《（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第14章 振動(dòng) 波動(dòng) 光 電磁波 相對(duì)論 第3節(jié) 光的折射 全反射 光的色散教學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第14章 振動(dòng) 波動(dòng) 光 電磁波 相對(duì)論 第3節(jié) 光的折射 全反射 光的色散教學(xué)案（16頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第3節(jié)光的折射全反射光的色散一、折射定律及折射率1折射定律(如圖所示)(1)內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(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正比。(2)表達(dá)式：n12，式中n12是比例常數(shù)。(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。2折射率(1)物理意義：折射率僅反映介質(zhì)的光學(xué)特性，折射率大，說(shuō)明光從真空射入到該介質(zhì)時(shí)偏折大，反之偏折小。(2)定義式：n，(3)計(jì)算公式：n，因?yàn)関c，所以任何介質(zhì)的折射率都大于1。二、光的全反射和光的色散1全反射(1)條件：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。入射角大于或等于臨界角。(2)臨界角：折射角等于90時(shí)的入射角，用C

2、表示，sin C。(3)應(yīng)用：全反射棱鏡。光導(dǎo)纖維，如圖所示。2光的色散(1)光的色散現(xiàn)象：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象。(2)光譜：含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其波長(zhǎng)有序排列。(3)光的色散現(xiàn)象說(shuō)明：白光為復(fù)色光；同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同，頻率越大的色光折射率越大；不同色光在同一介質(zhì)中的傳播速度不同，波長(zhǎng)越短，波速越慢。1思考辨析(正確的畫“”，錯(cuò)誤的畫“”)(1)某種玻璃對(duì)藍(lán)光的折射率比紅光大，藍(lán)光和紅光以相同的入射角從空氣斜射入該玻璃中，藍(lán)光的折射角較大。()(2)在水中，藍(lán)光的傳播速度大于紅光的傳播速度。()(3)在潛水員看來(lái)，岸上的所有景物都出現(xiàn)在一個(gè)倒立的圓錐

3、里。()(4)光從空氣射入玻璃時(shí)，只要入射角足夠大就可能發(fā)生全反射。()(5)光纖通信利用了全反射的原理。()(6)晚上，在池水中同一深度的兩點(diǎn)光源分別發(fā)出紅光和藍(lán)光，藍(lán)光光源看起來(lái)淺一些。()2(多選)下列光線由空氣射入半圓形玻璃磚，或者由玻璃磚射入空氣的光路圖中，正確的是(玻璃的折射率為1.5)()ABCDEBDE光由空氣進(jìn)入玻璃時(shí)，折射角小于入射角，A圖錯(cuò)誤，B圖正確；光由玻璃進(jìn)入空氣時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角sin C，sin 45，將發(fā)生全反射，C圖錯(cuò)誤，D圖正確；sin 30，不會(huì)發(fā)生全反射，E圖正確。3(多選)關(guān)于光的傳播現(xiàn)象及應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是()A一束白光通過(guò)三棱鏡后形成了彩

4、色光帶是光的色散現(xiàn)象B光導(dǎo)纖維絲內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大C海面上的海市蜃樓將呈現(xiàn)倒立的像，位置在實(shí)物的上方，又稱上現(xiàn)蜃景D一束色光從空氣進(jìn)入水中，波長(zhǎng)將變短，色光的顏色也將發(fā)生變化E一束白光從空氣斜射進(jìn)入水中，也將發(fā)生色散ABE一束白光通過(guò)三棱鏡后形成了彩色光帶是光的色散現(xiàn)象，A正確；由全反射的條件可知，內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率要大，故B正確；海市蜃樓將呈現(xiàn)正立的像，位置在實(shí)物的上方，又稱上現(xiàn)蜃景，C錯(cuò)誤；色光進(jìn)入水中，光的頻率不變，顏色不變，D錯(cuò)誤；白光斜射入水中，由于水對(duì)不同色光的折射率不同，各種色光將分開(kāi)，故E正確。4.(2019安慶二模)在陽(yáng)光的照射下，充滿霧氣的

