(課改地區(qū)專(zhuān)用)2018-2019學(xué)年高考物理總復(fù)習(xí) 專(zhuān)題一 光及其應(yīng)用 1.2 全反射學(xué)案 新人教版.doc
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1.1.2全反射學(xué)習(xí)目標(biāo)核心提煉1.知道什么是光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)。2理解光的全反射。3.理解臨界角的概念,能判斷是否發(fā)生全反射,并能解決有關(guān)的問(wèn)題。4.知道全反射棱鏡、光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用。1個(gè)現(xiàn)象全反射現(xiàn)象2個(gè)條件發(fā)生全反射的兩個(gè)條件1個(gè)公式sin C2種應(yīng)用全反射的棱鏡、光導(dǎo)纖維3個(gè)概念光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)、臨界角一、全反射1.光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)(1)定義:折射率較小的介質(zhì)稱(chēng)為光疏介質(zhì),折射率較大的介質(zhì)稱(chēng)為光密介質(zhì)。(2)對(duì)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的理解光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對(duì)而言的。光在光密介質(zhì)中的傳播速度比在光疏介質(zhì)中的傳播速度小。光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí),折射角大于入射角;反之,光由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)時(shí),折射角小于入射角。光疏和光密是相對(duì)介質(zhì)的光學(xué)特性來(lái)說(shuō)的,并不指它的密度大小。2.全反射(1)定義:當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí),同時(shí)發(fā)生折射和反射。如果入射角逐漸增大,折射光離法線(xiàn)會(huì)越來(lái)越遠(yuǎn),而且越來(lái)越弱,反射光卻越來(lái)越強(qiáng)。當(dāng)入射角增大到某一角度,使折射角達(dá)到90時(shí),折射光完全消失,只剩下反射光,這種現(xiàn)象叫做全反射。這時(shí)的入射角叫做臨界角。(2)折射率與臨界角的關(guān)系:sin C。(3)發(fā)生全反射的條件光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。入射角大于或等于臨界角。思維拓展當(dāng)光從水中射向與玻璃的交界面時(shí),只要入射角足夠大就會(huì)發(fā)生全反射,這種說(shuō)法正確嗎?為什么?答案不正確。要發(fā)生全反射必須是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)。而水相對(duì)玻璃是光疏介質(zhì),所以不管入射角多大都不可能發(fā)生全反射。二、全反射棱鏡和光導(dǎo)纖維1.全反射棱鏡(1)全反射棱鏡是截面為等腰直角三角形的棱鏡。(2)全反射棱鏡的特點(diǎn):當(dāng)光垂直于它的一個(gè)界面射入后,都會(huì)在其內(nèi)部發(fā)生全反射,與平面鏡相比,它的反射率很高。反射面不必涂敷任何反光物質(zhì),反射時(shí)失真小。(3)全反射棱鏡改變光路的兩種常見(jiàn)情況。如圖1甲、乙所示。圖12.光導(dǎo)纖維(1)光導(dǎo)纖維對(duì)光的傳導(dǎo)原理:利用了全反射原理。(2)光導(dǎo)纖維構(gòu)造由內(nèi)芯和外套兩層組成,內(nèi)芯的折射率比外套的大,光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射(如圖2所示)。圖2(3)光纖通信的優(yōu)點(diǎn)是容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)等。