2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 光的折射學(xué)案一、知識點梳理1 光的反射定律：光從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)的分界面時發(fā)生反射。反射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，反射光線與入射光分別位于法線的兩側(cè)。2 光的折射現(xiàn)象，光的折射定律：折射光線與入射光線、法線處于同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線兩側(cè)，入射角的正弦與折射角的正弦成正比。注意兩角三線的含義折射率 （光線從介質(zhì)介質(zhì)）折射現(xiàn)象的光路可逆性3折射率：入射角的正弦與折射角的正弦的比。（1）折射率的物理意義：表示介質(zhì)折射光的本領(lǐng)大小的物理量（2）折射率大小的決定因素介質(zhì)、光源(頻率)在其它介質(zhì)中的速度，式中n為介質(zhì)的折射率，n>1，故v<c注意：（1）介質(zhì)的折射率是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，它的大小由介質(zhì)本身決定，同時光的頻率越高，折射率越大，而與入射角、折射角的大小無關(guān)。（2）某一頻率的光在不同介質(zhì)中傳播時,頻率不變但折射率不同,所以光速不同,波長也不同(與機(jī)械波相同);不同頻率的光在同一介質(zhì)中傳播時,折射率不同,所以光速不同,波長也不同(與機(jī)械波的區(qū)別).頻率越高，折射率越大。4折射時的色散：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫光的色散。（1）光通過棱鏡時將向棱鏡的橫截面的底邊方向偏折（2）通過棱鏡成像偏向頂點（3）實驗表面，一束白光進(jìn)入棱鏡而被折射后，在屏上的光斑是彩色的，說明光在折射時發(fā)生了色散。（4）光的色散規(guī)律：紅光通過棱鏡后偏折的程度比其他顏色的光的要小，而紫光的偏折程度比其他顏色的光要大。/說明透明物質(zhì)對于波長不同的光的折射率是不同的。波長越長，折射 率越小。5應(yīng)用（一般方法）：分析光的折射時，一般需作出光路圖，以便應(yīng)用折射規(guī)律及光路圖中提供的幾何關(guān)系來解答。在實際應(yīng)用中，常見方法是：三角形邊角關(guān)系法；近似法，即利用小角度時，tansin的近似關(guān)系求解。記住光路是可逆的原理。（1）折射率的測定（2）利用折射定律結(jié)合幾何知識解答的折射問題（3）多向思維方式理解、應(yīng)用關(guān)鍵物理量n像似深度h/=H/n全反射折射率與波速度的關(guān)系6光的全反射現(xiàn)象、反射條件、臨界角全反射產(chǎn)生的條件是：（1）光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；（2）入射角大于或等于臨界角兩條件必須同時存在，才發(fā)生全反射。臨界角是一種特殊的入射角當(dāng)光線從某介質(zhì)射入真空(或空氣)時，其臨界角的正弦值為。注意：（1）臨界角的含義：折射角為90時的入射角。（2）規(guī)律：一旦發(fā)生全反射,即符合光的反射定律。（3）光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)兩個不同的介質(zhì)。二、例題精選【例】如圖所示，一儲油圓桶，底面直徑與桶高均為d。當(dāng)桶內(nèi)無油時，從某點A恰能看到桶底邊緣上的某點B。當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時，在A點沿AB方向看去，看到桶底上的C點，C、B相距，由此可得油的折射率n= ；光在油中傳播的速度v= m/s。