《2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第14章 選考部分 第3講 光的折射 全反射學(xué)案 新人教版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第14章 選考部分 第3講 光的折射 全反射學(xué)案 新人教版（12頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第三講光的折射全反射1(人教版選修34P53第1題)(多選)光從介質(zhì)a射向介質(zhì)b，如果要在a、b介質(zhì)的分界面上發(fā)生全反射，那么必須滿(mǎn)足的條件是()Aa是光密介質(zhì)，b是光疏介質(zhì)B光在介質(zhì)a中的速度必須大于在介質(zhì)b中的速度C光的入射角必須大于或等于臨界角D必須是單色光答案：AC2一束單色光經(jīng)空氣射入玻璃，這束光的()A速度變小，波長(zhǎng)變短B速度不變，波長(zhǎng)變短C頻率增大，波長(zhǎng)變長(zhǎng)D頻率不變，波長(zhǎng)變長(zhǎng)答案：A3如圖所示，MN是空氣與某種液體的分界面，一束紅光由空氣射到分界面，一部分光被反射，一部分光進(jìn)入液體中當(dāng)入射角是45時(shí)，折射角為30，則以下說(shuō)法正確的是()A反射光線與折射光線的夾角為120B該液體

2、對(duì)紅光的折射率為C該液體對(duì)紅光的全反射臨界角為45D當(dāng)紫光以同樣的入射角從空氣射到分界面時(shí)，折射角也是30答案：C4關(guān)于折射率，下列說(shuō)法正確的是()A根據(jù)n可知，介質(zhì)的折射率與入射角的正弦成正比B根據(jù)n可知，介質(zhì)的折射率與折射角的正弦成反比C根據(jù)n可知，介質(zhì)的折射率與光在該介質(zhì)中的光速成反比D同一頻率的光由真空進(jìn)入某種介質(zhì)時(shí)，折射率與光在介質(zhì)中的波長(zhǎng)成反比答案：CD5如圖，一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，O點(diǎn)為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路的是()答案：A考點(diǎn)一折射定律和折射率的理解和應(yīng)用1折射率(1)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)(2)折射率與介質(zhì)的密度沒(méi)有關(guān)系，光密

3、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)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(zhǎng)不同，但頻率相同2光路的可逆性在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的如果讓光線逆著原來(lái)的折射光線射到界面上，光線就會(huì)逆著原來(lái)的入射光線發(fā)生折射 (2017全國(guó)卷)如圖，一半徑為R的玻璃半球，O點(diǎn)是半球的球心，虛線OO表示光軸(過(guò)球心O與半球底面垂直的直線)已知玻璃的折射率為15現(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光線能從球面射出(不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線)求：()從球面射出的光線對(duì)應(yīng)的入射光線到光軸距離的最大值；()距

4、光軸的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點(diǎn)到O點(diǎn)的距離解析：()如圖，從底面上A處射入的光線，在球面上發(fā)生折射時(shí)的入射角為i，當(dāng)i等于全反射臨界角ic時(shí)，對(duì)應(yīng)入射光線到光軸的距離最大，設(shè)最大距離為l.iic設(shè)n是玻璃的折射率，由全反射臨界角的定義有nsin ic1由幾何關(guān)系有sin i聯(lián)立式并利用題給條件，得lR()設(shè)與光軸相距的光線在球面B點(diǎn)發(fā)生折射時(shí)的入射角和折射角分別為i1和r1，由折射定律有nsin i1sin r1設(shè)折射光線與光軸的交點(diǎn)為C，在OBC中，由正弦定理有由幾何關(guān)系有Cr1i1sin i1聯(lián)立式并結(jié)合題給條件得OCR2.74 R答案：()R()2.74R解決光的折射問(wèn)題的思路(