(4)光導(dǎo)纖維除應(yīng)用于光纖通信外,還可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的內(nèi)窺鏡等。思考判斷(1)制作全反射棱鏡的材料的折射率一定大于。()(2)全反射棱鏡可以使光線(xiàn)傳播的方向改變180。()(3)全反射棱鏡可以使光線(xiàn)傳播的方向改變90。 ()(4)用任意一種材料制作的等腰直角三棱鏡都是全反射棱鏡。()(5)全反射棱鏡和平面鏡相比,反射光比入射光能量損失要小。()(6)光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)是利用光的直線(xiàn)傳播的原理。()(7)光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)是利用光的全反射原理。()(8)光在光導(dǎo)纖維中的傳播的速度小于光在真空中的光速c。()(9)光導(dǎo)纖維內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率,光傳播時(shí)在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射。()對(duì)全反射的理解要點(diǎn)歸納1.光從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)的界面上,反射現(xiàn)象一定發(fā)生,折射現(xiàn)象有可能發(fā)生。若發(fā)生了全反射,則折射光線(xiàn)消失,折射現(xiàn)象沒(méi)有發(fā)生,反射能量等于入射能量。2.全反射遵循的規(guī)律:發(fā)生全反射時(shí),光全部返回原介質(zhì),入射光與反射光遵循光的反射定律,由于不存在折射光線(xiàn),光的折射定律不再適用。精典示例例1 (多選)如圖3所示,半圓形玻璃磚放在空氣中,三條同一顏色、強(qiáng)度相同的光線(xiàn),均由空氣沿半圓半徑方向射入玻璃磚,到達(dá)玻璃磚的圓心位置。下列說(shuō)法正確的是()圖3A.假若三條光線(xiàn)中只有一條在O點(diǎn)發(fā)生了全反射,那一定是aO光線(xiàn)B.假若光線(xiàn)bO能發(fā)生全反射,那么光線(xiàn)cO一定能發(fā)生全反射C.假若光線(xiàn)bO能發(fā)生全反射,那么光線(xiàn)aO一定能發(fā)生全反射D.假若光線(xiàn)aO恰能發(fā)生全反射,則光線(xiàn)bO的反射光線(xiàn)比光線(xiàn)cO的反射光線(xiàn)的亮度大解析三條光線(xiàn)沿著指向圓心的方向由空氣射向玻璃磚,在玻璃磚半圓界面,它們的入射角為零,均不會(huì)偏折。在玻璃磚直徑界面,光線(xiàn)aO的入射角最大,光線(xiàn)cO的入射角最小,它們都是從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),都有發(fā)生全反射的可能。如果只有一條光線(xiàn)發(fā)生了全反射,那一定是aO光線(xiàn),因?yàn)樗娜肷浣亲畲螅赃x項(xiàng)A正確;假若光線(xiàn)bO能發(fā)生全反射,說(shuō)明它的入射角等于或大于臨界角,光線(xiàn)aO的入射角更大,所以,光線(xiàn)aO一定能發(fā)生全反射,光線(xiàn)cO的入射角可能大于或等于臨界角,也可能小于臨界角,因此,光線(xiàn)cO不一定能發(fā)生全反射,所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;假若光線(xiàn)aO恰能發(fā)生全反射,則光線(xiàn)bO和光線(xiàn)cO都不能發(fā)生全反射,但光線(xiàn)bO的入射角更接近于臨界角,所以,光線(xiàn)bO的反射光線(xiàn)較光線(xiàn)cO的反射光線(xiàn)強(qiáng),即光線(xiàn)bO的反射光線(xiàn)亮度較大,所以選項(xiàng)D正確。答案ACD(1)光的反射和全反射均遵循光的反射定律,光路均是可逆的。(2)光線(xiàn)射向兩種介質(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。入射角等于臨界角時(shí),折射角等于90,實(shí)際上已經(jīng)沒(méi)有折射光線(xiàn)了。