專題3 光的折射 全反射一、對光的折射定律和折射率的理解和應(yīng)用1由光的折射定律n可知：入射角為0°時，折射角也為0°；入射角增大時，折射角也隨著增大2折射中光路是可逆的3折射率是描述介質(zhì)折光本領(lǐng)的物理量，介質(zhì)折射率越大，說明其改變光傳播方向的能力越強(qiáng)4各種介質(zhì)的折射率一般是不同的兩種介質(zhì)相比較：n小的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì)，n大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì)(注：必須是兩種介質(zhì)相互比較而言)5某種介質(zhì)的折射率等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質(zhì)中傳播速度v之比，即n(決定式)6空氣對光的傳播影響很小，可以作為真空處理復(fù)習(xí)過關(guān)1光線以60°的入射角從空氣射入玻璃中，折射光線與反射光線恰好垂直(真空中的光速c3.0×108 m/s) (1)畫出折射光路圖；(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的傳播速度；(3)當(dāng)入射角變?yōu)?5°時，折射角等于多大？(4)當(dāng)入射角增大或減小時，玻璃的折射率是否變化？解析(1)光路圖如圖所示，其中AO為入射光線，OB為折射光線. (2)由題意，n又160°，1290°，得n.設(shè)玻璃中光速為v，由n得v×108 m/s.(3)當(dāng)入射角為45°時，介質(zhì)折射率不變sin 2，所以2arcsin.(4)不變化，折射率是由介質(zhì)和入射光共同決定的物理量，與入射角的大小無關(guān)答案(1)見解析圖(2)×108 m/s(3)arcsin(4)不變2一個人站在水面平靜湖邊，觀察離岸一段距離的水下的一條魚，這個人看到的魚的位置和魚在水下真實(shí)的位置相比較，下列說法中正確的是()A在魚真實(shí)位置的正上方某處B在魚真實(shí)位置上方偏向觀察者的某處C在魚真實(shí)位置下方偏向觀察者的某處D所給條件不足，無法確定觀察到的魚的位置解析如圖所示，人在岸上看離岸一段距離的水下的魚，應(yīng)是從魚的位置發(fā)出的光(實(shí)際上是魚的反射光)，經(jīng)折射后射入人的眼睛，看到的是魚的像把魚看做一個發(fā)光點(diǎn)S，人看到的是折射光線的反射延長線交于發(fā)光點(diǎn)S的右上方S點(diǎn)，這說明人看到的是魚的虛像，且位置是偏向右上方，所以選項(xiàng)B正確答案B二、光的折射、全反射的綜合應(yīng)用幾何光學(xué)是以光線為工具研究光的傳播規(guī)律，所以解決幾何光學(xué)問題的關(guān)鍵是根據(jù)“光的傳播規(guī)律”畫出光路圖，然后再利用幾何知識，尋找相應(yīng)的邊角關(guān)系1幾何光學(xué)主要包括四條原理：(1)光的直線傳播規(guī)律；(2)光的反射定律；(3)光的折射定律；(4)光路可逆原理2解題時常用的三個公式：(1)折射定律公式：n；(2)折射率與光速的關(guān)系n；(3)全反射的臨界角sin C.復(fù)習(xí)過關(guān)3潛水員在水深為h的地方向水面觀望時，發(fā)現(xiàn)整個天空及遠(yuǎn)處地面的景物均呈現(xiàn)在水面處的圓形區(qū)域內(nèi)，已知水的臨界角為，則所觀察到的圓形區(qū)域半徑為()Ahtan Bhsin CD解析如圖所示，水面上景物發(fā)出的光線經(jīng)水面折射后均在頂角為2的圓錐里，人的眼睛處在圓錐的頂點(diǎn)處，而最遠(yuǎn)處的景物進(jìn)入眼睛的光線幾乎是緊貼水面，其入射角接近90°，折射角為.因此，人看到的景物呈現(xiàn)在人眼上方以O(shè)點(diǎn)為圓心、半徑為r的水面區(qū)域內(nèi)，由圖可知rhtan .答案A4(多選)固定的半圓形玻璃磚的橫截面如圖1所示，O點(diǎn)為圓心，OO為直徑MN的垂線足夠大的光屏PQ緊靠玻璃磚右側(cè)且垂直于MN.由A、B兩種單色光組成的一束光沿半徑方向射向O點(diǎn)，入射光線與OO夾角較小時，光屏NQ區(qū)域出現(xiàn)兩個光斑，逐漸增大角，當(dāng)時，光屏NQ區(qū)域A光的光斑消失，繼續(xù)增大角，當(dāng)時，光屏NQ區(qū)域B光的光斑消失，則()圖1A玻璃磚對A光的折射率比對B光的大BA光在玻璃磚中傳播速度比B光的大C時，光屏上只有1個光斑D時，光屏上只有1個光斑解析隨入射角增大最先消失的是A光，所以A光的臨界角小于B光的臨界角，根據(jù)sin C可知nAnB，選項(xiàng)A正確，B錯誤；反射光線從玻璃磚的右側(cè)射出，在NP部分會一直有一個AB光重合的光斑，所以時，B光不會發(fā)生全反射，在光屏上會有兩個光斑，選項(xiàng)C錯誤；時，兩種光都發(fā)生全反射，光屏上只有一個光斑出現(xiàn)在NP部分，選項(xiàng)D正確答案AD5直線P1P2過均勻玻璃球球心O，細(xì)光束a、b平行且關(guān)于P1P2對稱，由空氣射入玻璃球的光路如圖2所示a、b光相比()圖2A玻璃對a光的折射率較大B玻璃對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間較短解析由題圖可知，b折射程度較大，故玻璃對b的折射率較大，A錯誤；由sin C知b的臨界角較小，B錯誤；由v知，b在玻璃中的傳播速度較小，C正確；b在玻璃中傳播距離大且傳播速度小，由t知，b在玻璃中的傳播時間較長，D錯誤答案C三、測折射率的方法測折射率常見的方法有成像法、插針法及全反射法，不管哪種方法其實(shí)質(zhì)是相同的，由折射定律n知，只要確定入射角i及折射角r即可測出介質(zhì)的折射率復(fù)習(xí)過關(guān)6用兩面平行的玻璃磚測定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中，已畫好玻璃磚界面aa和bb，不慎將玻璃磚向上平移了一些，放在如圖3所示的位置上，而實(shí)驗(yàn)中其他操作均正確測得的折射率將()圖3A偏大B偏小C不變D無法確定解析可作出經(jīng)過玻璃磚的光路圖，由幾何知識可知，測出的折射角與正確值相同答案C7“測定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，在玻璃磚的一側(cè)豎直插兩個大頭針A、B，在另一側(cè)再豎直插兩個大頭針C、D在插入第四個大頭針D時，要使它_圖4是在白紙上留下的實(shí)驗(yàn)痕跡，其中直線a、a是描在紙上的玻璃磚的兩個邊根據(jù)該圖可算得玻璃的折射率n_.(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖4解析確定出射光線時應(yīng)使D擋住C和A、B的像，作圖如圖所示，以O(shè)為圓心，OG為半徑作圓交AB于E點(diǎn)，過E作a的平行線交法線于F，根據(jù)n得n，測量EF和GH長度計(jì)算得n1.8.(1.61.9均正確，方法亦有多種)答案擋住C及A、B的像1.8(1.61.9都算對)5