5、瀑布上方常會(huì)出現(xiàn)美麗的彩虹，彩虹是太陽(yáng)光射入球形水珠經(jīng)折射、內(nèi)反射、再折射后形成的，其光線傳播路徑如圖所示，圖中的圓面代表水珠過(guò)球心的截面，太陽(yáng)光平行截面射入球形水珠后，最后出射光線a、b分別代表兩種不同顏色的光線，則水珠對(duì)a、b兩束光折射率的大小關(guān)系是na_nb；a、b兩種光在水珠內(nèi)傳播速度大小關(guān)系是va_vb。(均填“”或“nb；根據(jù)n可知a光折射率較大，其速度較小，故va5(2019衡水中學(xué)模擬)寬為10 m且中央水深為4 m的池塘邊有一棵樹(shù)，站在正對(duì)岸邊的人看到樹(shù)頂端的倒影與池塘底部中央的點(diǎn)光源在一條直線上。已知人眼到水面的高度為1.5 m，樹(shù)頂端到水面的高度為6 m。則水的折射率為_(kāi)

6、；若在水面上各處都看不到該光，則至少要在水面上鋪設(shè)直徑為_(kāi)m的遮光膜。解析根據(jù)題意畫出光路圖，如圖所示。BF10 m，CD4 m，AB1.5 m，EF6 m，由幾何關(guān)系知OB2 m，OD3 m，OA2.5 m，OC5 m，則水的折射率n；若在水面上各處都看不到該光，則發(fā)生了全反射，sin C，設(shè)遮光膜半徑為R，tan C，解得R mnsin i3式中C是全反射臨界角，滿足nsin C1由式知，棱鏡的折射率n的取值范圍應(yīng)為n2。答案(1)60(2)n2求解全反射現(xiàn)象中光的傳播時(shí)間的技巧(1)準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射的臨界光線是解題的關(guān)鍵。(2)光的傳播路程應(yīng)結(jié)合光路圖與幾何關(guān)系進(jìn)行確定，所以作

7、光路圖時(shí)應(yīng)盡量與實(shí)際相符。(3)光在同種均勻介質(zhì)中的傳播速度不發(fā)生變化，即v。(4)利用t求解光的傳播時(shí)間。跟進(jìn)訓(xùn)練全反射現(xiàn)象的應(yīng)用1.(多選)一光纖通信中信號(hào)傳播的主要載體是光導(dǎo)纖維，它的結(jié)構(gòu)如圖所示，可看成一段直線，其內(nèi)芯和外套的材料不同，光在內(nèi)芯中傳播，下列關(guān)于光導(dǎo)纖維的說(shuō)法正確的是()A內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射B內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在外套與外界的界面上發(fā)生全反射C波長(zhǎng)越長(zhǎng)的光在光纖中傳播的速度越大D頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大E若紫光以如圖所示角度入射時(shí)，恰能在光纖中發(fā)生全反射，則改用紅光以同樣角度入射時(shí)，不能在光纖中發(fā)生全反射A

8、CE當(dāng)內(nèi)芯的折射率比外套的大時(shí)，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上才能發(fā)生全反射，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；波長(zhǎng)越長(zhǎng)的光，頻率越小，介質(zhì)對(duì)它的折射率n越小，根據(jù)公式v，光在光纖中傳播的速度越大，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤；根據(jù)sin C知，折射率越大，全反射臨界角越小，紅光的折射率小，則全反射臨界角大，若紫光恰能發(fā)生全反射，則紅光不能發(fā)生全反射，故選項(xiàng)E正確。光的折射和全反射的綜合計(jì)算2.(2019唐山一模)如圖所示，內(nèi)徑為R、外徑為RR的環(huán)狀玻璃磚的圓心為O，折射率為n。一束平行于對(duì)稱軸OO的光線由A點(diǎn)進(jìn)入玻璃磚，到達(dá)B點(diǎn)(未標(biāo)出)剛好發(fā)生全反射。求：(1)玻璃磚的臨界角；(2)A點(diǎn)處光線的入射角和折射角。