針對(duì)訓(xùn)練1 某種介質(zhì)對(duì)空氣的折射率是,一束光從該介質(zhì)射向空氣,入射角是60,則下列光路圖中正確的是(圖中為空氣,為介質(zhì))()解析由題意知,光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),由sin C,得C45160,故在兩介質(zhì)的界面上會(huì)發(fā)生全反射,只有反射光線(xiàn),沒(méi)有折射光線(xiàn),故選項(xiàng)D正確。答案D對(duì)全反射的計(jì)算要點(diǎn)歸納應(yīng)用全反射解決實(shí)際問(wèn)題的基本方法(1)確定光是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)還是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)。(2)若光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí),根據(jù)sin C確定臨界角,看是否發(fā)生全反射。(3)根據(jù)題設(shè)條件,畫(huà)出入射角等于臨界角的“臨界光路”。(4)運(yùn)用幾何關(guān)系(如三角函數(shù)、反射定律等)進(jìn)行判斷推理、運(yùn)算及變換。精典示例例2 一厚度為h的大平板玻璃水平放置,其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面。在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片,圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線(xiàn)上。已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(xiàn)(不考慮反射),求平板玻璃的折射率。解析如圖所示,從圓形發(fā)光面邊緣的A點(diǎn)發(fā)出的一條光線(xiàn)射到玻璃上表面A點(diǎn)恰好發(fā)生全反射,則有sin C又由幾何關(guān)系:sin C,其中LRr聯(lián)立以上各式解得n 。答案解答全反射問(wèn)題的技巧(1)解答全反射類(lèi)問(wèn)題時(shí),要抓住發(fā)生全反射的兩個(gè)條件:一是光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),二是入射角大于或等于臨界角。(2)利用好光路圖中的臨界光線(xiàn),準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵,且在作光路圖時(shí)盡量與實(shí)際相符。針對(duì)訓(xùn)練2 如圖4所示,某種透明物質(zhì)制成的直角三棱鏡ABO,A30,一束光線(xiàn)在紙面內(nèi)垂直AB邊射入棱鏡。如圖所示,發(fā)現(xiàn)光線(xiàn)剛好不能從BO面射出,而是最后從AO面射出。求:圖4(1)透明物質(zhì)的折射率n;(2)光線(xiàn)從AO面射出時(shí)的折射角。(結(jié)果可以用的三角函數(shù)表示)解析(1)由題意可知,光線(xiàn)從AB邊垂直射入,恰好在BO面發(fā)生全反射,光線(xiàn)最后從AO面射出,光路圖如圖。設(shè)該透明物質(zhì)的臨界角為C,由幾何關(guān)系可知C1260,由sin C解得n。(2)由幾何關(guān)系知:30由折射定律n解得sin 。答案(1)(2)sin 全反射的應(yīng)用要點(diǎn)歸納光導(dǎo)纖維當(dāng)光導(dǎo)纖維的折射率為多少時(shí),就可以使以任意角度入射的光都能發(fā)生全反射?設(shè)光導(dǎo)纖維的折射率為n,當(dāng)入射光線(xiàn)的入射角為1時(shí),進(jìn)入端面的折射光線(xiàn)傳到側(cè)面時(shí)恰好發(fā)生全反射,如圖5所示。圖5則有sin C,n,C290,由以上各式可得sin 1。由圖可知:當(dāng)1增大時(shí),2增大,而從纖維射向空氣中的光線(xiàn)的入射角減小。當(dāng)190時(shí),若C,則所有進(jìn)入纖維中的光線(xiàn)都能發(fā)生全反射,即有sin 90,解得n。故當(dāng)光導(dǎo)纖維的折射率為時(shí),就可以使以任意角度入射的光都能發(fā)生全反射。精典示例例3 如圖6所示,一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的直光導(dǎo)纖維,它的折射率為n。