（結(jié)果可用根式表示）答案（舉一反三）、由某種透光物質(zhì)制成的等腰直角棱鏡ABO，兩腰長都是16 cm為了測定這種物質(zhì)的折射率，將棱鏡放在直角坐標(biāo)系中，并使兩腰與ox、oy軸重合，如圖所示從OB邊的C點注視A棱，發(fā)現(xiàn)A棱的視位置在OA邊D點在C、D兩點插大頭針，看出C點坐標(biāo)位置（0，12）D點坐標(biāo)位置（9，0），由此可計算出該物質(zhì)的折射率為 答案4/3【例2】如圖所示，為用透明介質(zhì)做成的空心球，其折射率為，內(nèi)、外半徑分別為,用內(nèi)表面涂上能完全吸光的物質(zhì)，當(dāng)一束平行光射向此球時被內(nèi)表面吸收掉的光束在射進(jìn)空心球前的橫截面積是多少？abO答案【例3】某三棱鏡的橫截面是一直角三角形，如圖所示，A=90，B=30，C=60，棱鏡材料的折射率為n，底面BC涂黑，入射光沿平行于底面BC面，經(jīng)AB面和AC面折射后出射求（1）出射光線與入射光線延長線間的夾角；（2）為使上述入射光線能從AC面出射，折射率n的最大值為多少？解：畫出光路圖如圖所示。（1）因為入射光平行于BC面，i=60由折射定律有，所以光折到AC面上時，由幾何關(guān)系可得：A+=90，（2）要使有光線從AC面射出，應(yīng)有sinr1：即，得【例4】如圖所示，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（半圓的圓心）產(chǎn)生反射光束1和2，已知玻璃折射率為，入射角為450（相應(yīng)的折射角為240）,現(xiàn)保持入射光線不變，將半圓柱繞通過O點垂直于圖面的軸線順時針轉(zhuǎn)過150，如圖中虛線所示，則：150450入射光線12A 光束轉(zhuǎn)過150B 光束1轉(zhuǎn)過300C 光束2轉(zhuǎn)過的角度小于150光束2轉(zhuǎn)過的角度大于150答案:BC【例5】如圖所示，只含黃光和紫光的復(fù)色光束PO，沿半徑方向射入空氣中的玻璃半圓柱內(nèi)，被分成兩光束OA和OB，若OA和OB分別沿如圖所示的方向射出，則：O為黃色，OB為紫色OA為紫色，OB為黃色OA為黃色，OB為復(fù)色A為紫色，B為復(fù)色答案:C【例6】如圖所示,一束白光以較大的入射角到三棱鏡的一個側(cè)面,從另一個側(cè)面射出,在屏上形成從紅到紫的彩色光帶.當(dāng)入射角逐漸減小時A.紅光最先消失. B.紅光紫光同時消失 C.紫光最先消失. D.紅光紫光都不消失答案:C【例7】一點光源發(fā)出一束光經(jīng)一平面鏡反射，打在天花板上，平面鏡以角速度勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)入射角為時，光斑的運(yùn)動速度是多少？（已知天花板到平面鏡的距離為h）答案：【例7】太陽照在平坦的大沙漠上，我們在沙漠中向前看去，發(fā)現(xiàn)前方某處射來亮光，好象太陽光從遠(yuǎn)處水面射來的一樣，我們認(rèn)為前方有水，但走到該處仍是干燥的沙漠，這種現(xiàn)象在夏天城市中太陽照在瀝青路面時也能看到。對此有以下解釋：這是光的干涉現(xiàn)象；這是光的全反射現(xiàn)象；形成原因是越靠近地面處折射率越大；形成原因是越靠近地面處折射率越小。其中正確的是：A、；B、；C、；D、。答案D。 三、過關(guān)測試1發(fā)出白光的細(xì)線光源ab，長度為l0，豎直放置，上端a恰好在水面以下，如圖。現(xiàn)考慮線光源ab發(fā)出的靠近水面法線(圖中的虛線)的細(xì)光束經(jīng)水面折射后所成的像，由于水對光有色散作用，若以l1表示紅光成的像的長度，l2表示藍(lán)光成的像的長度，則 （） Al1l2l0Bl1l2l0Cl2l1l0Dl2l1l02一束復(fù)色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚，經(jīng)折射分成兩束單色光a、b.已知a光的頻率小于b光的頻率.圖中哪個光路圖可能是正確的（ ）3如圖所示，一個棱鏡的頂角為=41.30,一束白光以較大的入射角從棱鏡的左側(cè)面射入，在光屏上形成從紅到紫排列的彩色光帶，各色光在棱鏡中的折射率和臨界角見表.