《（全国通用版）2019版高考物理大一轮复习 第十四章 振动和波 光 相对论 第39讲 光的折射全反射学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（全国通用版）2019版高考物理大一轮复习 第十四章 振动和波 光 相对论 第39讲 光的折射全反射学案（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第第 3939 讲讲 光的折射光的折射 全反全反射射考纲要求考情分析命题趋势1.光的折射定律2折射率3全反射、光导纤维2017全国卷，34(2)2017全国卷，34(2)2017全国卷，34(2) 2017江苏卷，12B(3)2017北京卷，14 2016全国卷，34(2)2016全国卷，34(2)高考对本部分知识的考查主要以选择题和计算题的形式出现高考试题往往综合考查光的折射和光的全反射学习中要注意理解折射率、临界角、全反射的条件，掌握折射率、临界角的有关计算高考最新考纲说明中删除了“相对折射率作要求”这一说明1光的折射定律 折射率(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发生
2、_改变_的现象，如图所示2(2)折射定律内容：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：n12，式中n12是比例常数sin 1 sin 2(3)折射率物理意义：折射率反映介质的光学特征，折射率大，说明光线从真空射入到该介质时_偏折大_，反之偏折小定义式：n，不能说n与 sin 1成正比，与 sin 2成反比折射率sin 1 sin 2由介质本身的光学性质和光的_频率_决定计算公式：n c v2全反射 光导纤维(1)光密介质与光疏介质介质项目 光密介质光疏介质折射率大小光速小大相对性若n甲n乙，则甲是_光密
3、_介质若n甲0)现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n2，光线一定在OP边发生全反射B若2，光线会从OQ边射出C若C，i2C，于是有 30 2时，C 3C 3OQ边一定全反射，OP边可能发生部分反射，选项 A、B 错误；当nbBab，nab，nanb解析 由题图知，三棱镜对b光的折射率较大所以nab，所以选项 B 正确，A、C、D 错误4如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气当出射角i和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为.已知棱镜顶角为，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为( A A )A Bsin 2si
4、n 2sin 2sin 213C Dsin sin2sin sin2解析 如图所示，设AB面上的折射角为 ，AC面上的入射角为 ，由于i，由光的折射定律及光路可逆知 ，又设两法线的夹角为，则由几何关系得：180，又由180，则解得，又由几何关系得 2ii，解得i，则棱镜对该色光的折射率n 2sin i sin ，故选项 A 正确sin 2sin 25(2017全国卷)如图，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线)已知玻璃的折射率为 1.5.现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)求：(1)从球
5、面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；(2)距光轴 的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离R 3解析 (1)如图，从底面上A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角iC时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l.此时有iiC， 设n是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有nsin iC1， 由几何关系有 sin i . l R联立式并利用题给条件，14得lR. 2 3(2)设与光轴相距 的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和r1，由R 3折射定律有nsin i1sin r1. 设折射光线与光轴的交点为C，在OBC中，由正弦定理有，
6、sinC Rsin180r1OC由几何关系有Cr1i1， sin i1 ， 1 3联立式及题给条件得OCR2.74R32 2 35答案 (1)R (2)2.74R2 36如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为 3.0 m从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为 4 3(1)求池内的水深；(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为 2.0 m当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为 45.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留一位有效数字)15解析 (1)如图，设到达池边的光线的
7、入射角为i.依题意，水的折射率n ，光线的4 3折射角90.由折射定律有nsin isin ，由几何关系有 sin i，ll2h2式中，l3 m，h是池内水的深度联立式并代入题给数据得h m2.6 7m(2)设此时救生员的眼睛到池边的距离为x.依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为45由折射定律有nsin isin ，式中，i是光线在水面的入射角设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a.由几何关系有 sin i，aa2h2xlah，式中h2 m联立式得x(31)m0.7 m7 23答案 (1)2.6 m (2)0.7 m课时达标课时达标 第第 3939 讲讲解密考纲主要考查光的折射和光的全反射
8、，应透彻理解折射率、临界角、全反射的条件，掌握折射率、临界角的计算1如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则( D D )A小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B小球所发的光能从水面任何区域射出C小球所发的光从水中进入空气后频率变大D小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大解析 光从水中进入空气，只要在没有发生全反射的区域，就可以看到光线射出，所以选项 A、B 错误；光的频率是由光源决定的，与介质无关，所以选项 C 错误；由v 得，c n光从水中进入空气后传播速度变大，所以选项 D 正确2关于光纤的说法，正确的是( C C )16A光纤是由高级金属制成的，所以它比普通
9、电线容量大B光纤是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以它比普通电线衰减小C光纤是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，光纤是利用全反射原理来实现光的传导的D在实际应用中，光纤必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不能导光的解析 光导纤维的作用是传导光，是特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大载有声音、图象及各种数字信号的激光传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射光纤具有容量大、衰减小、抗干扰性强等特点在实际应用中，光纤是可以弯曲的故选项 C 正确3实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随波长的变化符合柯西经验公式：nA，其中A、B、C是正的常量太阳光进入三棱镜后发生
10、色散的情形B 2C 4如图所示则( D D )A屏上c处是紫光B屏上d处是红光C屏上b处是紫光D屏上a处是红光解析 根据nA知波长越长，折射率越小，光线偏折越小从题图可知，B 2C 4d光偏折最厉害，折射率最大，应是紫光；a光偏折最小，折射率最小，应是红光；选项 D正确4某物理兴趣小组用实验探究光的色散规律，他们将半圆形玻璃砖放在竖直面内，在其左上方竖直放置一个很大的光屏P，让一复色光束SA射向玻璃砖的圆心O后，有两束单色光a和b射向光屏P，如图所示他们根据实验现象提出了以下四个猜想，你认为正确的是( B B )A单色光a的波长小于单色光b的波长B在玻璃中单色光a的传播速度大于单色光b的传播速
11、度C单色光a通过玻璃砖所需的时间大于单色光b通过玻璃砖所需的时间D当光束SA绕圆心O逆时针转动过程中，在光屏P上最早消失的是a光解析 根据光的折射定律可知a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b17光的频率，由 可知选项 A 错误；由v 可知选项 B 正确；由于光在玻璃砖中传播距c fc n离相同，根据t 可知选项 C 错误；由 sin C 可知选项 D 错误R v1 n5如图所示，在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合已知玻璃的折
12、射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为( C C )Ar B1.5rC2r D2.5r解析 由n1.5，全反射的临界角 sin C ，sin 60，所以CC，此光线在N点发生全反射，三棱镜的AC边没有光线透出答案 见解析9(2017湖北黄冈模拟)如图所示为一巨大的玻璃容器，容器底部有一定的厚度，容器中装一定量的水，在容器底部有一单色点光源，已知水对该光的折射率为 ，玻璃对该光4 3的折射率为 1.5，容器底部玻璃的厚度为d，水的深度也为d.求：(1)该光在玻璃和水中传播的速度；(光在真空中的传播速度为c)(2)水面形成的光斑的面积(仅考虑直接由光源发出的光线)20解析 (1)由v 得，光在水中的速度为v1c，c n3 4光在玻璃中的速度为v2c2 3(2)根据几何关系画出光路图，如图所示光恰好在水和空气的分界面发生全反射时 sin C ，1 n13 4在玻璃与水的分界面上，由相对折射关系可得，sin C sin n2 n1解得 sin ，2 3代入数据可计算出光斑的半径rd(tan tan C)d，(2 553 77)水面形成的光斑的面积Sr27312 35d235答案 (1)c c2 33 4(2)7312 35d235
