第1講 光的折射 全反射

第十三章光第1講光的折射全反射開始0103課前基礎(chǔ)落實——在情境遷移中理清“物理觀念”課堂提能學(xué)案——在多彩學(xué)法中精準(zhǔn)“扶弱補短”第十三章

光第1講光的折射

全反射一、光的折射定律折射率1．折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時傳播方向發(fā)生_____的現(xiàn)象，如圖所示(以光從空氣射入水中為例)。改變同一平面兩側(cè)正光學(xué)大于光疏消失光疏等于或大于90°(3)大小：介質(zhì)的折射率n越大，發(fā)生全反射的臨界角C越____。4．光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維的原理是利用光的_______，如圖所示。小全反射×××√√×2．應(yīng)用光的折射定律解題的一般思路(1)根據(jù)入射角、折射角及反射角之間的關(guān)系，作出比較完整的光路圖。(2)充分利用光路圖中的幾何關(guān)系，確定各角之間的聯(lián)系，根據(jù)折射定律求解相關(guān)的物理量：折射角、折射率等。(3)注意在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。[考法全訓(xùn)]1．[對折射定律的理解]如圖所示，實線為空氣和水的分界面，一束藍光從空氣中的A點沿AO1方向(O1點在分界面上，圖中O1點和入射光線都未畫出)射向水中，折射后通過水中的B點。圖中O點為A、B連線與分界面的交點。下列說法錯誤的是

(

)A．O1點在O點的右側(cè)B．藍光從空氣中射入水中時，速度變小C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，則折射光線有可能通過B點正下方的C點D．若沿AO1方向射向水中的是一束紅光，則折射光線有可能通過B點正上方的D點答案：A

解析：根據(jù)折射定律，可知光由空氣斜射入水中時入射角大于折射角，則畫出光路圖如圖所示，知O1點應(yīng)在O點的左側(cè)，故A錯誤；光從光疏介質(zhì)(空氣)射入光密介質(zhì)(水)中時，速度變小，故B正確；紫光的折射率大于藍光，所以折射角要小于藍光的，則折射光線可能通過B點正下方的C點，故C正確；紅光的折射率小于藍光，折射角要大于藍光的，則折射光線可能通過B點正上方的D點，故D正確。答案：B答案：A

(二)光的色散、光路的控制問題(精研點)考法(一)光的色散1．光的色散(1)現(xiàn)象：一束白光通過三棱鏡后在屏上會形成彩色光帶。(2)成因：棱鏡材料對不同色光的折射率不同，對紅光的折射率最小，紅光通過棱鏡后的偏折程度最小，對紫光的折射率最大，紫光通過棱鏡后的偏折程度最大，從而產(chǎn)生色散現(xiàn)象。2．各種色光的比較分析顏色紅橙黃綠青藍紫頻率ν低→高同一介質(zhì)中的折射率小→大同一介質(zhì)中的速度大→小同一介質(zhì)中的波長大→小顏色紅橙黃綠青藍紫通過同一棱鏡的偏折角小→大同一介質(zhì)中的臨界角大→小同一裝置的雙縫干涉條紋間距大→小[考法全訓(xùn)]1．[三棱鏡的色散]兩個完全相同的等腰三棱鏡如圖所示放置，相鄰兩側(cè)面相互平行，一束白光從棱鏡A的左面入射，從B的右面出射，則出射光線是

(

)A．平行彩色帶 B．白光帶C．散射彩色帶

D．一束白光答案：A

解析：各色光經(jīng)兩等腰棱鏡折射的光路圖如圖所示，各色光經(jīng)多次折射，但由于兩棱鏡相鄰兩側(cè)面平行，所以各色光出射光線與入射光線平行，最后出射光線是平行彩色帶。2．[半球形玻璃磚的色散]

如圖所示的平面內(nèi)，光束a經(jīng)圓心O射入半圓形玻璃磚，進入玻璃磚后分成b、c兩束單色光。下列說法正確的是

(

)A．玻璃對b光的折射率小于對c光的折射率B．在真空中b光的波長小于c光的波長C．在真空中b光的頻率小于c光的頻率D．在玻璃磚中b光的傳播速度大于c光的傳播速度答案：B

3．[球形玻璃的色散]虹和霓是太陽光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過一次和兩次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球來說明。兩束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上會形成MN和PQ兩條彩色光帶，光路如圖所示。M、N、P、Q點的顏色分別為

(

)A．紫、紅、紅、紫

B．紅、紫、紅、紫C．紅、紫、紫、紅

D．紫、紅、紫、紅答案：A解析：由題圖可知，射到M點的光線進入玻璃球時的折射角小于射到N點的光線進入玻璃球時的折射角，所以玻璃球?qū)ι涞組點的光的折射率大于射到N點的光的折射率，故M點的顏色為紫色，N點的顏色為紅色；同理可得P點的顏色為紅色，Q點的顏色為紫色，A正確?？挤?二)光路的控制平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光路的控制

平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形的三棱鏡橫截面是圓續(xù)表應(yīng)用測定玻璃的折射率全反射棱鏡，改變光的傳播方向改變光的傳播方向續(xù)表[考法全訓(xùn)]1．[平行玻璃磚對光路的控制]如圖所示，一塊兩面平行的玻璃磚平放在紙面上，將它的前、后兩個邊界PQ、MN記錄在紙面上。若單色光沿紙面從真空中以入射角i＝60°從MN表面射入時，光通過玻璃磚的時間為t；若保持入射光的方向不變，現(xiàn)撤去玻璃磚，光通過PQ、MN之間的區(qū)域的時間也為t，那么，這塊玻璃磚對該入射光的折射率為

(

)答案：B

答案：B

解析：光線從O點垂直AB邊射入棱鏡后經(jīng)AC邊和CB邊反射，平行于入射光線從O′點射出，故B正確。(三)光的折射定律和全反射規(guī)律的綜合應(yīng)用(精研點)1．求解全反射問題的四點提醒(1)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對而言的。同一種介質(zhì)，相對于其他不同的介質(zhì)，可能是光密介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì)。(2)如果光線從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)，則無論入射角多大，都不會發(fā)生全反射現(xiàn)象。(3)在全反射現(xiàn)象中，遵循光的反射定律，光路均是可逆的。(4)當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時，往往同時發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射。答案：A

2．[正立方體玻璃磚](多選)如圖所示為一個邊長為a的實心透明正立方體，在正立方體中心O點放置一個紅色點光源，該點光源發(fā)出的部分光通過透明正立方體折射出來。已知該單色光在透明正立方體材料中的折射率為n＝2(不考慮光線在正立方體內(nèi)的反射，c為真空中的光速)。對該光現(xiàn)象的描述正確的是

(

)答案：BCD

C．換成折射率大一些的扇形透明體，在弧AB上沒有光線射出的弧長與有光線射出的弧長之比變小D．將紫光換成紅光，在弧AB上沒有光線射出的弧長與有光線射出的弧長之比變小答案：BD

換成折射率大一些的扇形透明體，全反射的臨界角和折射角都變小，角度θ變大，在弧AB上沒有光線射出的弧長與有光線射出的弧長之比變大，C錯誤；將紫光換成紅光，折射率變小，在弧AB上沒有光線射出的弧長與有光線射出的弧長之比變小，D正確。4．(2023屆·浙江高三開學(xué)聯(lián)考)如圖所示，△OMN為等腰三角形玻璃棱鏡的橫截面，由a、b兩種單色光組成的細光束從空氣垂直于底邊MN射入棱鏡，a、b兩種單色光的反射和折射的情況如圖所示，則下列說法正確的是(