《《步步高》2014高考物理大一輪復(fù)習(xí)講義【配套word版文檔】第3課時(shí)光的折射全反射資料》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《步步高》2014高考物理大一輪復(fù)習(xí)講義【配套word版文檔】第3課時(shí)光的折射全反射資料（17頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第3課時(shí)光的折射全反射【考綱解讀】1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.2.掌握全反射的條件，會(huì)進(jìn)行有關(guān)簡(jiǎn)單的計(jì)算.題組扣點(diǎn),深度思考以題帶點(diǎn)深入理解概念規(guī)律基礎(chǔ)知識(shí)題組1 .折射定律的應(yīng)用觀察者看見(jiàn)太陽(yáng)從地平線升起時(shí)，關(guān)于太陽(yáng)位置的下列敘述中正確的A .太陽(yáng)位于地平線之上B.太陽(yáng)位于地平線之下C.太陽(yáng)恰位于地平線D.大氣密度不知，無(wú)法判斷答案 B解析 太陽(yáng)光由地球大氣層外的真空射入大氣層時(shí)要發(fā)生折射，根據(jù)折射定律，折射角 小于入射角，折射光線進(jìn)入觀察者的眼睛，觀察者認(rèn)為光線來(lái)自它的反向延長(zhǎng)線.這樣 使得太陽(yáng)的實(shí)際位置比觀察者看見(jiàn)的太陽(yáng)位置偏低.2 .折射定律與折射率的理解和應(yīng)用如圖1所示，

2、光線以入射角以從空氣射向折射率n =寸2的玻璃表面.自、(1)當(dāng)入射角 以=45。時(shí)，求反射光線與折射光線間的夾角a1(2)當(dāng)入射角以為何值時(shí)，反射光線與折射光線間的夾角0= 90 ?圖1答案 (1)105 (2)arctan 陋解析設(shè)折射角為力,由折射定律snT =門(mén)得$所生=101 =嗎紂=工所以，(2=sin (2n 42230.因?yàn)?k =a=45,所以 0= 180 45 30 = 105.(2)因?yàn)?由+ (2=90,所以，sin 偽=sin (90 6)=cos 6 = cos 6 由折射定律得 tan R =9) = arctan 巾.3 .全反射問(wèn)題分析很多公園的水池底都裝有

3、彩燈，當(dāng)一細(xì)束由紅、藍(lán)兩色組成的燈光從 水中斜射向空氣時(shí)，關(guān)于光在水面可能發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象，下列光路圖中正確的是答案 C解析 紅光、藍(lán)光都要發(fā)生反射，紅光的折射率較小，所以藍(lán)光發(fā)生全反射的臨界角較紅光小，藍(lán)光發(fā)生全反射時(shí)，紅光不一定發(fā)生，故只有C正確.4 .光的色散現(xiàn)象分析(2011大綱全國(guó)16)雨后太陽(yáng)光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹.設(shè)水滴是球形的，圖 2中的圓代表水滴過(guò)球心的截面，入射光線在過(guò)此截面的平面內(nèi),a、 b、 c、d代表四條不同顏色的出射光線,太陽(yáng)光則它們可能依次是A.紫光、黃光、藍(lán)光和紅光B.紫光、藍(lán)光、黃光和紅光C.紅光、藍(lán)光、黃光和紫光D.紅光、黃光、藍(lán)光和紫光答案

4、B解析 由可見(jiàn)光的折射率知，紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種色光的折射率依次增大,由題圖知a-d折射率依次減小，故A、C、D錯(cuò)，B對(duì).【考點(diǎn)梳理】折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)斜射進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向改變的現(xiàn)象.2.折射定律(1)內(nèi)容：如圖3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.s. sin1表達(dá)式：sn忑=n.R空氣水在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的.3.折射率(1)折射率是一個(gè)反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量.定義式：門(mén)=黑(3)計(jì)算公式：n = c，因?yàn)関 %所以光線在課堂探究,考點(diǎn)突破先做后聽(tīng)其網(wǎng)探究更律方法BC邊發(fā)生

