第十四章　第1課時　光的折射、全反射-2025年高中物理大一輪復(fù)習(xí)VIP

考情分析試題情境生活實踐類全反射棱鏡、光導(dǎo)纖維、增透膜、偏振濾光片、激光等學(xué)習(xí)探究類折射定律、全反射、測量玻璃的折射率、光的干涉現(xiàn)象、光的衍射、光的偏振現(xiàn)象、用雙縫干涉測量光的波長第1課時光的折射、全反射目標(biāo)要求1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律。2.掌握發(fā)生全反射的條件并會用全反射的條件進(jìn)行相關(guān)計算?？键c一折射定律折射率1．折射定律(1)內(nèi)容：如圖所示，折射光線與入射光線、法線處在________________內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成________比。(2)表達(dá)式：________________________＝n12(n12為比例常數(shù))。2．折射率(1)定義式：n＝________________。(2)折射率與速度的關(guān)系式：n＝________。因為v<c，所以任何介質(zhì)的折射率都________。說明：①關(guān)系式n＝eq\f(c,v)中的n是指介質(zhì)相對于真空的折射率，即絕對折射率。②折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)。a．同一種介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大，傳播速度越小；b．同一種光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同，但頻率相同。1．無論是光的折射，還是反射，光路都是可逆的。()2．入射角越大，折射率越大。()3．若光從空氣射入水中，它的傳播速度一定增大。()4．根據(jù)n＝eq\f(c,v)可知，介質(zhì)的折射率與光在該介質(zhì)中的傳播速度成反比。()例1(2023·河北石家莊市一模)如圖所示，一束激光照射在橫截面為正方形的透明玻璃柱上，光線與橫截面平行，則透過玻璃柱的光線可能是圖中的()A．①B．②C．③D．④平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光路的控制特點平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)對光路的控制特點通過平行玻璃磚后光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底面偏折圓界面的法線是過圓心的直線，光線經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折例2(多選)(2023·湖北荊門市龍泉中學(xué)三模)日暈是一種常見的大氣光學(xué)現(xiàn)象，如圖甲所示。太陽光線經(jīng)卷層云中同一冰晶的兩次折射，分散成單色光，形成日暈。冰晶截面可看作正六邊形。如圖乙所示為一束紫光在冰晶上的折射光路，θ1為冰晶上的入射角，θ2為經(jīng)過第一個界面的折射角，θ3為光線離開冰晶的折射角，θ4為出射光相對入射光的偏轉(zhuǎn)角。下列說法中正確的是()A．在冰晶內(nèi)紅光的傳播速度比紫光的小B．若θ1＝θ3＝60°，則冰晶對紫光的折射率為eq\r(3)C．保持入射角不變，將紫光改為紅光，偏轉(zhuǎn)角將增大D．若紅光和紫光均能使同一金屬發(fā)生光電效應(yīng)，紫光照射產(chǎn)生的光電子的最大初動能大例3(2023·陜西咸陽市模擬)如圖所示，透明玻璃體的上半部分是半球體，下半部分是圓柱體，半球體的半徑為R，O為半球體的球心。圓柱體的底面半徑和高也為R，現(xiàn)有一半徑為eq\f(\r(3),2)R的圓環(huán)形平行光垂直于圓柱體底面射向半球體，OO1為圓光環(huán)的中心軸線，所有光線經(jīng)折射后恰好經(jīng)過圓柱體下表面圓心O1點，光線從O1點射出后在玻璃體下方的水平光屏上形成圓形亮環(huán)，光屏到圓柱體底面的距離為R，光在真空中的傳播速度為c。求：(1)透明玻璃體的折射率；(2)光從入射點傳播到光屏所用的時間。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________考點二全反射1．光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)介質(zhì)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)折射率大小光速小大相對性若n甲＞n乙，則甲相對乙是________介質(zhì)若n甲＜n乙，則甲相對乙是________介質(zhì)2.全反射(1)定義：光從________介質(zhì)射入________介質(zhì)時，當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90°時，折射光完全________，只剩下反射光的現(xiàn)象。說明：入射角增大的過程中，折射光的能量________，反射光的能量________，當(dāng)發(fā)生全反射時，反射光的能量最強。(2)條件：①光從________介質(zhì)射入________介質(zhì)。②入射角________________臨界角。(3)臨界角：折射角等于90°時的入射角。若光從光密介質(zhì)(折射率為n)射向真空或空氣時，發(fā)生全反射的臨界角為C，由n＝eq\f(sin90°,sinC)，得sinC＝________。介質(zhì)的折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角越小。3．全反射的應(yīng)用(1)全反射棱鏡(2)光導(dǎo)纖維說明：內(nèi)芯相對于外套為光密介質(zhì)，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率。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．密度大的介質(zhì)為光密介質(zhì)，密度小的介質(zhì)為光疏介質(zhì)。()3．只要入射角足夠大，就能發(fā)生全反射。()4．光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，入射角大于等于臨界角時發(fā)生全反射現(xiàn)象。()例4(2023·甘肅武威市聯(lián)考)半徑為R的透明玻璃球切去底面半徑r＝eq\f(\r(3),2)R的球冠成為一個大球冠，如圖所示，玻璃的折射率n＝2，一束半徑r＝eq\f(\r(3),2)R的光束垂直球冠的切面照射到球冠上，進(jìn)入球冠的光線有部分從球面射出而使球面發(fā)光，已知光在真空中的傳播速度為c，且球冠不含底面的表面積公式為S＝2πRh，R為球的半徑，h為球冠的高度。不考慮光在球冠內(nèi)的反射，求：(1)發(fā)光球面的面積；________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)光束正中間的光線通過大球冠的時間。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例5(2024·廣西河池市模擬)如圖所示，一透明材料制成的圓柱形棒，長度為6m。一束光線從圓柱形棒的一個底面圓心垂直射入，經(jīng)2.5×10－8s從另一底面圓心射出。保持入射點不變，調(diào)整光線的入射方向，使其在材料內(nèi)部恰好發(fā)生全反射(光在真空中的速度為3×108m/s)，則光線通過透明材料的時間為()A．2.5×10－8s B．3.3×10－8sC．3.125×10－8s D．4.95×10－8s考點三光的折射和全反射的綜合應(yīng)用例6(2023·湖北卷·6)如圖所示，楔形玻璃的橫截面POQ的頂角為30°，OP邊上的點光源S到頂點O的距離為d，垂直于OP邊的光線SN在OQ邊的折射角為45°。不考慮多次反射，OQ邊上有光射出部分的長度為()A.eq\f(1,2)dB.eq\f(\r(2),2)dC．dD.eq\r(2)d例7(2023·江蘇省鹽城中學(xué)期末)如圖所示，三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面，O為BC邊的中點，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O(shè)點以角度i入射，第一次到達(dá)AB邊恰好發(fā)生全反射。已知θ＝15°，BC邊長為2L，該介質(zhì)的折射率為eq\r(2)。求：(1)入射角i；(2)從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時間(設(shè)光在真空中的速度為c，可能用到：sin75°＝eq\f(\r(6)＋\r(2),4)或tan15°＝2－eq\r(3))。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________