高考物理總復(fù)習(xí)選考部分機(jī)械振動(dòng)機(jī)械波光電磁波相對(duì)論簡介基礎(chǔ)課3光的折射全反射市賽課公開課一等獎(jiǎng)省名師

基礎(chǔ)課3光折射全反射1/44光折射定律折射率1.折射現(xiàn)象

光從一個(gè)介質(zhì)斜射入另一個(gè)介質(zhì)時(shí)傳輸方向發(fā)生

現(xiàn)象，如圖1所表示。知識(shí)排查改變圖12/44兩側(cè)正比3/443.折射率 (1)物理意義：折射率反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)特征，折射率大，說明光從真空射入到該介質(zhì)時(shí)

，反之偏折角小。 (2)定義式：n＝

，不能說n與sinθ1成正比，與sinθ2成反比。折射率由介質(zhì)本身光學(xué)性質(zhì)和光

決定。 (3)計(jì)算公式：n＝

，因v<c，故任何介質(zhì)折射率總大于1。4/44全反射光導(dǎo)纖維1.全反射 (1)定義：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，當(dāng)入射角增大到某一角度，折射光線

，只剩下反射光線現(xiàn)象。 (2)條件：①光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)。②入射角

臨界角。 (3)臨界角：折射角等于90°時(shí)入射角。若光從光密介質(zhì)(折射率為n)射向真空

或空氣時(shí)，發(fā)生全反射臨界角為C，則sinC＝

。介質(zhì)折射率越大，發(fā)生全反射臨界角越小。消失大于等于5/442.光導(dǎo)纖維

光導(dǎo)纖維原理是利用光全反射(如圖2)。圖26/44小題速練1.思索判斷 (1)光從空氣射入玻璃時(shí)，只要入射角足夠大可能發(fā)生全反射。(

) (2)在水中，藍(lán)光傳輸速度大于紅光傳輸速度。(

) (3)在潛水員看來，岸上全部景物都出現(xiàn)在一個(gè)倒立圓錐里。(

) (4)光纖通信利用了全反射原理。(

) (5)晚上，在池水中同一深度兩點(diǎn)光源分別發(fā)出紅光和藍(lán)光，藍(lán)光光源看起來淺一些。(

)

答案

(1)×

(2)×

(3)√

(4)√

(5)√7/442.(·陜西渭南二模)(多項(xiàng)選擇)a、b兩種單色光組成光束從玻璃進(jìn)入空氣時(shí)，其折射光束如圖3所表示，則關(guān)于a、b兩束光說法正確是(

)A.玻璃對(duì)a光折射率小于對(duì)b光折射率B.增大入射角時(shí)，a光首先發(fā)生全反射C.a光頻率大于b光頻率D.在真空中a光波長大于b光波長E.分別用這兩束光照射雙縫干涉試驗(yàn)裝置，在光屏上都能出現(xiàn)干涉條紋，a光相鄰條紋間距大于b光相鄰條紋間距圖38/44答案ADE9/44折射定律折射率 1.對(duì)折射率了解10/442.光路可逆性

在光折射現(xiàn)象中，光路是可逆。假如讓光線逆著原來折射光線射到界面上，光線就會(huì)逆著原來入射光線發(fā)生折射。11/44【典例】[·全國卷Ⅱ，34(2)]一直桶狀容器高為2l，底面是邊長為l正方形；容器內(nèi)裝滿某種透明液體，過容器中心軸DD′、垂直于左右兩側(cè)面剖面圖如圖4所表示。容器右側(cè)內(nèi)壁涂有反光材料，其它內(nèi)壁涂有吸光材料。在剖面左下角處有一點(diǎn)光源，已知由液體上表面D點(diǎn)射出兩束光線相互垂直，求該液體折射率。圖412/44解析設(shè)從光源發(fā)出直接射到D點(diǎn)光線入射角為i1，折射角為r1。在剖面內(nèi)作光源相對(duì)于反光壁鏡像對(duì)稱點(diǎn)C，連接C、D，交反光壁于E點(diǎn)，由光源射向E點(diǎn)光線，反射后沿ED射向D點(diǎn)。光線在D點(diǎn)入射角為i2，折射角為r2，如圖所表示。13/44設(shè)液體折射率為n，由折射定律有nsini1＝sinr1①nsini2＝sinr2②由題意知r1＋r2＝90°③聯(lián)立④⑤⑥式得n＝1.55⑦答案1.5514/44處理光折射問題思緒(1)依據(jù)題意畫出正確光路圖。(2)利用幾何關(guān)系確定光路中邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角均以法線為標(biāo)準(zhǔn)。(3)利用折射定律、折射率公式求解。(4)注意：在折射現(xiàn)象中光路是可逆。

15/441.(·遼寧本溪聯(lián)合模擬)(多項(xiàng)選擇)如圖5所表示，O1O2是半圓柱形玻璃體對(duì)稱面和紙面交線，A、B是關(guān)于O1O2軸等距且平行兩束不一樣單色細(xì)光束，從玻璃體右方射出后光路如圖所表示，MN是垂直于O1O2放置光屏，沿O1O2方向不停左右移動(dòng)光屏，可在屏上得到一個(gè)光斑P，依據(jù)該光路圖，以下說法正確是(