9、解析(1)由題給條件畫出光路圖，如圖所示，因在B點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，則sin C得C45。(2)在OAB中，OAR，OBR，由正弦定律得得sin r，r30由n得i45。答案(1)45(2)45303.如圖為三棱柱形棱鏡的橫截面，該橫截面為直角邊為d1 m的等腰直角三角形。一細(xì)光束由AB面斜射入，并逐漸調(diào)節(jié)入射角及入射點(diǎn)的位置，使細(xì)光束經(jīng)AB面折射后直接射到AC面，且當(dāng)細(xì)光束與AB面的夾角為30時(shí)，該細(xì)光束恰好不能從AC面射出。求：(1)該棱鏡的折射率為多大；(2)如果入射點(diǎn)到A點(diǎn)的距離為，光在真空中的傳播速度為c3.0108 m/s，則光束從AB面?zhèn)鞑サ紸C面所用的時(shí)間應(yīng)為多少？(結(jié)果可保留根

10、號(hào))解析(1)由題意作出光路圖，如圖所示由幾何關(guān)系可知入射角為9060由于在AC面發(fā)生了全反射，則n又因?yàn)樵贏B面上：n解得：n。(2)由幾何關(guān)系可知OE，因?yàn)閟in 所以cos ，則DE m光在棱鏡中的速度為v108 m/s則光束從AB面?zhèn)鞑サ紸C面所用的時(shí)間t108 s。答案(1)(2)108 s 光的色散和光路控制1光的色散(1)成因：棱鏡材料對(duì)不同色光的折射率不同，對(duì)紅光的折射率最小，紅光通過(guò)棱鏡后的偏折程度最小，對(duì)紫光的折射率最大，紫光通過(guò)棱鏡后的偏折程度最大，從而產(chǎn)生色散現(xiàn)象。(2)現(xiàn)象：一束白光通過(guò)三棱鏡后在屏上會(huì)形成彩色光帶。2平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的控制類別項(xiàng)

11、目 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橫截面是圓對(duì)光線的作用通過(guò)平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移通過(guò)三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底邊偏折圓界面的法線是過(guò)圓心的直線，經(jīng)過(guò)兩次折射后向圓心偏折題組訓(xùn)練1.(多選)如圖所示，從點(diǎn)光源S發(fā)出的一細(xì)束白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面，經(jīng)過(guò)三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏的ab間形成一條彩色光帶。下列說(shuō)法中正確的是()Aa側(cè)是紅光，b側(cè)是紫光B在真空中a側(cè)光的波長(zhǎng)小于b側(cè)光的波長(zhǎng)C三棱鏡對(duì)a側(cè)光的折射率大于對(duì)b側(cè)光的折射率D在三棱鏡中a側(cè)光的速率比b側(cè)光小E在三棱鏡中a、b兩側(cè)光的速率相同BCD

12、由題圖可以看出，a側(cè)光偏折得較厲害，三棱鏡對(duì)a側(cè)光的折射率較大，所以a側(cè)光是紫光，波長(zhǎng)較短，b側(cè)光是紅光，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，A錯(cuò)誤，B、C正確；又v，所以三棱鏡中a側(cè)光的傳播速率小于b側(cè)光的傳播速率，D正確，E錯(cuò)誤。2.(多選)(2019南寧二中檢測(cè))如圖所示，一束由兩種單色光混合的復(fù)色光沿PO方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面鏡的上表面，得到三束光、。下列有關(guān)這三束光的判斷正確的是()A光束仍為復(fù)色光，光束、為單色光B光束在玻璃中的傳播速度比光束小C增大角且90，光束、會(huì)遠(yuǎn)離光束D改變角且0，光束可能會(huì)在上表面發(fā)生全反射ABD由題意畫出如圖所示的光路圖，可知光束是反射光線，所以仍是復(fù)色光，而光束、

13、由于折射率的不同導(dǎo)致偏折分離，所以光束、是單色光，故A正確；由于光束的偏折程度大于光束，所以玻璃對(duì)光束的折射率大于對(duì)光束的折射率，根據(jù)v可知，光束在玻璃中的傳播速度比光束小，故B正確；當(dāng)增大角且90，即入射角減小時(shí)，光束、會(huì)靠近光束，故C錯(cuò)誤；因?yàn)楹癫Ａ矫骁R的上下表面是平行的，根據(jù)光的入射角與反射角相等以及光的可逆性，可知改變角且0，根據(jù)折射定律，光的折射角增大，根據(jù)光的可逆性知，光束不可能在上表面發(fā)生全反射，故E錯(cuò)誤。 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定玻璃的折射率1實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，當(dāng)光線AO1以一定的入射角1穿過(guò)兩面平行的玻璃磚時(shí)，通過(guò)插針?lè)ㄕ页龈肷涔饩€AO1對(duì)應(yīng)的出射光線O2B，從而求出折射光線O1O2和

