《（浙江選考）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 光 電磁波 第1講 光的反射與折射 全反射學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（浙江選考）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 光 電磁波 第1講 光的反射與折射 全反射學(xué)案（18頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第1講光的反射與折射全反射考試標(biāo)準(zhǔn)知識內(nèi)容考試要求說明光的反射與折射c不要求引入相對折射率的概念.全反射c光的顏色、色散b一、光的反射與折射1.反射定律反射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，反射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；反射角等于入射角.2.折射定律(1)內(nèi)容：如圖1所示，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.圖1(2)表達(dá)式：n.(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的.3.折射率(1)折射率是一個反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量.(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.(4)當(dāng)光

2、從真空(或空氣)射入某種介質(zhì)時，入射角大于折射角；當(dāng)光由介質(zhì)射入真空(或空氣)時，入射角小于折射角.自測1一束光線從空氣射向玻璃，入射角為.下列四幅光路圖中正確的是()答案A二、全反射1.條件：(1)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì).(2)入射角大于或等于臨界角.2.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，則sinC.介質(zhì)的折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角越小.自測2下面四種情況中，能在空氣和水的界面上發(fā)生全反射的是()A.光從水射向空氣，入射角小于臨界角B.光從水射向空氣，入射角大于臨界角C.光從空氣射向水，入射角小于臨界角D.光從空氣射

3、向水，入射角大于臨界角答案B三、光的顏色色散1.色散現(xiàn)象白光通過三棱鏡會形成由紅到紫七種色光組成的彩色光譜.2.成因由于不同色光折射率不同，它們射到另一個分界面時，折射率大的光，偏折角也大.3.光的色散現(xiàn)象說明(1)白光為復(fù)色光；(2)同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同，頻率越大的色光折射率越大；(3)不同色光在同一介質(zhì)中的傳播速度不同，波長越短，波速越慢.自測3(多選)圖2中a是一束白光，射向半圓玻璃磚的圓心O，折射后發(fā)生了色散.折射后對紅光和紫光的說法正確的是()圖2A.光線1是紅光，光線2是紫光B.光線1是紫光，光線2是紅光C.光線3是紅光，光線4是紫光D.光線3是紫光，光線4是紅光答案BD

4、命題點(diǎn)一光的折射問題1.對折射率的理解(1)公式n中，不論是光從真空或空氣射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入真空或空氣，1總是真空或空氣中的光線與法線間的夾角，2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角.(2)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì).(3)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)，與入射角的大小無關(guān).同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小.(4)同一種色光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同，但頻率相同.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

5、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.例1(多選)如圖3所示，一個儲油桶的底面直徑與高均為d.當(dāng)桶內(nèi)沒有油時，從某點(diǎn)A恰能看到桶底邊緣的某點(diǎn)B.當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的點(diǎn)C，C、B兩點(diǎn)相距.則下列說法正確的是()圖3A.油的折射率為B.油的折射率為C.光在油中的傳播速度為108m/sD.光在油中的傳播速度為108m/s答案AC解析因?yàn)榈酌嬷睆脚c桶高相等，所以AONBON45，由ON2CN可知sinCON，因此，油的折射率n，故A正確，B錯誤；光在油中的傳播速度v108m/s，故C正確，D錯誤.變式1(多選)(20

6、18臺州市期末)如圖4所示，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，細(xì)的單色光束從空氣射向柱體的O點(diǎn)(半圓的圓心)，產(chǎn)生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率為，入射角為45(相應(yīng)的折射角為24)，現(xiàn)保持入射光不變，將半圓柱繞通過O點(diǎn)垂直于圖面的軸線順時針轉(zhuǎn)過15，如圖中虛線所示，則()圖4A.光束1轉(zhuǎn)過15B.光束1轉(zhuǎn)過30C.光束2轉(zhuǎn)過的角度小于15D.光束2轉(zhuǎn)過的角度大于15答案BC變式2(多選)(2015浙江10月選考16)為了從坦克內(nèi)部觀察外部目標(biāo)，在厚度為20cm的坦克壁上開了一個直徑為12cm的孔，若在孔內(nèi)分別安裝由同一材料制成的如圖5甲、乙、丙所示的三塊玻璃，其中兩塊玻璃的厚度相同.坦克內(nèi)