5、1)根據(jù)題意畫(huà)出正確的光路圖(2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、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)象中光路是可逆的 (2017湖南郴州三模)如圖，將半徑為R的透明半球體放在水平桌面上方，O為球心，直徑恰好水平，軸線OO垂直于水平桌面，位于O點(diǎn)正上方某一高度處的點(diǎn)光源S發(fā)出一束與OO夾角60的單色光射向半球體上的A點(diǎn)，光線通過(guò)半球體后剛好垂直射向桌面上的B點(diǎn)，已知OBR，光在真空中傳播速度為c，不考慮半球體內(nèi)光的反射，求：(1)透明半球體對(duì)該單色光的折射率n；(2)該單色光在半球體內(nèi)傳播的時(shí)間解析：(1)單色光從點(diǎn)光源S射出經(jīng)半球體到達(dá)

6、水平桌面的光路圖如圖所示單色光由空氣射向半球體，由折射定律有n，在OCD中，sin COD，得COD60，單色光由半球體射向空氣，由折射定律，有n，由得，由幾何知識(shí)得60，故30，n.(2)該單色光在半球體中傳播的速度vc，該單色光在半球體中傳播的時(shí)間t，AC，ODRcos 60，聯(lián)立解得t.答案：(1)(2)1(2016四川卷)某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定半圓形玻璃磚的折射率n.如圖甲所示，O是圓心，MN是法線，AO、BO分別表示某次測(cè)量時(shí)光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑該同學(xué)測(cè)得多組入射角i和折射角r，做出sin i sin r圖象如圖乙所示則()A光由A經(jīng)O到B，n15B光由B經(jīng)O到A，n15C光由

7、A經(jīng)O到B，n0.67D光由B經(jīng)O到A，n0.67解析：選B光線從空氣斜射入介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角，從題圖可以看出對(duì)應(yīng)的折射角比入射角大，故光是從介質(zhì)射入空氣中，即光由B經(jīng)O到A，由sin isin r圖象的斜率表示折射率的倒數(shù)，可得n15，選項(xiàng)B正確2(2017廣東肇慶二模)如圖所示，一個(gè)透明的圓柱體橫截面的半徑為R，折射率為，AB是一條直徑，現(xiàn)有一束平行光沿AB方向射入圓柱體若有一條光線經(jīng)折射后恰經(jīng)過(guò)B點(diǎn)射出，求：(1)這條入射光線到AB的距離是多少？(2)這條入射光線在圓柱體中傳播的時(shí)間是多少？解析：(1)光線經(jīng)C點(diǎn)折射后如圖所示根據(jù)折射定律可得n，在OBC中，有，聯(lián)立解得60，30，

8、所以CDRsin R.(2)在DBC中，有BCR，v，解得t.答案：(1)R(2)考點(diǎn)二全反射現(xiàn)象的理解和綜合應(yīng)用解決全反射問(wèn)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sin C確定臨界角(3)根據(jù)題設(shè)條件，判定光在傳播時(shí)是否發(fā)生全反射(4)如發(fā)生全反射，畫(huà)出入射角等于臨界角時(shí)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、運(yùn)算，解決問(wèn)題 (2018安徽六校研究會(huì)聯(lián)考)在桌面上有一個(gè)倒立的玻璃圓錐，其頂點(diǎn)恰好與桌面接觸，圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直，過(guò)軸線的截面為等邊三角形，如圖所示有一半徑為r0.1 m的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上，光束的

9、中心軸與圓錐的軸重合，光線1、2為光束的邊界光線已知玻璃的折射率為n1.73則：(1)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明光線1能不能在圓錐的側(cè)面B點(diǎn)發(fā)生全反射；(2)光線1經(jīng)過(guò)圓錐側(cè)面B點(diǎn)后射到桌面上某一點(diǎn)所用的總時(shí)間是多少？(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析：(1)sin C，sin C，而sin 60，故C60，所以，光線1能在圓錐的側(cè)面B點(diǎn)發(fā)生全反射(2)根據(jù)幾何關(guān)系知BEEFr，所以，總時(shí)間t1.58109 s.答案：(1)見(jiàn)解析(2)1.58109 s解答全反射類(lèi)問(wèn)題的技巧(1)根據(jù)題意畫(huà)出光的折射或恰好發(fā)生全反射的光路圖(2)作圖時(shí)找出具有代表性的光線，如符合邊界條件的臨界光線等(3)利用平面幾何知識(shí)分析線、