光從它的一個(gè)端面射入,從另一個(gè)端面射出需要的最長(zhǎng)時(shí)間為多少?(設(shè)光在真空中的速度為c)。圖6解析由題中條件可知,要使光線(xiàn)從光導(dǎo)纖維的一端射入,然后從它的另一端全部射出,必須使光線(xiàn)在光導(dǎo)纖維中發(fā)生全反射現(xiàn)象,要使光線(xiàn)在光導(dǎo)纖維中經(jīng)歷的時(shí)間最長(zhǎng),就必須使光線(xiàn)的路程最長(zhǎng),即每次反射的入射角都等于臨界角,設(shè)臨界角為C,sin C,光在光導(dǎo)纖維中傳播的路程dnL,光在光導(dǎo)纖維中傳播的速度v,則所需時(shí)間t。答案(1)發(fā)生全反射的條件是光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),且入射角大于或等于臨界角。(2)光導(dǎo)纖維利用了光的全反射,所以?xún)?nèi)芯的折射率一定大于外套的折射率。 針對(duì)訓(xùn)練3 空氣中兩條光線(xiàn)a和b從方框左側(cè)入射,分別從方框下方和上方射出,其框外光線(xiàn)如圖7所示。方框內(nèi)有兩個(gè)折射率n1.5的全反射玻璃棱鏡。下列選項(xiàng)給出了兩棱鏡的四種放置方式的示意圖。其中能產(chǎn)生圖中效果的是()圖7解析四個(gè)選項(xiàng)的光路圖如圖:可知選項(xiàng)B正確。答案B1.(多選)當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)()A.反射光線(xiàn)的強(qiáng)度隨入射角的增大而減小B.折射光線(xiàn)的強(qiáng)度隨入射角的增大而減小C.當(dāng)入射角等于臨界角時(shí),折射光線(xiàn)的強(qiáng)度等于零D.當(dāng)入射角等于零時(shí),反射光線(xiàn)的強(qiáng)度等于零解析當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)的反射光線(xiàn)的強(qiáng)度隨入射角的增大而增大,折射光線(xiàn)的強(qiáng)度隨入射角的增大而減小,故B正確,A錯(cuò)誤;當(dāng)入射角等于臨界角時(shí),光線(xiàn)恰好發(fā)生全反射,故折射光線(xiàn)的強(qiáng)度等于零,故C正確,D錯(cuò)誤。答案BC2.下列選項(xiàng)為光線(xiàn)由空氣進(jìn)入全反射玻璃棱鏡再由棱鏡射入空氣的光路圖??梢园l(fā)生的是()解析光垂直等腰直角三角形的某直角邊射入玻璃棱鏡時(shí),在斜邊發(fā)生全反射,故選項(xiàng)A正確。答案A3.(多選)如圖8所示,一束平行光從真空垂直射向一塊半圓形玻璃磚的底面,下列說(shuō)法正確的是()圖8A.只有圓心兩側(cè)一定范圍內(nèi)的光線(xiàn)不能通過(guò)玻璃磚B.只有圓心兩側(cè)一定范圍內(nèi)的光線(xiàn)能通過(guò)玻璃磚C.通過(guò)圓心的光線(xiàn)將沿直線(xiàn)穿過(guò),不發(fā)生偏折D.圓心兩側(cè)一定范圍外的光線(xiàn)將在曲面處發(fā)生全反射解析垂直射向界面的光線(xiàn)不發(fā)生偏折,因而光束沿直線(xiàn)平行射到半圓面上,其中通過(guò)圓心的光線(xiàn)將沿直線(xiàn)穿過(guò),不發(fā)生偏折;由中心向兩側(cè),光從半圓面進(jìn)入真空時(shí)的入射角逐漸增大并趨于90,當(dāng)入射角等于或大于臨界角時(shí),會(huì)發(fā)生全反射,故選項(xiàng)B、C、D正確。答案BCD4.在完全透明的水下某深處,放一點(diǎn)光源,在水面上可見(jiàn)到一個(gè)圓形透光平面,如果透光圓面的半徑正在勻速增大,如圖9所示,則光源正在()圖9A.勻加速上升.勻加速下沉C.勻速上升.勻速下沉解析因?yàn)榘l(fā)生全反射,所以圓形透光半徑rdtan C,因?yàn)閞是勻速變大,所以d也是勻速變大的,故光源是在勻速下沉,所以選項(xiàng)D正確。答案D5.如圖10所示,AB為光導(dǎo)纖維,A、B之間距離為s,使一光脈沖信號(hào)從光導(dǎo)纖維中間入射,射入后在光導(dǎo)纖維與空氣的界面上恰好發(fā)生全反射,已知由A點(diǎn)傳輸?shù)紹點(diǎn)所用時(shí)間為t,空氣中光速為c,求光導(dǎo)纖維所用材料的折射率n。圖10解析由題意知,角為此光脈沖信號(hào)的全反射臨界角,則有:sin sin C,nt由以上三式解得t,所以n。