2024版高考物理一輪復(fù)習(xí)教材：光的折射和全反射教學(xué)課件

第1講光的折射和全反射

知識(shí)點(diǎn)88光的折射

教材知識(shí)萃取

（不論光從真空斜射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)如射入真空，0,總是真空中的光線與法線間的夾

定義式

角，02總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角）

折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無(wú)關(guān)。折射率還與光的頻率有關(guān)，同一種介質(zhì)中，頻

影響因素

率越大的色光折射率越大，傳播速度越小光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí).，頻率不變

與光速的關(guān)系n=—,v是光在該介質(zhì)中的傳播速度

提示光在介質(zhì)中發(fā)生折射問(wèn)題的一般思路

知識(shí)點(diǎn)88光的折射

1.如圖所示，等邊△ABC是三棱鏡的1轆面，一束單色光以8°的入射角射到廂邊的中點(diǎn)，經(jīng)棱鏡兩次折射后，從AC

邊的中點(diǎn)射出，測(cè)出經(jīng)兩次折射后光線的偏向角為60°,已知AB邊的長(zhǎng)度為L(zhǎng),光在真空中的傳播速度為c,則光沿圖

示路徑通過(guò)三棱鏡的時(shí)間是

1.D經(jīng)兩次折射后光線的偏向角為60°,由幾何關(guān)系可知光線經(jīng)AB折射后的折射角為30°,所以該棱鏡對(duì)該單色光

的折射率〃=筆=百，又〃一所以光在介質(zhì)中的傳播速度為v=條,由幾何關(guān)系可知光在介質(zhì)中的路程為05L,故

光沿圖示路徑通過(guò)三棱鏡的時(shí)間為修=學(xué)D項(xiàng)正確。

V2C

知識(shí)點(diǎn)88光的折射

3.如圖所示為一個(gè)軍事設(shè)施的觀察孔，其寬度L=30cm,厚度d=30J3cm,為了擴(kuò)大觀察視野，將折射率為n=J2的某

種玻璃磚完全嵌入觀察孔內(nèi)，其厚度與孔的厚度相同。則嵌入玻璃磚后，軍事設(shè)施內(nèi)的人通過(guò)這塊玻璃磚能看到

的視野的最大張角是

A.60°B.90°C.120°D.1800

答案

3.B軍事設(shè)施內(nèi)的人從內(nèi)壁左側(cè)最大范圍觀察右邊的目標(biāo)的光路如圖所示。設(shè)光的入射角為i,折射角為r,由幾

何關(guān)系有疝-舟解得心。。，根據(jù)折射定律有券二〃解得i=45。，則最大張角為0=2i=9。。，故選B。

知識(shí)點(diǎn)88光的折射

4.某同學(xué)在魚池邊看到池邊的魚離水面的距離約為1m,已知水的折射率為1.33,則魚的實(shí)際深度約為

A.0.50mB.0.75inC.1.33inD.1.78in

光路圖如圖所示，由題意可知，D點(diǎn)為人所觀察到的魚的虛像，魚的實(shí)際位置應(yīng)在B點(diǎn)下方的C處，根據(jù)幾何關(guān)

系可得tan寥嚕根據(jù)折射定律有〃彳罌=1.33手斤以魚的實(shí)際深度是8c=88鬻,由于人在觀察時(shí)可視為

接近在正上方觀察，i、i2都很小，則有B'OBB黑-83普代入則可求解出C=1.33m,故選C。

??ini.sinft

知識(shí)點(diǎn)88光的折射

5.如圖所示為玻璃圓柱體的截面圖，半徑為R,玻璃的折射率為V2o現(xiàn)有兩條間距為?人的光線平行射入玻璃圓柱

體，下面的光線過(guò)圓心0,經(jīng)過(guò)玻璃圓柱體后，兩出射光線相交于圖中P點(diǎn)。則圓心O到點(diǎn)的距離

A32RB.(<2+1)R

C號(hào)R

知識(shí)點(diǎn)88光的折射

答案

5.A作出光路圖如圖所示，根據(jù)題意可知，通西點(diǎn)的光線入射角為i為5°,根據(jù)折射定律g馴可得折射角六二，

cinr

由于AMON為等腰三角形，可知光線從N點(diǎn)射出時(shí)的入射角為30°,故從N點(diǎn)射出的光線折射角為根據(jù)系

可知。電°,在加中，根據(jù)正弓淀理有變嘿4二尊，解得R他故A正確，BCD錯(cuò)誤。

知識(shí)點(diǎn)88光的折射

6.如圖，單色光從折射率n=1.5、厚度q10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速為3.0X10&n/s,則該單色