10、角關(guān)系，找出入射角、折射角或臨界角注意入射角、折射角均以法線為標(biāo)準(zhǔn)(4)以剛好發(fā)生全反射的光線為比較對(duì)象，來(lái)判斷光線是否發(fā)生全反射，從而畫(huà)出其他光線的光路圖 (2017湖南永州二模)如圖所示，ABC為一塊立在水平地面上的玻璃磚的截面示意圖，ABC為一直角三角形，ABC90，BAC60，AB邊長(zhǎng)度為L(zhǎng)20 cm，AC邊垂直于地面，現(xiàn)在有一束單色光垂直于AC邊從P點(diǎn)射入玻璃磚，已知PAL，玻璃的折射率n，該束光最終射到了水平地面上某點(diǎn)，求該點(diǎn)到C點(diǎn)的距離(取tan 150.25，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析：由sin C，可以得到臨界角C45，單色光照射到AB上時(shí)入射點(diǎn)為D，入射角i60C，將發(fā)生全

11、反射，然后射入到BC面上Q點(diǎn)，入射角為30，設(shè)折射角為，由n，可得45，最終單色光射到地面上的K點(diǎn)，如圖所示由幾何知識(shí)可以得到AD5 cm，CQ15 cm，CS cm，SK cm，所以地面上的入射點(diǎn)距離C點(diǎn)CKCSSK18.6 cm.答案：18.6 cm3一玻璃立方體中心有一點(diǎn)狀光源今在立方體的部分表面鍍上不透明薄膜，以致從光源發(fā)出的光線只經(jīng)過(guò)一次折射不能透出立方體已知該玻璃的折射率為，求鍍膜的面積與立方體表面積之比的最小值解析：如圖，考慮從玻璃立方體中心O點(diǎn)發(fā)出的一條光線，假設(shè)它斜射到玻璃立方體上表面發(fā)生折射根據(jù)折射定律有nsin sin 式中，n是玻璃的折射率，入射角等于，是折射角現(xiàn)假設(shè)A

12、點(diǎn)是上表面面積最小的不透明薄膜邊緣上的一點(diǎn)由題意，在A點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，sin ，故A設(shè)線段OA在立方體上表面的投影長(zhǎng)為RA，由幾何關(guān)系有sin 式中a為玻璃立方體的邊長(zhǎng)由式得RA由題給數(shù)據(jù)得RA由題意，上表面所鍍的面積最小的不透明薄膜應(yīng)是半徑為RA的圓所求的鍍膜面積S與玻璃立方體的表面積S之比為由式得答案：4(2017吉林實(shí)驗(yàn)中學(xué)二模)一束平行光以一定的入射角從空氣射到直角棱鏡的側(cè)面AB，光線進(jìn)入棱鏡后直接射向另一側(cè)面AC.逐漸調(diào)整光線在AB面的入射角，使AC面恰好無(wú)光線射出，測(cè)得此時(shí)光線在AB面的入射角為.(1)畫(huà)出光線在AB面的入射角為時(shí)，在AB面、AC面兩次折射的光路圖；(2)計(jì)算該棱

13、鏡的折射率解析：(1)如圖所示；(2)由折射定律得n，在AC面恰好發(fā)生全反射，則sin sin C，由幾何關(guān)系得sin Ccos ，聯(lián)立解得n.答案：(1)見(jiàn)解析圖(2)考點(diǎn)三光路控制和色散1平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的控制類(lèi)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的三棱鏡橫截面是圓對(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，出射光線向棱鏡底面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應(yīng)用測(cè)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光的色散及成因(1)含有多種顏色的光被分