答案基礎(chǔ)過(guò)關(guān)1.(多選)下列說(shuō)法正確的是()A.因?yàn)樗拿芏却笥诰凭拿芏?,所以水是光密介質(zhì)B.因?yàn)樗恼凵渎市∮诰凭恼凵渎?,所以水?duì)酒精來(lái)說(shuō)是光疏介質(zhì)C.同一束光,在光密介質(zhì)中的傳播速度較大D.同一束光,在光密介質(zhì)中的傳播速度較小解析因?yàn)樗恼凵渎蕿?.33,酒精的折射率為1.36,所以水對(duì)酒精來(lái)說(shuō)是光疏介質(zhì),選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;由v可知,光在光密介質(zhì)中的傳播速度較小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。答案BD2.(多選)關(guān)于全反射,下列說(shuō)法中正確的是()A.發(fā)生全反射時(shí),仍有折射光線(xiàn),只是折射光線(xiàn)非常弱,因此可以認(rèn)為不存在折射光線(xiàn)而只有反射光線(xiàn)B.光線(xiàn)從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí),一定會(huì)發(fā)生全反射C.光線(xiàn)從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí),不可能發(fā)生全反射D.水或玻璃中的氣泡看起來(lái)特別亮,是因?yàn)橐徊糠止鈴乃虿A湎驓馀輹r(shí),在界面發(fā)生了全反射解析光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí),當(dāng)入射角增大到某一角度后,折射光線(xiàn)完全消失,只剩下反射光線(xiàn)的現(xiàn)象叫全反射,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,C正確;光從水或玻璃射向氣泡時(shí),一部分光線(xiàn)在界面發(fā)生了全反射,即反射光增強(qiáng),透射光減弱,就使氣泡看起來(lái)特別亮,選項(xiàng)D正確。答案CD3.自行車(chē)上的紅色尾燈不僅是裝飾品,也是夜間騎車(chē)的安全指示燈,它能把來(lái)自后面的光照反射回去。某種自行車(chē)尾燈可簡(jiǎn)化為由許多整齊排列的等腰直角棱鏡(折射率n)組成,棱鏡的橫截面如圖1所示。一平行于橫截面的光線(xiàn)從O點(diǎn)垂直AB邊射入棱鏡,先后經(jīng)過(guò)AC邊和BC邊反射后,從AB邊的O點(diǎn)射出,則出射光線(xiàn)是()圖1A.平行于AC邊的光線(xiàn)B.平行于入射光線(xiàn)的光線(xiàn)C.平行于CB邊的光線(xiàn)D.平行于AB邊的光線(xiàn)解析因?yàn)檎凵渎蕁,該棱鏡為全反射棱鏡,入射光線(xiàn)在AC邊和CB邊經(jīng)過(guò)兩次全反射,方向改變180,出射光線(xiàn)為,選項(xiàng)B正確。答案B4.光在某種介質(zhì)中傳播時(shí)的速度為1.5108 m/s,那么,光從此種介質(zhì)射向空氣并發(fā)生全反射的臨界角應(yīng)為()A.60 B.45 C.30 D.75解析根據(jù)n,sin C,得sin C,得C30。答案C5.如圖2所示,ABC為等腰棱鏡,a、b兩束不同頻率的單色光垂直AB邊射入棱鏡,兩束光在AB面上的入射點(diǎn)到OC的距離相等,兩束光折射后相交于圖中的P點(diǎn),以下判斷正確的是()圖2A.在真空中,a光光速大于b光光速B.在真空中,a光波長(zhǎng)大于b光波長(zhǎng)C.a光通過(guò)棱鏡的時(shí)間大于b光通過(guò)棱鏡的時(shí)間D.a、b兩束光從同一介質(zhì)射入真空過(guò)程中,a光發(fā)生全反射的臨界角大于b光發(fā)生全反射的臨界角解析因?yàn)閮墒庹凵浜笙嘟挥趫D中的P點(diǎn),根據(jù)折射定律可知a光的折射率nanb,a光的頻率ab,光在真空中的傳播速度相等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由得選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由v和t得tatb,選項(xiàng)C正確;根據(jù)sin C得CaCb,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C6.