14、折射角2，再根據(jù)n12或n算出玻璃的折射率。2實(shí)驗(yàn)步驟(1)如圖所示，把白紙鋪在木板上。(2)在白紙上畫一直線aa作為界面，過(guò)aa上的一點(diǎn)O畫出界面的法線NN，并畫一條線段AO作為入射光線。(3)把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上，并使其長(zhǎng)邊與aa重合，再用直尺畫出玻璃磚的另一邊bb。(4)在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2。(5)從玻璃磚bb一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線的方向直到P1的像被P2的像擋住。再在bb一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4，使P3能擋住P1、P2的像，P4能擋住P3本身及P1、P2的像。(6)移去玻璃磚，在拔掉P1、P2、P3、P4的同時(shí)分別記下它們的位置，

15、過(guò)P3、P4作直線OB交bb于O。連接O、O，OO就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向。AON為入射角。OON為折射角。(7)改變?nèi)肷浣?，重?fù)實(shí)驗(yàn)。題組訓(xùn)練1某同學(xué)利用“插針?lè)ā睖y(cè)定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行。正確操作后，作出的光路圖及測(cè)出的相關(guān)角度如圖所示。(1)此玻璃的折射率計(jì)算式為n_(用圖中的1、2表示)。(2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應(yīng)選用寬度_(填“大”或“小”)的玻璃磚來(lái)測(cè)量。解析(1)光線由空氣射入玻璃的入射角i901，折射角r902，由折射率的定義可得：n。(2)根據(jù)平行玻璃磚對(duì)光線的影響可知，玻璃磚寬度越大，側(cè)移量越大，折射角的測(cè)量誤差越小。

16、答案(1)(2)大2如圖所示，某同學(xué)用插針?lè)y(cè)定一半圓形玻璃磚的折射率。在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過(guò)圓心O，在玻璃磚(圖中實(shí)線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3，圖中MN為分界線，虛線半圓與玻璃磚對(duì)稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn)，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn)。(1)設(shè)AB的長(zhǎng)度為l1，AO的長(zhǎng)度為l2，CD的長(zhǎng)度為l3，DO為的長(zhǎng)度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測(cè)量_，則玻璃磚的折射率可表示為_(kāi)。(2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，由

17、此測(cè)得玻璃磚的折射率將_(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。解析(1)sin 1，sin 2，因此玻璃磚的折射率n，因此只需測(cè)量l1和l3即可。(2)玻璃磚順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)小角度，在處理數(shù)據(jù)時(shí)，認(rèn)為l1是不變的，即入射角不變，而l3減小，所以測(cè)量值n將偏大。答案(1)l1和l3(2)偏大3(2019濟(jì)南質(zhì)檢)某同學(xué)測(cè)量玻璃磚的折射率，準(zhǔn)備了下列器材：激光筆、直尺、刻度尺、一面鍍有反射膜的平行玻璃磚。如圖所示，直尺與玻璃磚平行放置，激光筆發(fā)出的一束激光從直尺上O點(diǎn)射向玻璃磚表面，在直尺上觀察到A、B兩個(gè)光點(diǎn)，讀出OA間的距離為20.00 cm，AB間的距離為6.00 cm，測(cè)得圖中直尺到玻璃磚上表面距離d110.00 cm，玻璃磚厚度d24.00 cm。玻璃的折射率n_，光在玻璃中的傳播速度v_ m/s。(光在真空中傳播速度c3.0108 m/s，結(jié)果保留2位有效數(shù)字)解析作出光路圖如圖所示，根據(jù)幾何知識(shí)可得入射角i45，折射角r37，故折射率n1.2，故v2.5108 m/s。答案1.22.510816