5、全反射，光線沿DE方向射出棱鏡后的方向與 AC邊垂直，光路圖如圖所示.【方法提煉】確定光線的方法1 .先確定光線在界面上的入射點(diǎn)，然后再找光線通過(guò)的另外一個(gè)點(diǎn)，通過(guò)兩點(diǎn)確定光線.2 .根據(jù)折射定律計(jì)算折射角，確定折射光線.當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，應(yīng)注意是否發(fā)生全反射.考點(diǎn)一折射定律的理解與應(yīng)用解決光的折射問(wèn)題的一般方法:(i)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，確定入射角和折射角.(3)利用折射定律建立方程進(jìn)行求解.C=60, P為垂直于直線 BC的光【例1】如圖5所示，ABCD為一直角梯形棱鏡的截面，/屏，現(xiàn)用一寬度等于 AB邊的單色平行光束垂直射向AB

6、面，經(jīng)棱鏡折射后在屏 P上形2成寬度等于2AB的一條光帶，求棱鏡的折射率.3解析 光路圖如圖所示，根據(jù)題意有02= 30, FC =1 AB3則芾=1 AB 3根據(jù)幾何關(guān)系有3DE = CE tan 30 = AB tan 30 = AB33在4DEF中，tan&十，解得 比=30 DE 3由折射定律可得n = sin（.e2t %），解得n = V3 sin a答案二3【突破訓(xùn)練1】如圖6所示，在坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)有一橫截面 為四分之一圓周的柱狀玻璃體OPQ, OP=OQ=R, 一束單色光垂直O(jiān)P面射入玻璃體，在OP面上的入射點(diǎn)為 A, OAR=R，此單色光通過(guò)玻璃體后沿 BD方向射出，且與

7、x軸交 于D點(diǎn)，OD =43R,求該玻璃的折射率.答案 ，3解析 作光路圖如圖所示.在 PQ面上的入射角sin LOAT，0i= 300OB 2由幾何關(guān)系可得 生=60。折射率n = S考點(diǎn)二全反射現(xiàn)象的理解與應(yīng)用1 .在光的反射和全反射現(xiàn)象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的.2 .當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，往往同時(shí)發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中,只發(fā)生反射，不發(fā)生折射.當(dāng)折射角等于90。時(shí)，實(shí)際上就已經(jīng)沒(méi)有折射光了.3 .全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解：當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，在入射角逐漸增C大的過(guò)程中，反射光的能量逐漸增強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱，當(dāng)入射角等于臨界角時(shí)

8、， 折射光的能量已經(jīng)減弱為零， 這時(shí)就發(fā) 生了全反射.【例2】如圖7所示為用某種透明材料制成的一塊柱形棱鏡的截面圖，圓弧CD為半徑為R的四分之一的圓周，圓心為 O,光線 日從AB面上的某點(diǎn)入射，入射角自= 45。，它進(jìn)入棱鏡后恰好以臨界角射在BC面上的。點(diǎn).(1)畫(huà)出光線由AB面進(jìn)入棱鏡且從 CD弧面射出的光路圖;(2)求該棱鏡的折射率n；(3)求光線在該棱鏡中傳播的速度大小v(已知光在空氣中的傳播速度c= 3.0X108 m/s).解析(1)光路圖如圖所示.(2)光線在BC面上恰好發(fā)生全反射，入射角等于臨界角 Csin C = , cos C=. nn光線在AB界面上發(fā)生折射，折射角& =9

9、0C,由幾何關(guān)系得sin 02= cos C,由折射定律得廿元由以上幾式聯(lián)立解得n = 6光速 v = n = V6J2, sin C=興,n =乎.考點(diǎn)三光路控制問(wèn)題分析1.玻璃磚對(duì)光路的控制兩平面平行的玻璃磚，出射光線和入射光線平行，且光線發(fā)生了側(cè)移，如圖9所示.2.三棱鏡對(duì)光路的控制（i）光密三棱鏡：光線兩次折射均向底面偏折，偏折角為 所示.a如圖io圖10（2）光疏三棱鏡：光線兩次折射均向頂角偏折.全反射棱鏡（等腰直角棱鏡），如圖11所示.甲乙圖11（如圖11（如圖11乙）,當(dāng)光線從一直角邊垂直射入時(shí)，在斜邊發(fā)生全反射，從另一直角邊垂直射出甲）當(dāng)光線垂直于斜邊射入時(shí)，在兩直角邊發(fā)生全反