(多選)(2018深圳高二檢測(cè))一束光從空氣射向折射率為n的某種玻璃的表面,i代表入射角,則()A.當(dāng)i45時(shí),會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象B.無(wú)論入射角i多大,折射角都不會(huì)超過(guò)45C.欲使折射角等于30,應(yīng)以i45的角度入射D.當(dāng)tan i3時(shí),反射光線(xiàn)跟折射光線(xiàn)恰好互相垂直解析光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)不會(huì)發(fā)生全反射,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由折射定律則sin r,因i90,故r45,選項(xiàng)B正確;若r30,則sin insin r,即i45,選項(xiàng)C正確;當(dāng)tan i3時(shí),sin i,則sin r,cos r,所以ir90,由幾何知識(shí),兩光線(xiàn)不垂直,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案BC7.(2017惠州高二檢測(cè))如圖3所示,口徑較大、充滿(mǎn)水的薄壁圓柱形玻璃缸底有一發(fā)光小球,則()圖3A.小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球B.小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出C.小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣不會(huì)發(fā)生全反射D.小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大解析只要發(fā)光小球在缸底的光線(xiàn)能從側(cè)面折射出光線(xiàn),就可以從側(cè)面看到發(fā)光小球,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;發(fā)光小球由水中射向水面的光線(xiàn),存在一個(gè)全反射臨界角,當(dāng)入射角大于全反射臨界角時(shí),不能從水面射出,故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;由n,而n1,故cv,所以選項(xiàng)D正確。答案D8.(多選)光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段,它可以提供大容量、高速度、高質(zhì)量的通信服務(wù)。目前,我國(guó)正在大力建設(shè)高質(zhì)量的寬帶光纖通信網(wǎng)絡(luò)。下列說(shuō)法正確的是()A.光纖通信利用光作為載體來(lái)傳遞信息B.光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)是利用光的全反射原理C.光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)是利用光的色散原理D.目前廣泛應(yīng)用的光導(dǎo)纖維是一種非常細(xì)的特制玻璃絲解析光導(dǎo)纖維是一種非常細(xì)的特制玻璃絲,當(dāng)光射入時(shí)滿(mǎn)足光的全反射條件,從而發(fā)生全反射,最終實(shí)現(xiàn)傳遞信息的目的,故選項(xiàng)A、B、D正確。 答案ABD能力提升9.如圖4,一個(gè)三棱鏡的截面為等腰直角三角形ABC,A為直角。此截面所在平面內(nèi)的光線(xiàn)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。該棱鏡材料的折射率為()圖4A. B. C. D.解析光路圖如圖所示,由折射定律n,在AC邊恰好發(fā)生全反射,sin C,由幾何關(guān)系:C90r解以上三式得n,選項(xiàng)A正確。答案A10.