光在玻璃板內(nèi)傳播的速度為m/s;對(duì)于所有可能的入射角，該單色光通過(guò)玻璃板所用時(shí)間的取值范圍是

S<t<s不考慮反射）o

答案

6.【參考答案】2.0x1085.0x10-103^/5x10-10

【解題思路】光在介質(zhì)中的傳播速度1二20x108m/s；當(dāng)光垂直射入玻璃時(shí)，光通過(guò)玻璃板的時(shí)間最

n

短，，褊壬=^$=5xl010s；當(dāng)光以描彤0°角入射時(shí)，光在玻璃板中傳播時(shí)間最長(zhǎng)由折射定律可知，小四”,解得

Vzx1sinr*

。n尸引光在玻璃板中傳播的距離廣上,%/金解得J5X1CH0s。

sro<r■■v

知識(shí)點(diǎn)88光的折射

如圖所示，救生員坐在泳池旁邊的凳子上其眼睛到地面的高度h,為1.2皿到池邊的水平距離L為1.6m,池深H為

1.6m,池底有一盲區(qū)。設(shè)池水的折射率為上當(dāng)池中注水深度h為1.2m和1.6m時(shí)，求池底盲區(qū)的寬度分別是多少。

3

育區(qū)

7.1.4m1.2m

【解析】當(dāng)池中注水深度為某一深度時(shí)，光路圖如圖所示

1.6

根據(jù)幾何關(guān)系知sinr=

5

即i=53°

根據(jù)折射定率可求得$加尸㈣=?

n5

即r二37°

①當(dāng)池中注水深度為1.2m時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系可知池底盲區(qū)的寬度為

齒綽評(píng)市陰黯泣（扁嗯蝠竭魏務(wù)即

s—(1.6m)tan370=1.2m

知識(shí)點(diǎn)89全反射

教材知識(shí)萃取

1.條件：（1）光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)；（2）入射角大于等于臨界角

2.解決全反射問(wèn)題的一般思路：

全（1）確定光是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)還是由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì);

反

⑵若光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，則根據(jù)-確定臨界角，判斷是否發(fā)生全反射:

射

⑶根據(jù)題設(shè)條件，作出光路圖。作圖時(shí)要找出具有代表性的光線，如符合邊界條件或全反射臨界條件的光線；

⑷運(yùn)用光路的可逆性、對(duì)稱性，尋找三角形全等或相似、三角函數(shù)等關(guān)系，進(jìn)行判斷、推理、運(yùn)算及變換，然后進(jìn)行

注意光密和光疏是相對(duì)的，是從介質(zhì)的光學(xué)特性來(lái)說(shuō)的，并不是介質(zhì)的密度大小。

知識(shí)點(diǎn)89全反射

1.完全失重時(shí)，液滴呈球形，氣泡在液體中將不會(huì)上浮。2021年12月，在中國(guó)空間站“天宮課堂”的水球光學(xué)實(shí)驗(yàn)中,