當(dāng)入射角逐漸減小到0的過程中，彩色光帶的變化情況是（ ）色光紅橙黃綠藍(lán)紫折射率1.5131.5141.5171.5191.5281.532臨界角41.37041.34041.23041.17040.88040.750 A紫光最先消失，最后只剩紅光、橙光B紫光最先消失，最后只剩紅光、橙光、黃光C紅光最先消失，最后只剩紫光D紅光最先消失，最后只剩紫光、藍(lán)光4如圖激光液面控制儀的原理是：固定的一束激光AO以入射角i照射到水平液面上，反射光OB射到水平放置的光屏上，屏上用光電管將光訊號轉(zhuǎn)換為電訊號，電訊號輸入控制系統(tǒng)來控制液面的高度，若發(fā)現(xiàn)光點在屏上向右移動了s距離，射到B點，則液面的高度變化是（ ）A液面降低 B液面升高 C液面降低 D液面升高 5一塊透明的光學(xué)材料，AB為其一個端面，建立平面直角坐標(biāo)系如圖甲所示，設(shè)該光學(xué)材料的折射率沿y軸正方向(即BA方向)均勻減小，有一光線PO從真空中以某一入射角射向O點，并進(jìn)入該材料的內(nèi)部，則該光線在光學(xué)材料內(nèi)都可能的傳播路徑是圖乙中的（ ）6.如圖所示，兩塊同樣的玻璃直角三棱鏡ABC，兩者的AC面是平行放置的，在它們之間是均勻的未知透明介質(zhì)，一單色細(xì)光束O垂直于AB面入射，在圖示的出射光線中（ ）A.1、2、3（彼此平行）中的任一條都有可能B.4、5、6（彼此平行）中的任一條都有可能C.7、8、9（彼此平行）中的任一條都有可能D.只能是4、6中的某一條7.某液體中有一個空心的玻璃棱鏡，假如有光線射在棱鏡的面上，如圖所示，這條光線折射后的出射光線將會（ ）向棱鏡底邊偏折向棱鏡頂角偏折不發(fā)生偏折在面折射進(jìn)入空心部分后可能全部照到面上P左右8.如圖所示，和都是厚度均勻的平玻璃板，它們之間的夾角為，一細(xì)光束以入射角從P點射入，已知此光束由紅光和藍(lán)光組成，則當(dāng)光束透過板后（ ）A 傳播方向相對于入射光方向向左偏轉(zhuǎn)角B 傳播方向相對于入射光方向向右偏轉(zhuǎn)角C 紅光在藍(lán)光的左邊D 紅光在藍(lán)光的右邊9.如圖所示，光從點射入圓形玻璃，而從點射出，若出射光線相對于入射光線的偏向角為，AB弧所對的圓心角為，下列說法正確的是（ ）玻璃的折射率為玻璃的折射率為玻璃的折射率為光線在點的入射角為10.如圖所示，橫截面為等腰三角形的兩個玻璃三棱鏡，它們的頂角分別為、，且 < 。a、b兩細(xì)束單色光分別以垂直于三棱鏡的一個腰的方向射入，從另一個腰射出，射出的光線與入射光線的偏折角均為。則ab兩種單色光的頻率1、2間的關(guān)系是（ ）A 1 = 2B 1 > 2C 1 < 2D 無法確定11.兩束不同頻率的單色光a、b從空氣射入水中，發(fā)生了圖2所示的折射現(xiàn)象（>）。下列結(jié)論中正確的是（）A光束b的頻率比光束a低B在水中的傳播速度，光束a比光束b小C水對光束a的折射率比水對光束b的折射率小D若光束從水中射向空氣，則光束b的臨界角比光束a的 臨界角大12.abc為一全反射棱鏡，它的主截面是等腰直角三角形，如圖所示，一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上發(fā)生全反射，若光線入射點O的位置保持不變，改變光線的入射方向（不考慮自bc面反射的光線）（ ）A使入射光按圖中的順時針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出ab面，則紅光首先射出B使入射光按圖中的順時針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出ab面，則紫光首先射出C使入射光按圖中所示的逆時針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，紅光將首先射出ab面D使入射光按圖中所示的逆時針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，紫 光將首先射出ab面13.現(xiàn)在高速公路上的標(biāo)志牌都用“回歸反光膜”制成，夜間行車時，它能把車燈射出的光逆向返回，標(biāo)志牌上的字特別醒目。