)A.該玻璃體對(duì)A光折射率比對(duì)B光折射率小B.A光頻率比B光頻率高C.在該玻璃體中，A光比B光波長長D.在真空中，A光波長比B光波長長E.A光從空氣進(jìn)入該玻璃體后，其頻率變高圖516/44答案ACD17/44(1)玻璃磚折射率及光線在圓弧面上出射時(shí)折射角；(2)光在玻璃磚中傳輸時(shí)間。圖618/44由幾何關(guān)系可知，∠COE＝90°所以光線在C點(diǎn)折射角r＝30°因?yàn)楣饩€在E點(diǎn)入射角為30°，依據(jù)折射定律可知，光線在E點(diǎn)折射角為60°19/4420/443.[·全國卷Ⅰ，34(2)]如圖7，一玻璃工件上半部是半徑為R半球體，O點(diǎn)為球心；下半部是半徑為R、高為2R圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜。有一平行于中心軸OC光線從半球面射入，該光線與OC之間距離為0.6R。已知最終從半球面射出光線恰好與入射光線平行(不考慮屢次反射)。求該玻璃折射率。圖721/44解析如圖，依據(jù)光路對(duì)稱性和光路可逆性，與入射光線相對(duì)于OC軸對(duì)稱出射光線一定與入射光線平行。這么，從半球面射入折射光線，將從圓柱體底面中心C點(diǎn)反射。設(shè)光線在半球面入射角為i，折射角為r。由折射定律有sini＝nsinr①22/4423/44全反射現(xiàn)象了解和分析1.解答全反射類問題技巧 (1)解答全反射類問題時(shí)，要抓住發(fā)生全反射兩個(gè)條件：

①光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；

②入射角大于或等于臨界角。 (2)利用好光路圖中臨界光線，準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射光路圖是解題關(guān)鍵，且在作光路圖時(shí)盡可能與實(shí)際相符。24/442.求光傳輸時(shí)間普通思緒25/44【典例】[·全國卷Ⅲ，34(2)]如圖8，二分之一徑為R玻璃半球，O點(diǎn)是半球球心，虛線OO′表示光軸(過球心O與半球底面垂直直線)。已知玻璃折射率為1.5?，F(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球底面上，有些光線能從球面射出(不考慮被半球內(nèi)表面反射后光線)。求圖826/44解析(ⅰ)如圖，從底面上A處射入光線，在球面上發(fā)生折射時(shí)入射角為i，當(dāng)i等于全反射臨界角ic時(shí)，對(duì)應(yīng)入射光線到光軸距離最大，設(shè)最大距離為l。i＝ic①設(shè)n是玻璃折射率，由全反射臨界角定義有nsinic＝1②27/44由幾何關(guān)系有∠C＝r1－i1⑦28/441.(多項(xiàng)選擇)水下一點(diǎn)光源，發(fā)出a、b兩單色光。人在水面上方向下看，如圖9所表示，水面中心Ⅰ區(qū)域有a光、b光射出，Ⅱ區(qū)域只有a光射出。以下判斷正確是(

)A.a、b光從Ⅰ區(qū)域某點(diǎn)傾斜射出時(shí)，a光折射角小B.在真空中，a光波長大于b光波長C.水對(duì)a光折射率大于對(duì)b光折射率D.水下b光不能射到圖中Ⅱ區(qū)域E.水下a、b光能射到圖中Ⅱ區(qū)域以外區(qū)域圖929/44答案ABE30/442.(多項(xiàng)選擇)一光纖通訊中信號(hào)傳輸主要載體是光導(dǎo)纖維，它結(jié)構(gòu)如圖10所表示，可看成一段直線，其內(nèi)芯和外套材料不一樣，光在內(nèi)芯中傳輸，以下關(guān)于光導(dǎo)纖維說法正確是(

)A.內(nèi)芯折射率比外套大，光傳輸時(shí)在內(nèi)芯與外套界面上發(fā)生全反射B.內(nèi)芯折射率比外套大，光傳輸時(shí)在外套與外界界面上發(fā)生全反射C.波長越長光在光纖中傳輸速度越大D.頻率越大光在光纖中傳輸速度越大E.若紫光以如圖所表示角度入射時(shí)，恰能在光纖中發(fā)生全反射，則改用紅光以一樣角度入射時(shí)，不能在光纖中發(fā)生全反射圖1031/44答案ACE32/44圖1133/44由幾何關(guān)系可知光線在BC界面入射角β＝60°，在AB界面折射角α＝30°解得θ＝45°34/441.試驗(yàn)原理與操作試驗(yàn)：測(cè)定玻璃折射率35/44圖1236/44③單位圓法(如圖13所表示)圖1337/441.(多項(xiàng)選擇)圖14甲為某同學(xué)利用半圓形玻璃磚測(cè)定玻璃折射率n裝置示意圖，AO、DO分別表示某次測(cè)量時(shí)，光線在空氣和玻璃中傳輸路徑。在正確操作后，他利用測(cè)出數(shù)據(jù)作出了圖乙所表示折射角正弦值(sinr)與入射角正弦值(sini)關(guān)系圖象。則以下說法正確是(

)圖1438/4439/44答案BDE40/442.(·上海長寧區(qū)模擬)某同學(xué)為了測(cè)量截面為正三角形玻璃三棱鏡折射率，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡左側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡右側(cè)觀察到P1和P2像，當(dāng)P1像恰好被P2像擋住時(shí)，插上大頭針P3和P4，使P3擋住P1、P2像，P4也擋住P1、P2像，在紙上標(biāo)出大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖15所表示。圖1541/44(1)在圖上畫出對(duì)應(yīng)光路。(2)為了測(cè)出三棱鏡玻璃材料折射率，若以AB為分界面，需要測(cè)量量是_____________________________________________________________________，在圖上標(biāo)出它們。(3)三棱鏡玻璃材料折射率計(jì)算公式是n＝________。(4)若在描繪三棱鏡輪廓過程中，放置三棱鏡位置發(fā)生了微小平移(移至圖中虛線位置，底邊仍重合)，若仍以AB為分界面，則三棱鏡玻璃材料