7、的人在同一位置通過玻璃能看到的外界的角度范圍是()圖5A.甲的大于乙的B.甲的小于丙的C.乙的小于丙的D.乙的等于丙的答案AD解析對甲、乙、丙，人眼的位置一定，入射光線經(jīng)玻璃折射后進(jìn)入眼睛，如圖所示，可知甲的角度范圍大于乙、丙的，乙、丙的角度范圍相同.變式3某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測定半圓形玻璃磚的折射率n.如圖6甲所示，O是圓心，MN是法線，AO、BO分別表示某次測量時光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑.該同學(xué)測得多組入射角i和折射角r，作出sinisinr圖象如圖乙所示.則()圖6A.光由A經(jīng)O到B，n1.5B.光由B經(jīng)O到A，n1.5C.光由A經(jīng)O到B，n0.67D.光由B經(jīng)O到A，n0.67答案B解

8、析介質(zhì)折射率的計(jì)算為空氣中的角度的正弦值和介質(zhì)中角度的正弦值之比，空氣中角度較大，對應(yīng)正弦值較大，對應(yīng)題圖乙中折射角r，故OA為折射光線，光線從B經(jīng)O到A, 由折射率計(jì)算公式得n1.5，故選項(xiàng)B正確，A、C、D錯誤.命題點(diǎn)二全反射問題1.求解全反射現(xiàn)象中光的傳播時間的一般思路(1)全反射現(xiàn)象中，光在同種均勻介質(zhì)中的傳播速度不發(fā)生變化，即v.(2)全反射現(xiàn)象中，光的傳播路程s應(yīng)結(jié)合光路圖與幾何關(guān)系進(jìn)行確定.(3)由t求傳播時間.2.解決全反射問題的一般方法(1)確定光是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì).(2)應(yīng)用sinC確定臨界角.(3)根據(jù)題設(shè)條件，判定光在傳播時是否發(fā)生全反射.(4)如果發(fā)生全反射，畫

9、出入射角等于臨界角時的臨界光路圖.(5)運(yùn)用幾何關(guān)系或三角函數(shù)關(guān)系以及反射定律等進(jìn)行分析、判斷、計(jì)算.例2(多選)一單色光，在真空中的波長為0，在玻璃中的波長為，波速為v，玻璃對這種色光的折射率為n，已知光在真空中的速度為c，此光從玻璃射向真空發(fā)生全反射的臨界角為C，則()A.sinCB.sinCC.sinCD.sinC答案AC解析單色光在真空中傳播時，速度為光速c，設(shè)其頻率為f，因波長為0，則有c0f，該光在玻璃中傳播時，波長為，波速為v，則有vf，玻璃對此單色光的折射率為n，臨界角為C，則有sinC，選項(xiàng)A、C正確，B、D錯誤.變式4如圖7所示，光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和包層兩個同心圓柱體組成，其中

10、心部分是內(nèi)芯，內(nèi)芯以外的部分為包層，光從一端進(jìn)入，從另一端射出，下列說法正確的是()圖7A.內(nèi)芯的折射率大于包層的折射率B.內(nèi)芯的折射率小于包層的折射率C.不同頻率的可見光從同一根光導(dǎo)纖維的一端傳輸?shù)搅硪欢怂玫臅r間相同D.若紫光以如圖所示角度入射時，恰能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射，則改用紅光以同樣角度入射時，也能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射答案A變式5(多選)(2019屆嘉興市質(zhì)檢)一束白光從水中射入真空的折射光線如圖8所示，若保持入射點(diǎn)O不變而逐漸增大入射角，下述說法中正確的是()圖8A.若紅光射到P點(diǎn)，則紫光在P點(diǎn)上方B.若紅光射到P點(diǎn)，則紫光在P點(diǎn)下方C.紫光先發(fā)生全反射，而紅光