這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制成的，如圖所示，反光膜內(nèi)均勻分布著直徑為10m的細(xì)玻璃珠，所用玻璃的折射率為，為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠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應(yīng)是（ ）A15B30C45D6014.光導(dǎo)纖維在信息傳遞方面有很多應(yīng)用，利用光導(dǎo)纖維進(jìn)行光纖通信所依據(jù)的原理是（ ）A.光的折射 B.光的全反射 C.光的干涉 D.光的色散15.圖中ABCD是一個用折射率n=2.4的透明介質(zhì)做成的四棱柱鏡.圖中所示其橫截面,A=C=90,B=60,ABBC.現(xiàn)有平行光線垂直入射到棱鏡的AB面上,如圖所示,若每個面上的反射都有不能忽略,求出射光線,要求（1）畫出所有典型光線 從入射到射出的光路圖（為了圖面簡潔,表示光線 進(jìn)行方向的箭頭只在棱鏡外面的光線上標(biāo)出即可）（2）簡要說明所畫光路的根據(jù),并說明每條典型光線只可能從棱鏡表面的哪部分射出.16.測定玻璃折射率的實驗中(1) 某同學(xué)做實驗插針的步驟如下：A.在表示入射光線的AO上插上大頭針P1和P2B.通過玻璃磚觀察P1和P2，調(diào)整視線，直到P1的像被P2的像擋住C.在觀察一側(cè)插上大頭針P3和P4，并記下P3和 P4的位置。這位同學(xué)在操作中有什么重要疏漏？(2) 以通過P1P2的直線與玻璃磚的交點O為圓心，以某一適當(dāng)長度R為半徑畫圓與OA交于P，于OO的延長線交于Q，從P和Q分別做玻璃磚界面的法線NN的垂線，P和Q分別為垂足，如圖17-3-4所示，用刻度尺量得PP45mm，QQ30mm求玻璃磚的折射率17.半徑為R的玻璃半圓柱體，橫截面如圖所示，圓心為O。兩條平行單色紅光沿截面射向圓柱面方向與底面垂直。光線1的入射點A為圓柱面的頂點，光線 2的入射點B，AOB60，已知該玻璃對紅光的折射率n。（1）求兩條光線經(jīng)柱面和底面折射后交點與O點的距離d。（2）若入射的是單色藍(lán)光，則距離d將比上面求得的結(jié)果大還是?。看鸢福?）R/3，（2）小18.學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)，某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識，設(shè)計了一個測量液體折射率的儀器，如圖所示在一個圓形木盤上過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上垂直圓盤面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2的位置不變，每次測量時，讓圓盤的BFC部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2同學(xué)們通過計算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值。這樣只要根據(jù)P所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值則（1）若，OP3與OC的夾角為，則P3處所對應(yīng)的折射率的值為_（2）圖中P3、P4兩位置哪一處所對應(yīng)的折射率值大？_（3）作AO的延長線交圓周于K，K處所對應(yīng)的折射率的值應(yīng)為_19.如圖所示，一條長度為L=5.0m的光導(dǎo)纖維用折射率為n=的材料制成。一細(xì)束激光由其左端的中心點以= 45的入射角射入光導(dǎo)纖維內(nèi)，經(jīng)過一系列全反射后從右端射出。求：（1）該激光在光導(dǎo)纖維中的速度v是多大？（2）該激光在光導(dǎo)纖維中傳輸所經(jīng)歷的時間是多少？參考答案：1.D 2.B 3.A 4.D 5.D 6.B 7.B 8.C 9.A 10.B 11.C 12.A 13.D 14.B15.略16.（1）疏漏：插針時應(yīng)使P3擋住P1和P2的像，P4擋住P1、P2、P3的像（2）根據(jù)折射定律：17.（1）R/3， （2）小18.（1）173 （2）P4 （3）119.（1）2.12108m/s；（2）2.36108s