外一个点，通过两点确定光线2根据折射定律计算折射角，确定折射光线当光由光密介质射向光疏介质时，应注意是否发生全反射考点一 折射定律的理解与应用解决光的折射问题的一般方法：(1)根据题意画出正确的光路图(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，确定入射角和折射角(3)利用折射定律建立方程进行求解例 1 如图 5 所示，ABCD 为一直角梯形棱镜的截面，C60，P 为垂直于直线 BC 的光屏，现用一宽度等于 AB 边的单色平行光束垂直射向 AB 面，经棱镜折射后在屏 P上形成宽度等于 AB 的一条光带，求棱镜的折射率23图 55解析 光路图
6、如图所示，根据题意有1230，FC23AB则EF13AB根据几何关系有tan 30tan 30DECEAB33 AB在DEF 中，tan 3，解得 330EFDE33由折射定律可得 n，解得 nsin23sin 13答案 3突破训练 1 如图 6 所示，在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体 OPQ，OPOQR，一束单色光垂直 OP 面射入玻璃体，在 OP 面上的入射点为A，OA ，此单色光通过玻璃体后沿 BD 方向射出，且与R2x 轴交于 D 点，ODR，求该玻璃的折射率图 63答案 3解析 作光路图如图所示在 PQ 面上的入射角sin 1 ，130OAOB12由几何关系可
7、得 260折射率 nsin 2sin 13考点二 全反射现象的理解与应用1在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的2当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射当折射角等于 90时，实际上就已经没有折射光了63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例 2 如图 7 所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面图，圆弧 CD 为半径为 R 的四分之一的圆周，圆心
8、为 O，光线从 AB 面上的某点入射，入射角 145，它进入棱镜后恰好以图 7临界角射在 BC 面上的 O 点(1)画出光线由 AB 面进入棱镜且从 CD 弧面射出的光路图；(2)求该棱镜的折射率 n；(3)求光线在该棱镜中传播的速度大小 v(已知光在空气中的传播速度 c3.0108 m/s)解析 (1)光路图如图所示(2)光线在 BC 面上恰好发生全反射，入射角等于临界角 Csin C ，cos C.1nn21n光线在 AB 界面上发生折射，折射角 290C，由几何关系得 sin 2cos C，由折射定律得 nsin 1sin 2由以上几式联立解得 n62(3)光速 v 108 m/scn6
9、答案 (1)见解析图 (2) (3)108 m/s626突破训练 2 为测量一块等腰直角三棱镜 ABD 的折射率，用一束激光沿平行于 BD 边的方向射向直角边 AB 边，如图 8 所示激光束进入棱镜后射到另一直角边 AD 边时，刚好能发生全反射该棱镜的折射率为多少？图 87答案 62解析 作出法线如图所示n，n，Cr90sin 45sin r1sin C即sin 45cos C1sin C解得 tan C，sin C，n.26362考点三 光路控制问题分析1 玻璃砖对光路的控制两平面平行的玻璃砖，出射光线和入射光线平行，且光线发生了侧移，如图 9 所示图 92 三棱镜对光路的控制(1)光密三棱
10、镜：光线两次折射均向底面偏折，偏折角为 ，如图 10 所示(2)光疏三棱镜：光线两次折射均向顶角偏折图 10(3)全反射棱镜(等腰直角棱镜)，如图 11 所示图 11当光线从一直角边垂直射入时，在斜边发生全反射，从另一直角边垂直射出(如图 11甲)当光线垂直于斜边射入时，在两直角边发生全反射后又垂直于斜边射出(如图 11 乙)，入射光线和出射光线互相平行特别提醒 不同颜色的光的频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同例 3 如图 12 所示，MNPQ 是一块截面为正方形的玻璃砖，正方形的8边长为 30 cm，有一束很强的细光束 AB 射到玻璃砖的 MQ 面上，
11、入射点为 B，该光束从 B 点进入玻璃砖后再经 QP 面反射沿 DC 方向射出其中 B 为 MQ 的中点，ABM30，PD7.5 cm，CDN30.试在原图上准确画出该光束在玻璃砖内的光路图，并求出该 图 12玻璃砖的折射率解析 找出 B 点关于界面 QP 的对称点 E，连接 ED 交 QP 于 F点，即光束在 F 点发生反射，所以其光路图如图所示由几何关系得DE cm37.5 cm302157.52sin 20.6DPQEDE由折射定律得 n1.44.sin 1sin 2答案 见解析图 1.44突破训练 3 如图 13 是透明圆柱介质的横截面，C、D 为圆上两点一束单色光沿 BC 方向入射，
12、从 D 点射出已知COD90，BCO120.(1)求介质的折射率； 图 13(2)改变BCO 的大小，能否在介质的内表面发生全反射？答案 (1) (2)不能62解析 (1)作出光路图如图，由几何关系知 60，45；折射率 n.sin sin 62(2)由光路可逆可知，光不可能在介质内表面发生全反射49平行板玻璃砖模型的分析例 4 如图 14 所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜 ABC 置于空气中，两者的 AC 面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光9束平行于 BC 面从 P 点射入，通过两棱镜后，变为从 a、b 两点射出的单色光，对于这两束单色光 ( )A红光在玻璃中传播速度比蓝光大图 14B从
13、a 点射出的为红光，从 b 点射出的为蓝光C从 a、b 两点射出的单色光不平行D从 a、b 两点射出的单色光仍平行，且平行于 BC解析 由玻璃对蓝光的折射率较大，可知 A 选项正确由偏折程度可知 B 选项正确对于 C、D 二选项，我们应首先明白，除了题设给出的两个三棱镜外，二者之间又形成一个物理模型平行玻璃砖(不改变光的方向，只使光线发生侧移)中间平行部分只是使光发生了侧移略去侧移因素，整体来看，仍是一块平行玻璃板，ABBA.所以出射光线仍平行作出光路图如图所示，可知光线 Pc 在 P 点的折射角与光线 ea在 a 点的入射角相等，据光路可逆，则过 a 点的出射光线与过 P 点的入射光线平行由
14、此，D 选项正确答案 ABD平时碰到的两面平行的玻璃砖往往是清清楚楚 画出来的，是“有形”的，其折射率大于周围介质的折射率，这时光线的侧移方向也是我们熟悉的而该题中，未知介质形成的两面平行的“玻璃砖”并未勾勒出来，倒是其两侧的介质(三棱镜)被清楚地勾勒出来了，而且前者的折射率未必大于后者这就在一定程度上掩盖了两面平行的“玻璃砖”的特征因此我们不仅要熟悉光学元件的光学特征，而且要会灵活地运用，将新的情景转化为我们熟知的模型突破训练 4 频率不同的两束单色光 1 和 2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图 15 所示，下列说法正确的是 ( )A单色光 1 的波长小于单色光 2 的波
15、长B在玻璃中单色光 1 的传播速度大于单色光 2 的传播速度 图 15C单色光 1 垂直通过玻璃板所需的时间小于单色光 2 垂直通过玻璃板所需的时间D单色光 1 从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光 2 从玻璃到空气的全反射临界角答案 AD10解析 本题考查光的色散、全反射现象、光速和折射率之间的关系等知识点由图知单色光 1 在界面折射时的偏折程度大，则单色光 1 的折射率大，因此单色光 1 的频率大于单色光 2 的频率，那么单色光 1 的波长就小于单色光 2 的波长，A 项对；由 n 知，折cv射率大的单色光 1 在玻璃中传播速度小，当单色光 1、2 垂直射入玻璃时，二者通过玻璃板的路程相等，此时单色光 1 通过玻璃板所需的时间大于单色光 2 的，B、C 项都错；由sin C 及单色光 1 的折射率大知，D 项对1n高考题组1(2012天津理综6)半圆形玻璃砖横截面如图 16 所示，AB 为直径，O点为圆心在该截面内有 a、b 两束单色可见光从空气垂直于 AB射入玻璃砖，两入射点到 O 的距离相等两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则 a、