11、后發(fā)生全反射D.當(dāng)紅光和紫光都發(fā)生全反射時，它們的反射光線射到水底時是在同一點(diǎn)答案BCD解析同一種介質(zhì)對紫光的折射率大，而對紅光的折射率小，同一入射角時，紫光的折射角大，所以紫光在P點(diǎn)下方，A錯誤，B正確；同理，紫光的臨界角小，紫光先達(dá)到臨界角，紅光后達(dá)到臨界角，C正確；根據(jù)光的反射定律，紅光和紫光都發(fā)生全反射時，反射光線的傳播方向一致，所以它們的反射光線射到水底時是在同一點(diǎn)，D正確.變式6(多選)如圖9所示為半圓形透明介質(zhì)的橫截面，其半徑為R.一束光從半圓形透明介質(zhì)的左邊緣以入射角60射入透明介質(zhì)，光束在半圓形透明介質(zhì)的弧形面發(fā)生兩次反射后剛好從半圓形透明介質(zhì)的另一邊緣射出.已知光在真空中傳

12、播的速度為c.則()圖9A.透明介質(zhì)的折射率為B.透明介質(zhì)的折射率為C.透明介質(zhì)全反射臨界角的正弦值為D.光線在透明介質(zhì)中傳播時間為答案BC解析由幾何關(guān)系知，光束的折射角r30由n知介質(zhì)的折射率n，故A錯誤，B正確.由sinC知，發(fā)生全反射臨界角的正弦值為sinC，故C正確.光線在介質(zhì)中傳播路程s3R.傳播時間t.又v知t，故D錯誤.命題點(diǎn)三光路控制和色散1.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光路的控制類別項(xiàng)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光線的作用通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底邊

13、偏折圓界面的法線是過圓心的直線，經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折應(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2.各種色光的比較顏色紅橙黃綠青藍(lán)紫頻率f低高同一介質(zhì)中的折射率小大同一介質(zhì)中速度大小波長大小臨界角大小通過棱鏡的偏折角小大題型1平行玻璃磚對光路的控制例3(多選)如圖10所示，空氣中有兩塊材質(zhì)不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一細(xì)光束從空氣中以某一角度(090)入射到第一塊玻璃板的上表面.下列說法正確的是()圖10A.在第一塊玻璃板下表面一定有出射光B.在第二塊玻璃板下表面一定沒有出射光C.第二塊玻璃板下表面的出射光方向一定與入射光方向平行D.第一塊玻璃板下表面的出射

14、光線一定在入射光延長線的右側(cè)答案AC解析光線從第一塊玻璃板的上表面射入，在第一塊玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等，根據(jù)光的可逆原理可知，光在第一塊玻璃板下表面一定有出射光，同理，在第二個玻璃板下表面也一定有出射光，故A正確，B錯誤.因?yàn)楣庠诓ＡО逯械纳媳砻娴恼凵浣呛拖卤砻嫒肷浣窍嗟?，根?jù)光的可逆原理知，從下表面出射光的折射角和開始在上表面的入射角相等，即兩光線平行，所以第二塊玻璃板下表面的出射光方向一定與入射光方向平行，故C正確.根據(jù)光線在玻璃板中發(fā)生偏折，由于折射角小于入射角，可知第一塊玻璃板下表面的出射光一定在入射光延長線的左側(cè)，故D錯誤.題型2三棱鏡對光路的控制例4(多選)一束白

15、光從頂角為的三棱鏡的一邊以較大的入射角i射入并通過三棱鏡后，在屏P上可得到彩色光帶，如圖11所示，在入射角i逐漸減小到零的過程中，假如屏上的彩色光帶先后全部消失，則()圖11A.紅光最先消失，紫光最后消失B.紫光最先消失，紅光最后消失C.折射后的出射光線向底邊BC偏折D.折射后的出射光線向頂角A偏折答案BC解析白光從AB面射入玻璃后，由于紫光偏折程度大，從而到達(dá)另一側(cè)面AC時的入射角較大，且因玻璃對紫光的折射率大，sinC，因而其臨界角最小，故隨著入射角i的減小，進(jìn)入玻璃后的各色光中紫光首先發(fā)生全反射不再從AC面射出，紅光最后消失，通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向三棱鏡底邊BC偏折，故

16、B、C正確.變式7(多選)如圖12所示，一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b，波長分別為a、b，該玻璃對單色光a、b的折射率分別為na、nb，則()圖12A.abC.nanb答案BC解析一束光經(jīng)過三棱鏡折射后，折射率小的光偏折較小，而折射率小的光波長較長，所以ab，nan乙n丙B.波長的關(guān)系甲乙丙C.頻率f的關(guān)系f甲f乙f丙D.光由水珠出射到空氣的折射角關(guān)系甲乙丙答案CD解析從空氣射入小水珠時，三種色光的入射角相同，甲光的折射角最大，丙光的折射角最小，根據(jù)n知：甲的折射率最小，丙的折射率最大，即n甲n乙n丙，選項(xiàng)A錯誤；折射率小的，頻率小，波長長，所以f甲f乙乙丙，選項(xiàng)B錯誤，C正確；

17、光由水珠出射到空氣時的入射角等于光從空氣射入水珠時的折射角，根據(jù)光的可逆性知，它們由水珠出射到空氣的折射角均等于光從空氣射入水珠的入射角，所以甲乙丙，選項(xiàng)D正確.11.(多選)如圖9所示，杯中裝滿水，上方有一點(diǎn)A，杯底有一點(diǎn)B，A、B連線和水面的交點(diǎn)為O，現(xiàn)在A點(diǎn)用很細(xì)的一束紅光照向水面上的P點(diǎn)，正好在B點(diǎn)形成亮點(diǎn).若在A點(diǎn)用很細(xì)的另一顏色的光照向水面上的Q點(diǎn)，也正好在B點(diǎn)形成亮點(diǎn).下列說法正確的是()圖9A.不管另一種光是什么顏色，P點(diǎn)和Q點(diǎn)都在O點(diǎn)的右邊B.若另一種光是紫色，則Q點(diǎn)距O點(diǎn)較遠(yuǎn)C.若另一種光是藍(lán)色，則Q點(diǎn)距O點(diǎn)較近D.若另一種光是黃色，P點(diǎn)和Q點(diǎn)都在O點(diǎn)的左邊答案AB解析光從

18、空氣射入水中發(fā)生折射，根據(jù)折射定律知：折射角小于入射角，故知要在B點(diǎn)形成亮點(diǎn)，P、Q都應(yīng)在O點(diǎn)右邊，故A正確，D錯誤.假設(shè)紫光也照向水面上的P點(diǎn)，由于水對紫光的折射率大于水對紅光的折射率，根據(jù)折射定律n可知紫光的折射角較小，折射光線更靠近法線，則杯底上光斑落在B點(diǎn)的左側(cè)，所以要使紫光照向水面上的Q點(diǎn)，也正好在B點(diǎn)形成亮點(diǎn)，Q點(diǎn)距O點(diǎn)更遠(yuǎn)，故B正確.水對藍(lán)光的折射率也比水對紅光的大，同理，若另一種光是藍(lán)色，Q點(diǎn)距O點(diǎn)較遠(yuǎn)，故C錯誤.12.如圖10所示，一個三棱鏡的截面為等腰直角ABC，A為直角.此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，進(jìn)入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射.

19、該棱鏡材料的折射率為()圖10A.B.C.D.答案A解析三棱鏡的截面為等腰直角ABC，光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，則第一次折射時的入射角等于45，射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射，則有sinC.由折射定律可得：n，聯(lián)立得：n.13.(多選)如圖11所示，一細(xì)束白光通過玻璃三棱鏡折射后分成各種單色光，對其中a、b、c三種色光，下列說法正確的是()圖11A.c色光在該玻璃三棱鏡中的速度最大B.三種色光的波長關(guān)系為abcC.若分別讓a、b、c三色光通過同一雙縫干涉裝置，則a光形成的相鄰干涉條紋的間距最大D.若讓a、b、c三色光以相同的入射角從某介質(zhì)射向真空，b光恰能發(fā)生全反射，則a光也一定能

20、發(fā)生全反射答案AD解析根據(jù)光的偏折程度可知，該玻璃三棱鏡對c光的折射率最小，對a光的折射率最大，則c光的波長最長，a光波長最短，故B錯誤.c光的折射率最小，由公式v分析得知，三色光在玻璃三棱鏡中傳播時c光速度最大，故A正確.c光的波長最長，a光波長最短，而相鄰干涉條紋的間距與波長成正比，則a光形成的相鄰干涉條紋的間距最小，故C錯誤.a光的折射率最大，由臨界角公式sin C分析得知，a光的臨界角最小，若讓a、b、c三色光以相同的入射角從某介質(zhì)射向真空，b光恰能發(fā)生全反射，則a光也一定能發(fā)生全反射，故D正確.14.(多選)如圖12甲所示，可以用來測定半圓柱形玻璃磚的折射率n，O是圓心，MN是法線.

21、一束單色光線以入射角i30由玻璃磚內(nèi)部射向O點(diǎn)，折射角為r，當(dāng)入射角增大到也為r時，恰好無光線從玻璃磚的上表面射出.讓該單色光分別通過寬度不同的單縫a、b后，得到圖乙所示的衍射圖樣(光在真空中的傳播速度為c).則下列說法正確的是()圖12A.此光在玻璃磚中的全反射臨界角為60B.玻璃磚的折射率nC.單縫b寬度較大D.光的偏振現(xiàn)象說明光是一種縱波答案BC解析根據(jù)折射定律有n，由題知，玻璃磚的全反射臨界角等于C，則有sinC，結(jié)合i30，Cr，解得n，C45，故A錯誤，B正確.由題圖乙知，單色光通過單縫a后衍射現(xiàn)象比較明顯，所以單縫a寬度較小，單縫b寬度較大，故C正確.偏振是橫波特有的現(xiàn)象，光的偏

22、振現(xiàn)象說明光是一種橫波，故D錯誤.15.(多選)ABCDE為單反照相機(jī)取景器中五棱鏡的一個截面示意圖，ABBC，由a、b兩種單色光組成的細(xì)光束從空氣垂直AB射入棱鏡，經(jīng)兩次反射后光線垂直BC射出，且在CD、AE邊只有a光射出，光路如圖13所示，則a、b兩束光()圖13A.在真空中，a光的傳播速度比b光大B.在棱鏡內(nèi)，a光的傳播速度比b光小C.以相同的入射角從空氣斜射入水中，b光的折射角較小D.分別通過同一雙縫干涉裝置，a光的相鄰亮條紋間距大答案CD解析所有光在真空中有相同的速度，A錯誤；在CD界面上，由題圖可知，相同入射角a光發(fā)生了折射，b光發(fā)生了全反射，說明b光比a光折射率大，由公式v可知，同種介質(zhì)中a光傳播速度大，B錯誤；由于b光的折射率大，根據(jù)n，可知以相同的入射角從空氣斜射入水中時，b光的折射角較小，C正確；折射率小的光的波長長，通過同一雙縫干涉裝置，a光的相鄰亮條紋間距大，D正確.18