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1、- -高中物理习题汇编第十五章光的反射和折射省实验中学物理组勿以恶小而为之，勿以善小而不为。惟贤惟德，能服于人。 刘备新课标高中物理第十五章光的反射和折射知识内容要求说明89、光的直线传播，本影和半影 90、光的反射，反射定律，平面镜成像作图法 91、光的折射，折射定律，折射率，全反射和临界角 92、光导纤维 93、棱镜，光的色散 知识网络 几 何 光 学光的直线传播(均匀介质 ) 光的反射光的折射本影半影日食月食小孔成像真空中光速c = 3.0108米/秒反射定律入射线、反射线与法线共面， 且分居法线两侧，入射角=反射角。平面镜成像特点：成虚像 ;像与物等大 小,正立 ,且与镜面位置对称。折
2、射定律光线从第一种媒质射入第 二种媒质时 ,入射线、折射线与法线共 面，且分居法线两侧；入射角（i）与折射角 (r)正弦的比值为一常量n，n= risinsin(n 由两种媒质种类决定)，称为第二种媒质对第一种媒质的折射率。如第一种媒质是空气或真空，n 又称为 第二种媒质的折射率。全反射现象光线从空气或真空中射向其它媒质(n密n疏)时,当入射角大于等于临界角C 时,折射光线完全消失 ,反射光最强 .这种现象叫做全反射。 SinC= n1光的色散一束白光通过三棱镜后发生色散,形成按一定 次序 (红、橙、黄、绿、蓝、 靛、紫 )排列的光谱。 色散现象表明： 白光是由各种单色光组成的复色光， 同种媒
3、 质对不同色光的折射率不同， 对紫光折射率最大， 对红光折射率最小。棱镜光从玻璃棱镜的一个侧面射入， 从另一个侧面 射出时， 出射光线跟入射光 线相比，向底面偏折。全反射棱射横截面是等腰直角三角形的棱镜 叫全反射棱镜。- -高中物理习题汇编第十五章光的反射和折射省实验中学物理组勿以恶小而为之，勿以善小而不为。惟贤惟德，能服于人。 刘备 解题方法指导 例 1：如图 13-9，P为发光点， MN 为平面镜，那么在MN与 P之间放上不透明挡板Q后，像 的亮度变化情况是 _ _(填“变亮”或“变 暗”或“不变” )。【错解】 在 MN与 P之间放上不透明挡板Q后，必然会使从 P 点发出的光被挡板挡住部
4、分，所以像的亮度会变暗。【错解原因】 选错的同学是将此类问题与在发光点S与透镜 之间放一挡板的情况混为一谈了。若是凸透镜，如图 1310， 发光点 S发出并且到达凸透镜上的那部分光线，经折射后必然全部相交于实像点S1，而当 如图 13-11 所示的凸透镜下半部分 ( 或其上任何一部分 ) 放上挡板 B后，S发出并且到达挡板 B的光线就会被反射和吸收不能透过凸透镜经折射到达实像点S2， 使得相交于 S2像点的光线 大大减少了，显然由于放上了B，S2点变暗了，而平面镜则不同了。【分析解答】 所不同的是，图 13-12 中发光点 P在平面镜中所成的是虚像点P。眼睛之所 以能看到 P，是因为 P发出的
5、光线，在平面镜MN上发生反射并且进入人眼睛。人按照平 时形成的观察习惯，逆着进入眼睛的这些反射光线看到镜后的虚像点P，P就是进入人 眼睛的光线反向延长线的相交点，显然 P像点的亮度取决于眼睛的某一位置观察时进入其 中的光线多少与强弱。如图(13-12) 所示，无放挡板时，眼睛在 M1N1与 M1 N1所包围的空间区域内均可看到P点。 放上挡板后，在图中的阴影部分A或 B区域内 ( 即在 M1Nl和 M2N2与 M1N1和 M2N2所包围 的区域) ， 进入眼睛的光线多少强弱与未放入挡板时相比保持不变。因为在没有放上挡板时， 通过挡板所在位置的那部分光线经平面镜后，同样不能进入处于A，B区域内的