10、射后又垂直于斜邊射出入射光線和出射光線互相平行.特別提醒 不同顏色的光的頻率不同，在同一種介質(zhì)中的折射率、光速也不同，發(fā)生全反射 現(xiàn)象的臨界角也不同.【例3 如圖12所示，MNPQ是一塊截面為正方形的玻璃磚，正方形的 邊長(zhǎng)為30 cm,有一束很強(qiáng)的細(xì)光束 AB射到玻璃磚的 MQ面上， 入射點(diǎn)為B,該光束從B點(diǎn)進(jìn)入玻璃磚后再經(jīng) QP面反射沿DC方 向射出.其中B為MQ的中點(diǎn)，ZABM =30, PD = 7.5 cm, Z CDN= 30.試在原圖上準(zhǔn)確畫(huà)出該光束在玻璃磚內(nèi)的光路圖，并求出該圖12玻璃磚的折射率.解析 找出B點(diǎn)關(guān)于界面 QP的對(duì)稱(chēng)點(diǎn) 巳連接ED交QP于F點(diǎn)，即光束在 F點(diǎn)發(fā)生反射

11、，所以其光路圖如圖所示.由幾何關(guān)系得DE =、302+ （15+7.5 2 cm =37.5 cm.DP + QE s &= de = 0.6由折射定律得廿慧=1.44.答案見(jiàn)解析圖 1.44【突破訓(xùn)練 3 如圖13是透明圓柱介質(zhì)的橫截面，C、D為圓上兩點(diǎn).一_一個(gè)束單色光沿BC方向入射，從 D點(diǎn)射出.已知/ COD = 90, / BCO f/=120。.求介質(zhì)的折射率；圖13(2)改變/ BCO的大小，能否在介質(zhì)的內(nèi)表面發(fā)生全反射？答案當(dāng)(2)不能解析 (1)作出光路圖如圖，由幾何關(guān)系知-6。,3= 45。；折射率n儕=坐(2)由光路可逆可知，光不可能在介質(zhì)內(nèi)表面發(fā)生全反射.學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)加

12、搔審題與建模指導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)科解題能力54.平行板玻璃磚模型的分析物理模型構(gòu)建【例4 如圖14所示，兩塊相同的玻璃等腰三棱鏡ABC置于空氣中，兩者的AC面相互平行放置，由紅光和藍(lán)光組成的細(xì)光束平行于BC面從P點(diǎn)射入，通過(guò)兩棱鏡后，變?yōu)閺?a、b兩點(diǎn) 射出的單色光，對(duì)于這兩束單色光()A.紅光在玻璃中傳播速度比藍(lán)光大圖14B.從a點(diǎn)射出的為紅光，從 b點(diǎn)射出的為藍(lán)光C.從a、b兩點(diǎn)射出的單色光不平行D.從a、b兩點(diǎn)射出的單色光仍平行，且平行于BC解析由玻璃對(duì)藍(lán)光的折射率較大,可知A選項(xiàng)正確.由偏折程度可知 B選項(xiàng)正確.對(duì)于C、D二選項(xiàng)，我們應(yīng)首先明白，除了題設(shè)給出的兩個(gè)三棱鏡外，二者之間又形成一個(gè)物理

13、模型一一平行玻璃磚(不改變光的方向，只使光線發(fā)生側(cè)移).中間平行部分只是使光發(fā)生了側(cè)移.略去側(cè)移因素，整體來(lái)看，仍是一塊平行玻璃板，AB/ BA.所以出射光線仍平行. 作出光路圖如圖所示，可知光線Pc在P點(diǎn)的折射角與光線 ea在a點(diǎn)的入射角相等，據(jù)光路可逆，則過(guò)a點(diǎn)的出射光線與過(guò) P點(diǎn)的入射光線平行.由此， D選項(xiàng)正確.答案 ABD屢屋時(shí)碰到的兩面平行的玻璃磚往往是清清楚楚畫(huà)出來(lái)的，是“有形”的，錚乙折射率大于周?chē)橘|(zhì)的折射率，這時(shí)光線的側(cè)移方向也是我們熟悉的.而該題中，未知介質(zhì)形成的兩面平行的“玻璃磚”并未勾勒出來(lái)，倒是其兩側(cè)的介質(zhì) （三棱鏡）被清楚地勾勒出來(lái)了， 而且前者的折射率未必大于后