14、解為單色光的現(xiàn)象稱(chēng)為光的色散(2)含有多種顏色的光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，由于介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同，各種色光的偏折程度不同，所以產(chǎn)生光的色散3各種色光的比較顏色紅橙黃綠青藍(lán)紫頻率低高同一介質(zhì)中的折射率小大同一介質(zhì)中的速度大小波長(zhǎng)大小通過(guò)棱鏡的偏折角小大臨界角大小雙縫干涉時(shí)的條紋間距大小5(2017北京卷)如圖所示，一束可見(jiàn)光穿過(guò)平行玻璃磚后，變?yōu)閍、b兩束單色光如果光束b是藍(lán)光，則光束a可能是()A紅光B黃光C綠光D紫光解析：選D光的偏折程度大，則折射率大；光的頻率越大，折射率也越大題中a光的折射率大于b光的折射率，則a光的頻率大于b光的頻率，題中A、B、C項(xiàng)光的頻率均比藍(lán)光的小，只有

15、D項(xiàng)光的頻率比藍(lán)光的大，只有選項(xiàng)D正確6(2015四川卷)直線P1P2過(guò)均勻玻璃球球心O，細(xì)光束a、b平行且關(guān)于P1P2對(duì)稱(chēng)，由空氣射入玻璃球的光路如圖a、b光相比()A玻璃對(duì)a光的折射率較大B玻璃對(duì)a光的臨界角較小Cb光在玻璃中的傳播速度較小Db光在玻璃中的傳播時(shí)間較短解析：選C由題圖可知a光偏折程度小于b光，因此玻璃對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由sin C得，玻璃對(duì)a光的臨界角較大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由v可知，a光在玻璃中的傳播速度大于b光，選項(xiàng)C正確；由于a光在玻璃中的傳播速度大于b光，且傳播距離小于b光，因此a光在玻璃中的傳播時(shí)間較短，選項(xiàng)D錯(cuò)誤7(2018河南衡陽(yáng)第一次聯(lián)

16、考)如圖，一束截面為圓形(半徑R0.8 m)的平行紫光垂直射向一半徑也為R的玻璃半球的平面，且可全部射到平面上，經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個(gè)圓形亮區(qū)屏幕S至球心的距離為D4 m，不考慮光的干涉和衍射(1)若玻璃半球?qū)ψ瞎獾恼凵渎蕿閚，求圓形亮區(qū)的半徑；(2)若有一細(xì)束紫光在O點(diǎn)左側(cè)與O相距0.4 m處的O點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)垂直于半球平面從下方入射，求此光線從玻璃磚射出點(diǎn)的位置(已知sin 530.8)解析：(1)如圖，紫光剛要發(fā)生全反射時(shí)的臨界光線射在屏幕S上的點(diǎn)E，E點(diǎn)到亮區(qū)中心G的距離r即為所求亮區(qū)半徑設(shè)紫光臨界角為C，由全反射知識(shí)可得sin C，由數(shù)學(xué)知識(shí)可得ABRsin C，OBRcos CR，BFABtan C，GFD(OBBF)D，因?yàn)?，則rGEABDnR2 m.(2)紫光在距O點(diǎn)左側(cè)0.4 m處的O點(diǎn)射入后，若在上表面的入射角為，由幾何關(guān)系及sin C知，60C，紫光在玻璃磚內(nèi)會(huì)發(fā)生三次全反射，最后由H點(diǎn)射出，如圖所示，由反射定律和幾何關(guān)系得：OHOO0.4 m射到H點(diǎn)的光有一部分被反射，沿原路返回到達(dá)O點(diǎn)射出答案：(1)2 m(2)光線會(huì)從O點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)H射出，還有一部分射到H點(diǎn)的光被反射，沿原路返回到達(dá)O點(diǎn)射出12