三種透明介質(zhì)疊放在一起,且相互平行,一束光在和兩介質(zhì)的界面上發(fā)生了全反射后,射向和兩介質(zhì)界面,發(fā)生折射,如圖5所示,設(shè)此光在這三種介質(zhì)中的速率分別是v1、v2、v3,則它們的大小關(guān)系是()圖5A.v1v2v3 B.v1v3v2C.v1v2v3 D.v2v1v3解析光在和兩介質(zhì)的界面上發(fā)生了全反射,說(shuō)明的折射率小于的折射率,即n1n2;光射向和兩介質(zhì)界面時(shí)發(fā)生了折射,而且折射角大于入射角,說(shuō)明的折射率大于的折射率,即n2n3;媒質(zhì)與相比較,介質(zhì)的折射率小于介質(zhì)的折射率,即有n1n3,所以有n2n3n1,根據(jù)光在這三種介質(zhì)中的速率公式v 得知,光速與折射率成反比,則v1v3v2,選項(xiàng)B正確。答案B11.(2017沈陽(yáng)高二檢測(cè))如圖6是一個(gè)圓柱體棱鏡的截面圖,圖中E、F、G、H將半徑OM分成5等份,虛線(xiàn)EE1、FF1、GG1、HH1平行于半徑ON,ON邊可吸收到達(dá)其上的所有光線(xiàn)。已知該棱鏡的折射率n,若平行光束垂直入射并覆蓋OM,則光線(xiàn)()圖6A.不能從圓弧NF1射出B.只能從圓弧NG1射出C.能從圓弧G1H1射出D.能從圓弧H1M射出解析由臨界角公式得到sin C。設(shè)圓弧的半徑為R,Rsin CR,則由題可知,當(dāng)光線(xiàn)從G點(diǎn)入射到圓弧面G1點(diǎn)時(shí),恰好發(fā)生全反射。當(dāng)入射點(diǎn)在G1的右側(cè)時(shí),入射角大于臨界角,將發(fā)生全反射,光線(xiàn)將不能從圓弧射出。當(dāng)入射點(diǎn)在G1的左側(cè)時(shí),入射角小于臨界角,不發(fā)生全反射,光線(xiàn)將從圓弧面射出。所以光線(xiàn)只能從圓弧NG1射出。故選項(xiàng)B正確。答案B12.一束光以45的入射角,從AB面射入如圖7所示的透明三棱鏡中,棱鏡折射率n。試求光進(jìn)入AB面的折射角,并在圖上畫(huà)出該光束在棱鏡中的光路。圖7解析sin r,得r30。由sin C,得C45。光在AC面發(fā)生全反射,并垂直BC面射出。答案30圖見(jiàn)解析13.一足夠大的水池內(nèi)盛有某種透明液體,液體的深度為H,在水池的底部放一點(diǎn)光源S,其中一條光線(xiàn)以30入射角射到液體與空氣的界面上,它的反射光線(xiàn)與折射光線(xiàn)的夾角為105,如圖8所示。求:圖8(1)液體的折射率;(2)液體表面亮斑的面積。解析(1)由題圖知入射角i30,折射角r45,n。(2)若發(fā)生全反射,入射角C應(yīng)滿(mǎn)足sin C,C45,亮斑半徑RHtan CH,亮斑面積SH2。答案(1)(2)H214.如圖9,半徑為R的半球形玻璃體置于水平桌面上,半球的上表面水平,球面與桌面相切于A點(diǎn)。一細(xì)束單色光經(jīng)球心O從空氣中射入玻璃體內(nèi)(入射面即紙面),入射角為45,出射光線(xiàn)射在桌面上B點(diǎn)處。測(cè)得AB之間的距離為?,F(xiàn)將入射光束在紙面內(nèi)向左平移,求射入玻璃體的光線(xiàn)在球面上恰好發(fā)生全反射時(shí),光束在上表面的入射點(diǎn)到O點(diǎn)的距離。(不考慮光線(xiàn)在玻璃體內(nèi)的多次反射)圖9解析當(dāng)光線(xiàn)經(jīng)球心O入射時(shí),光路圖如圖甲所示。設(shè)玻璃的折射率為n,由折射定律有:n式中,入射角i45,r為折射角,OAB為直角三角形,因此sin r發(fā)生全反射時(shí),臨界角C滿(mǎn)足:sin C在玻璃體球面上光線(xiàn)恰好發(fā)生全反射時(shí),光路圖如圖乙所示。設(shè)此時(shí)光線(xiàn)入射點(diǎn)為E,折射光線(xiàn)射到玻璃體球面的D點(diǎn),由題意有:EDOC在EDO內(nèi),根據(jù)正弦定理有:聯(lián)立以上各式并利用題給條件得OER。答案R- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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- 課改地區(qū)專(zhuān)用2018-2019學(xué)年高考物理總復(fù)習(xí) 專(zhuān)題一 光及其應(yīng)用 1.2 全反射學(xué)案 新人教版 地區(qū) 專(zhuān)用 2018 2019 學(xué)年 高考 物理 復(fù)習(xí) 專(zhuān)題 及其 應(yīng)用 全反射 新人
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