14、者.這就在一定程度上掩蓋了兩面平行的“玻璃磚”的特征.因此我們不僅要熟悉光學(xué)元件的光學(xué)特征，而且要會(huì)靈活地運(yùn)用，將新的情景轉(zhuǎn)化為我們熟知的模型.【突破訓(xùn)練4 頻率不同的兩束單色光 1和2以相同的入射角從同一點(diǎn)射入空氣玻璃板卜一厚玻璃板后，其光路如圖 15所示，下列說(shuō)法正確的是（） A .單色光1的波長(zhǎng)小于單色光 2的波長(zhǎng)B.在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光 2的傳播速度圖15C.單色光1垂直通過(guò)玻璃板所需的時(shí)間小于單色光2垂直通過(guò)玻璃板所需的時(shí)間D.單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光2從玻璃到空氣的全反射臨界角答案 AD解析 本題考查光的色散、全反射現(xiàn)象、光速和折射率之間的關(guān)系等

15、知識(shí)點(diǎn).由圖知單色光1在界面折射時(shí)的偏折程度大，則單色光1的折射率大，因此單色光 1的頻率大于單色光2的頻率，那么單色光 1的波長(zhǎng)就小于單色光 2的波長(zhǎng)，A項(xiàng)對(duì)；由n = c知，折 v射率大的單色光1在玻璃中傳播速度小，當(dāng)單色光1、2垂直射入玻璃時(shí)，二者通過(guò)玻璃板的路程相等，此時(shí)單色光 1通過(guò)玻璃板所需的時(shí)間大于單色光2的，B、C項(xiàng)都錯(cuò)；由sin C= 【高考題組】 （2012天津理綜6）半圓形玻璃磚木It截面如圖 16所示，AB為直徑，O 飛 點(diǎn)為圓心.在該截面內(nèi)有a、b兩束單色可見(jiàn)光從空氣垂直于AB射 ， j入玻璃磚，兩入射點(diǎn)到O的距離相等.兩束光在半圓邊界上反射和 *折射的情況如圖所示，

16、則 a、b兩束光（）圖16A .在同種均勻介質(zhì)中傳播，a光的傳播速度較大及單色光1的折射率大知，D項(xiàng)對(duì). n高考模擬,提能訓(xùn)練走近高考檢測(cè)謠童效果提升解題能力B .以相同的入射角從空氣斜射入水中，b光的折射角大C.若a光照射某金屬表面能發(fā)生光電效應(yīng)，則b光也一定能D.分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置，a光的相鄰亮條紋間距大答案 ACD解析 由題圖可知，b光發(fā)生了全反射，a光沒(méi)有發(fā)生全反射，即a光發(fā)生全反射的臨界角Ca大于b光發(fā)生全反射的臨界角 Cb,根據(jù)sin C=1n，知a光的折射率較小，即&nb, 根據(jù)n=c,知vavb,選項(xiàng)A正確；根據(jù)n=snT,當(dāng)相等時(shí)，明出，選項(xiàng)B錯(cuò)誤;vsin 能光的折射

17、率越大，頻率越高，波長(zhǎng)越小，即 由忖%淅因此a光照射金屬表面時(shí)能發(fā) 生光電效應(yīng)，則 b光也一定能，選項(xiàng) C正確；根據(jù)條紋間距公式 Ax=入知，通過(guò)同一 雙縫干涉裝置時(shí) a光的相鄰亮條紋間距較大，選項(xiàng) D正確.2. （2011福建理綜14）如圖17所示，半圓形玻璃磚置于光屏PQ的p左下方.一束白光沿半徑方向從A點(diǎn)射入玻璃磚，在 O點(diǎn)發(fā)生/反射和折射，折射光在光屏上呈現(xiàn)七色光帶.若入射點(diǎn)由A向 B緩慢移動(dòng)，并保持白光?&半徑方向入射到O點(diǎn)，觀察到各色個(gè)/ : 7光在光屏上陸續(xù)消失.在光帶未完全消失之前，反射光的強(qiáng)度,變化以及光屏上最先消失的光分別是（）圖17A.減弱，紫光 B.減弱，紅光C.增強(qiáng)，