6、眼睛，这样 对进入 A，B区域内的光线多少与强弱并不能做出贡献。也就是说，挡板放上后，对在A，B 区域内眼睛，能否看到像及看像的亮度都不会产生任何影响。当然此时A，B区域外再也看 不到 P的像点 P了。因此，在发光点与平面镜之间放上不透明挡板后，观察到的像的亮度 是不变的，变化的是像的观察范围，而且是明显变小了。【评析】 几何光学把光理想化为光线，用几何的方法研究光在介质中的行为。总结出光的 直进、反射和折射三大规律。所以用几何光学规律解决实际问题，应先画光路图再做具体 分析。这不仅是按照规律办事的的起码要求，也是保证做题正确的手段。- -高中物理习题汇编第十五章光的反射和折射省实验中学物理组
7、勿以恶小而为之，勿以善小而不为。惟贤惟德，能服于人。 刘备 易错题辨析 例 1波长为 0.65 m的红光，从空气射入水中，水相对空气的折射率为1.33。求该光在 水中的波长，并判断在水中该光的颜色。【错解】得波长 0.49 m的光是蓝色。【错解原因】 上述求得光在水中的波长为0.49m是正确的，但用光谱表查得光的颜色却 错了。人眼对光的色觉决定于光的频率而不是波长。【分析解答】 当光从一种媒质进入另一种媒质时，波长变化了，波速也相应变化了，但它 的频率却不变。所以在水中该光仍是红色。【评析】 物理规律的因果关系是有条件的，记忆规律时应该首先弄清规律成立的条件。凡 是波，无论是机械波还是电磁波，
8、只要振源的频率不变，波的频率就不变。例 2一束白光从玻璃里射入稀薄空气中，已知玻璃的折射率为1.53 ，求入射角为下列两 种情况时，光线的折射角各为多少？（1）入射角为 50”（2）入射角为 30【错解】r=303- -高中物理习题汇编第十五章光的反射和折射省实验中学物理组勿以恶小而为之，勿以善小而不为。惟贤惟德，能服于人。 刘备r=194【错解原因】 此解法中没有先分析判断光线是从光疏媒质进入光密媒质，还是从光密媒质 进入光疏媒质，会不会发生全反射。而是死套公式，引起错误。【分析解答】 光线由玻璃里射入空气中，是由光密媒质射入光疏媒质，其临界角为由已知条件知，当 i=50时，i A， 所以光
9、线将发生全反射， 不能进入空气中。当 i=30 时，i A，光进入空气中发生折射现象。sinr=n sini=1.53 sin30 =0.765r= 49 54【评析】 解光的折射现象的题目时，首先应做出判断：光线是从光疏媒质进入光密媒质， 还是光线是从光密媒质进入光疏媒质。如是前者则i r，如是后者则 i r 。其次，如果是 从光密媒质进入光疏媒质中，还有可能发生全反射现象，应再判断入射角是否大于临界角， 明确有无折射现象。例 3 光从玻璃射入空气里时传播方向如图13l 所示，请在图中标出入射角和折射角。【错解】 如图 13 2 所示， 为入射角， 为折射角。- -高中物理习题汇编第十五章光
10、的反射和折射省实验中学物理组勿以恶小而为之，勿以善小而不为。惟贤惟德，能服于人。 刘备【错解原因】 错解原因一是受思维定势的影响，不加分析地认定玻璃与空气总是上 下接触的；二是对光的折射及其规律未吃透，将题设文字条件与图形条件结合起来的分析 能力差。根据光的折射规律，光从水或玻璃等透明物质射入空气里时，折射角大于入射角， 题设文字条件是“从玻璃射入空气”，因此折射角大于入射角，再结合题设所给图形，可 知 CD为界面， AB为法线。【分析解答】 如图 13 3 所示， 为入射角，折射角（ CD左面为玻璃，右面为 空气）。【评析】 解光的折射现象的题目，首先应对光线是从光疏媒质进入光密媒质呢？还是
11、光线 是从光密媒质进入光疏媒质作出判断。为了保证你每次做题时，能够不忘判断，建议同学 们做光的折射题时，先画出光路图，标出入射光线和出射光线的方向，在界面处标出哪一 个是光密媒质，哪一个是光疏媒质。然后再解题。例 4 如图 134 所示，放在空气中折射率为n 的平行玻璃砖，表面M和 N平行，P，Q两 个面相互平行且与M ，N垂直。一束光射到表面M上（光束不与 M平行），则：A如果入射角大于临界角，光在表面M发生全反射。B无论入射角多大，光在表面M都不会发生全反射。C光可能在表面N发生全反射。D由于 M与 N平行，光只要通过M就不可能在表面 N发生全反射。- -高中物理习题汇编第十五章光的反射和
12、折射省实验中学物理组勿以恶小而为之，勿以善小而不为。惟贤惟德，能服于人。 刘备【错解】 光束从空气中射到玻璃砖表面M上，是由光疏媒质到光密媒质，不可能发 生全反射，而从表面N射出空气，是由光密媒质到光疏媒质，光可能发生全反射，故选B， C 。【错解原因】 机械地记住光从光密媒质到光疏媒质，可能发生全反射，而不具体分析光通 过表面 M后射到 N表面光线的入射角的大小是否大于临界角，而错选C。【分析解答】 如图 13-5 所示，光射到表面M的入射角为 i(i 90)折射角为 r ，面 N，因 M N ，故其入射角i =rC。即光只要通过 M即不可能在表面 N发生折射。若光 通过 M先射到 MN 面
13、再射到 P面（如图 136），同样可以证明经P面发生反射，反射光线 射至 N面时，由几何关系可以证明入射角i =r，根据折射定律折射角r=i ，同样不可能 发生全反射。故应选B，D 。【评析】 同一个初始条件可能有若干个不同结果。这是对考生思维能力的考查。本题中， 当光线射到 M上，发生折射。以A为分界点，入射点在AC之间，光线先要到达P界面，所 以一定先要讨论光线在P界面上的行为。光线在P界面一定会发生反射现象，是否发生折 射要看入射角是否大于临界角。由于此问题与本题无关所以可以不讨论它。如果试题提出 光线在 P界面的行为时，就要认真讨论。结论是：入射到M面光线的入 学习感悟 - -高中物理
14、习题汇编第十五章光的反射和折射省实验中学物理组勿以恶小而为之，勿以善小而不为。惟贤惟德，能服于人。 刘备 实战训练场 一、选择题 1下述说法中正确的是（） A光在同一种介质中总是沿直线传播的 B 光总是沿直线传播的 C 小孔成像是光直线传播形成的 D影的产生可以用光线的直线传播解释2如图 20-1 所示，关于日食如下说法中正确的 是（）A 在 A区可看到日全食B 在 B区可看到日环食C 在 C和 D区可看到日偏食D 发生日食时，地球上处于白天且天气晴好的任何地方都能看到3关于光的反射，下列说法中正确的是（） A反射定律只适用于镜面反射 B漫反射不遵循反射定律 C 如果甲能从平面镜中看到乙的眼睛
15、，则乙也能同时通过镜面看到甲的眼睛 D 反射角是指反射光线与界面的夹角4如图 20-2，竖直放置的平面镜M前，放有一点光源S，设 S在平 面镜中的像为 S，则相对于站在地上的观察点来说（）A 若 S以水平速度 v 向 M移动，则 S以v 移动B 若 S以水平速度 v 向 M移动，则 S以 v 移动C 若 M以水平速度 v 向 S移动，则 S以v 移动 D 若 M以水平速度 v 向 S移动，则 S以 v 移动5光线由一种介质射向另一种介质，若这两种介质的折射率不同，则（） A一定能进入介质中传播 B若进入介质中，传播方向一定改变C若进入介质中，传播速度一定改变 D不一定能进入介质中传播6一束光线从空气射入水中，入射角为40，在界面上光的一部分被反射，另一 部分被折射，则反射光线和折射光线之间的夹角是 （） A100140 C D Bd=D C d 45时会发生全反射现象 B无论入射角 i 是多大，折射角r 都不会超过 45 C 欲使折射角 r 30，应以 i 45的角度入射D 当入射角 i arctan2时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直11身高 1.6m的人以 1m/s 的速度沿直线向灯下走去，在某一时刻，人影长为1.8m，经 2s 后，影长变为 1.3m，则这盏路灯的高度应为 m 12如图 20-17，球沿光滑桌面向平