航天員向水球中注入空氣形成了一個(gè)內(nèi)含氣泡的水球。如圖所示，若氣泡與水球同心，在過(guò)球心0的平面內(nèi)，用單

色平行光照射這一水球，下列說(shuō)法正確的是

A.此單色光從空氣進(jìn)入水球，頻率一定變大

B.此單色光從空氣進(jìn)入水球，頻率一定變小

C若光線1在M處發(fā)生全反射，光線2在N處一定發(fā)生全反射

D.若光線2在N處發(fā)生全反射，光線1在M處一定發(fā)生全反射

答案

1.C單色光由空氣進(jìn)入水球，光的頻率并不發(fā)生改變，AB錯(cuò)誤；由光路圖可知，光線2在N點(diǎn)的入射角大于光線1在

M點(diǎn)的入射角，若光線1在M點(diǎn)發(fā)生全反射，則光線2的入射角一定大于臨界角，則光線2一定能在N點(diǎn)發(fā)生全反射，C

正確；若光線2在N點(diǎn)發(fā)生全反射，光線1在M點(diǎn)不一定發(fā)生全反射，D錯(cuò)誤。

知識(shí)點(diǎn)89全反射

2.單鏡頭反光式取景照相機(jī)簡(jiǎn)稱單反相機(jī)，它用一塊放置在鏡頭與感光部件之間的透明平面鏡把來(lái)自鏡頭的圖

像投射到對(duì)焦屏上。對(duì)焦屏上的圖像通過(guò)五棱鏡的反射進(jìn)入人眼中。如圖所示為單反相機(jī)取景器的示意

圖，ABCDE為五棱鏡的一個(gè)截面，AB±BC0光線垂直AB射入，分別在CD和EA上發(fā)生全反射，且兩次全反射的入射

角相等，最后光線垂直BC射出。下列說(shuō)法正確的是

A.ZBCD=135°

B.NBAE和NBCD不相等

C.該五棱鏡折射率的最小遇鼻

D.該五棱鏡折射率的最小值是72

知識(shí)點(diǎn)89全反射

答案

2.C設(shè)光在CD面上的入射角為0,作出該光線的光路圖如圖所示，在CD和EA面上均發(fā)生全反射，且入射角相等，由

幾何知識(shí)得4U90°,解得0=225,故40>112.5。人錯(cuò)誤；同理可得，NBAE=112.5。,B錯(cuò)誤；由折射定律知棱鏡

最小折射率為〃二高C正確，D鐲吳。

知識(shí)點(diǎn)89全反射

3.如圖所示，也是玻璃制成的柱體的橫截面，玻璃的折射率加竭半徑為R的圓弧，圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心為0,ac

邊垂直于be邊，NaOc次°。一束平t設(shè)垂直ac入射，只有一部分光從ab穿出，則有光穿出部分的弧長(zhǎng)為

nRnR

A77BT.a7------、

知識(shí)點(diǎn)89全反射

答案

3.C由題意作出光路圖如圖所示，由sMC=；=。得臨界角045°,當(dāng)入射角不小于45°時(shí)光線在圓弧ab上會(huì)

發(fā)生全反射，圖中射向d點(diǎn)的光線入射角等于臨界角，所以在ab部分表面只有bd部分有光射出，對(duì)應(yīng)弧長(zhǎng)為

7=日故,正確。

知識(shí)點(diǎn)89全反射

4.光纖通信采用的光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套組成，某段光導(dǎo)纖維的長(zhǎng)為L(zhǎng)其側(cè)截面如圖所示，一復(fù)色光以入射角。

從軸心射入光導(dǎo)纖維后分為a、b兩束單色光，兩單色光在內(nèi)芯和外套界面多次全反射后從光導(dǎo)纖維另一端射出,

已知內(nèi)芯材料對(duì)a光的折射率為n,真空中的光速為c。下列說(shuō)法正確的是

A.內(nèi)芯材料對(duì)b光的折射率小于n

B.在內(nèi)芯中a光傳播速度比b光小

C.若a光恰好發(fā)生全反射，貝必光在這段光纖中的傳播時(shí)間為

D.當(dāng)0,逐漸增大到sinOo=時(shí)，開(kāi)始有光從纖維側(cè)壁射出

知識(shí)點(diǎn)89全反射

答案

由題圖知洸的折射角大于b光的折射角，根據(jù)折射定律可知內(nèi)芯材料對(duì)b光的折射率大于對(duì)的折射

錯(cuò)誤；根據(jù)速度與折射率的關(guān)系有由于內(nèi)芯對(duì)光a的折射率小于對(duì)b光的折射率，因此在內(nèi)芯中洸傳播速度

11

b光大，嗤誤；設(shè)光線a的II球角瓦，則有sine」,若a光恰好發(fā)生全反射，貝?觥在》段光纖中的懶時(shí)'同為丁=

裁=或有前吳；設(shè)光線a的折射角為3”賭入射角9,逐漸增大，光線a射向內(nèi)芯與外套界面的入射角逐漸減小，恰

n