18、紫光 D.增強(qiáng)，紅光答案 C解析 因n紅n紫，再由臨界角公式 sin C = 可得，C紅C紫，因此當(dāng)增大入射角時(shí)，紫 n光先發(fā)生全反射，紫光先消失，且當(dāng)入射光的入射角逐漸增大時(shí)，折射光強(qiáng)度會(huì)逐漸減弱， 反射光強(qiáng)度會(huì)逐漸增強(qiáng)，故應(yīng)選C.圖183. （2009浙江理綜18）如圖18所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向 E點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn).已知入射方向與邊 AB的 夾角為 仁30, E、F分別為邊 AB、BC的中點(diǎn)，則 （）a.該棱鏡的折射率為V3B .光在F點(diǎn)發(fā)生全反射C.光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長(zhǎng)變小D .從F點(diǎn)出射的光束與入射到 E點(diǎn)的光束平行MSA 對(duì)；由 sin答案 AC解

19、析由幾何關(guān)系可得入射角a=60。，折射角2=30C=1,臨界角C30。,故在F點(diǎn)不發(fā)生全反射,B錯(cuò)；由n = （ 二 T知光進(jìn)入棱鏡波長(zhǎng)變小，C對(duì)；F點(diǎn)出射的光束與 BC邊的夾角為30,與入射光線不平行， C.【模擬題組】4. 高速公路上的標(biāo)牌常用“回光返照膜”制成，夜間行車(chē)時(shí)，它能將車(chē)燈 照射出去的光逆向返回，標(biāo)志牌上的字特別醒目，這種“回光返照膜”是用球體反射原件制成的.如圖19所示，返照膜內(nèi)均勻分布著直徑為10的細(xì)玻璃珠，所用玻璃的折射率為 V3,為使入射的車(chē)燈光線經(jīng)玻璃的折射、反射、再折射后恰好和入射光線平行，那么第一次入射的 入射角是（）A. 60 B. 45 C, 30 D. 15

20、 答案 A解析 設(shè)入射角為i,折射角為以作出光路圖如圖所示，因?yàn)槌錾涔饩€恰好和入射光線平行，所以i =2。，根據(jù)折射定律，n = nL =皿=sin 0 sin 0D錯(cuò)；故選A、圖1943,所以0= 30 , i = 2 0= 60 ,選項(xiàng) A正確.5.如圖20所示，扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角/AOB_ 金= 60.一束平行于角平分線 OM的單色光由OA射入介質(zhì)，經(jīng)OA .二/C,所以光線在F點(diǎn)能發(fā)生全反射.界面的入射角由幾何關(guān)系知，光線在 AB界面的入射角為例=60而棱鏡對(duì)空氣的臨界角C的正弦值sin C=1 = sin加，則光線在 ABn 311.如圖7所示，AOB是由某種透明物質(zhì)制成的1/4圓柱體的橫截面（O為圓心），其折射率為J2.今有一束平行光以 45度的入射角射向柱體的 OA平面，這些光線中有一部分不能從柱體的AB面上射出.設(shè)凡射到 OB面的光線全部被吸收，也不考慮OA面的反射，求圓柱 AB面上能射出光線的部分占AB表面的幾分之幾?圖7答案2如圖所示，從 O點(diǎn)射入的光線，折射角為r,根據(jù)折射定律有：n=sin5-sin r解得r=30設(shè)從某位置P點(diǎn)入射的光線，折射到 AB弧面上Q點(diǎn)時(shí)，入射角恰等于臨界角C,有:sin C = - n代入數(shù)據(jù)得：C = 45所以能射出光線的區(qū)域?qū)?yīng)的圓心角3= C= 45故能射出光線的部分占 AB表面的比例為: