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1、全国各地接二连三地发生了多起特大安全事故，造成严重的人员伤亡，特别是北京密云、吉林商厦等特大安全事故，引起了党中央和国务院的高度关注专题67 光的折射和全反射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：。（3）在光的折射现象中，光路是可逆的。3折射率（1）折射率是一个反映介质的光学性质的物理量。（2）定义式：。（3）计算公式：，因为vc，所以任何介质的折射率都大于1。（4）当光从真空（或空气）射入某种介质时，入射角大于折
2、射角；当光由介质射入真空（或空气）时，入射角小于折射角。4全反射现象（1）条件：光从光密介质射入光疏介质。入射角大于或等于临界角。（2）现象：折射光完全消失，只剩下反射光。5临界角：折射角等于90时的入射角，用C表示，sin C=。6光的色散（1）光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。（2）光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列。（3）光的色散现象说明：白光为复色光；同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大；不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢。（4）棱镜含义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的色散表明各色光在同
3、一介质中的折射率不同。三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散。7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。8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，如图所示。9三棱镜对光路的控制（1）光密三棱镜：光线两次折射均向底面偏折，偏折角为，如图所示。（2）光疏三棱镜：光线两次折射均向顶角偏折。（3）全反射棱镜（等腰直角棱镜），如图所示。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（如图甲）。
4、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。10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。（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
5、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。11光的折射、全反射中的三个“一”一个规律：光的折射定律一个概念：折射率一个条件：全反射的条件12解答全反射类问题的技巧（1）解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：一是光必须从光密介质射入光疏介质，二是入射角大于或等于临界角。利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更有利于问题的分析。（2）解答光的折射、全反射问题时抓好两个关键点准确作出光路图利用几何关系确定光路中的边、角关系，找准入射角和折射角。如图为一块直角三棱镜，顶角A为30。一束激光从AC边入射，刚好
6、能垂直AB边射出，入射方向如图所示，求该激光在棱镜中的传播速度。（结果保留两位有效数字）【参考答案】1.7108 m/s【详细解析】欲求传播速度，则必需先求折射率，折射率可通过几何知识求得，即过入射点做法线，找到入射角与折射角，通过折射度公式计算得出，即棱镜折射率；又；所以 m/s。1如图所示，半圆玻璃砖的半径R=10 cm，折射率，直径AB与屏幕MN垂直并接触于A点。激光束a以入射角i=60射向玻璃砖圆心O，结果在屏幕MN上出现两光斑：（1）画出光路图；（2）求两光斑之间的距离L。【答案】（1）光路如图（见解析） （2）23.1 cm2如图所示，一个立方体玻璃砖的边长为a，折射率n=1.5，
7、立方体中心有一个小气泡。为使从立方体外面各个方向都看不到小气泡，必须在每个面上都贴一张纸片，则每张纸片的最小面积为多少？【答案】S=r2=【解析】设纸片的最小半径为r，玻璃砖的临界角为C，则Ca/2rsin C=r=tan C解得r=则最小面积S=r2=如图所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中。当入射角是45时，折射角为30。以下说法正确的是A反射光线与折射光线的夹角为120B该液体对红光的折射率为C该液体对红光的全反射临界角为45D当紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角也是30【参考答案】C【详细解析】根据光的反射定律可知，反
8、射角为45，则反射光线与折射光线的夹角为105，选项A错误；该液体对红光的折射率为，选项B错误；该液体对红光的全反射临界角为：，选项C正确；因为紫光的折射率大于红光，故当紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角小于30，选项D错误；故选C。1直角等腰玻璃三棱镜ABC的截面如图所示，ABC=ACB=45，一条单色光从腰AB上的D点射入三棱镜，在玻璃内部折射光线为DE，折射角r=30折射光线传播到BC边上的E点。已知该玻璃砖的折射率n=。（1）求光线的入射角i（图中未标出）；（2）判断光线能否在E点发生全反射。【答案】（1）i=45 （2）光线在E点能发生全反射2如图所示，横截面为圆周的柱状玻璃
9、棱镜，有一束单色光垂直于面点经玻璃砖面折射后与延长线相交于点，已知玻璃砖半径，之间的距离，到的距离。取tan 74=3.5，sin 37=0.6，cos 37=0.8，求：（1）该玻璃砖的折射率。（2）该单色光向平移距离至少多远时，它将不能从面直接折射出来。【答案】（1）1.33 （2）3.75 cm【解析】（1）由光路图可知（2）设单色光入射点到距离为解得1一束单色光由玻璃斜射向空气，下列说法正确的是A波长一定变长 B频率一定变小C传播速度一定变小 D一定发生全反射现象2水中某一深处有一点光源S，可以发出a、b两种单色光，其由水中射出水面的光路如图所示。关于这两种单色光性质的比较，下列判断正
10、确的是Aa光的频率比b光的小Ba光的折射率比b光的大Ca光在水中的传播速度比b光的小Da光在水中的波长比b光的小3光从介质1通过两种介质的交界面进入介质2的光路如图所示。下列论述：光在介质1中的传播速度较大；光在介质2中的传播速度较大；光从介质1射向两种介质的交界面时，可能发生全反射现象；光从介质2射向两种介质的交界面时，可能发生全反射现象。其中正确的是A只有正确 B只有正确C只有正确 D只有正确4有经验的捕鱼人都知道，如果在岸上把鱼枪射向水中的目标是射不中鱼的，这是因为鱼反射的光在通过水面时发生了折射的缘故。不考虑频率不同对折射率的影响，下列说法正确的是A要让鱼枪射中鱼，必须瞄准鱼的上方发射
11、B如果用高能激光笔照射水中的鱼，那么只要对准鱼在水中的像即可照到鱼C捕鱼人在岸上不同的位置看到的鱼的位置不变D由于全反射现象，人只要离开鱼一定的水平距离，鱼反射出的光不可能到达捕鱼人5如图是在高山湖泊边拍摄的一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的景物（石块、砂砾等）都看得很清楚，而远处则只看到对岸山峰和天空彩虹的倒影，水面下的景物则根本看不到。下列说法中正确的是A远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了全反射B光线由水射入空气，光的波速变大，波长变小C远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，可能发生了全反射，所以看不见D近处水面下景物的光线到水面处，入射角较小，反射光强而
12、折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人眼睛中6一束白光从顶角为的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜后，在屏P上可得到彩色光带，如图所示，在入射角i逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则A红光最先消失，紫光最后消失B紫光最先消失，红光最后消失C紫光最先消失，黄光最后消失D红光最先消失，黄光最后消失7打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角切割在12，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1，光线会从OQ边射出D若1，光线会在OP边发生全反射8圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，OO为直径MN的垂线，足够大的光屏PQ与直径MN垂直并接
13、触于N点，已知半圆形玻璃砖的半径R=10 cm，折射率，一细束激光沿半径方向射向圆心O点，入射光线与OO夹角=30，光屏PQ上出现两个光斑，则这两个光斑之间的距离为Acm BcmCcm Dcm9如图所示，S是红光与蓝光的固定的复色光源，发出一条细光束沿横截面为半圆形透明圆柱体圆心O的方向射入，经圆柱后打在光屏上的P点。现把玻璃砖绕过O点垂直纸面轴逆时针转30角，则可能A在P的上侧出现两个光点，靠近P的是红光B在P的下侧出现两个光点，靠近P的是红光C在P的上侧出现一个复色光点D在P的下侧只有一个红色光点10如图所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向（Ol点在分界面上，图
14、中Ol点和入射光线都未画出）射向水中，折射后通过水中的B点。图中O点为A、B连线与分界面的交点。下列说法正确的是AOl点在O点的右侧B蓝光从空气中射入水中时，速度变小C若沿AOl方向射向水中的是束紫光，则折射光线有可能通过B点正下方的C点D若沿AOl方向射向水中的是束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点E若蓝光沿AO方向射向水中，则折射光线有可能通过B点正上方的D点11彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的。形成示意图如图所示，一束白光L由左侧射入雨滴，a、b是白光射入雨滴后经过一次反射和两次折射后的其中两条出射光（a、b是单色光）。下列关于a光与b光的说法中正确的是A雨滴对a光的折射率大于对b光的折射率Ba光在雨滴中的传播速度小于b光在雨滴中的传播速度Ca光、b光在雨滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长D若a光、b光在同一介质中，以相同的入射角由介质射向空气，若b光能够发生全反射，则a光也一定能够发生全反射12如
