新（江蘇專版）高考物理大一輪總復(fù)習(xí) 第十二章 機(jī)械振動 機(jī)械波 光講練57（含解析）.doc

學(xué)案57 光的折射與全反射一、概念規(guī)律題組1關(guān)于全反射，下列說法中正確的是()a光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)可能產(chǎn)生全反射 b光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)可能產(chǎn)生全反射c光從折射率大的介質(zhì)射向折射率小的介質(zhì)時(shí)可能產(chǎn)生全反射d光從傳播速度小的介質(zhì)射向傳播速度大的介質(zhì)時(shí)可能產(chǎn)生全反射2一束光從某種介質(zhì)射入空氣中時(shí)，入射角130，折射角260，折射光路如圖1所示，則下列說法正確的是()圖1a此介質(zhì)折射率為b此介質(zhì)折射率為c相對于空氣此介質(zhì)是光密介質(zhì)d光在介質(zhì)中速度比在空氣中大3單色光在真空中的傳播速度為c，波長為0，在水中的傳播速度是v，波長為，水對這種單色光的折射率為n.當(dāng)這束單色光從空氣斜射入水中時(shí)，入射角為1，折射角為2，下列說法中正確的是()av，0 b0n，vccvcn，0 d0，vc圖24如圖2所示，兩束不同的單色光p和q，以適當(dāng)?shù)慕嵌壬湎虬雸A形玻璃磚，其射出光線都是從圓心o點(diǎn)沿of方向射出，則下面說法正確的是()ap光束在玻璃中折射率大bq光束的頻率比p光束的頻率大cp光束穿出玻璃磚后頻率變大dq光束穿過玻璃磚所需時(shí)間長二、思想方法題組5如圖3所示，光線由空氣射入半圓形玻璃磚，或由玻璃磚射入空氣的光路圖中，正確的是(玻璃的折射率為1.5)()圖3a圖乙、丁 b圖甲、丁c圖乙、丙 d圖甲、丙圖46如圖4所示，一束白光從頂角為的棱鏡的一個(gè)側(cè)面ab以較大的入射角i入射，經(jīng)過三棱鏡后，在屏p上可得到彩色光帶，當(dāng)入射角逐漸減小到零的過程中，若屏上的彩色光帶先后全部消失，則()a紅光最先消失，紫光最后消失b紫光最先消失，紅光最后消失c紫光最先消失，黃光最后消失d紅光最先消失，黃光最后消失一、折射定律的理解和應(yīng)用1折射現(xiàn)象中的光線偏折(1)光線從折射率小的介質(zhì)射向折射率大的介質(zhì)折射光線向法線偏折，入射角大于折射角反之亦然(2)入射角1越大，折射角2越大，偏折越明顯；1越小，2越小，偏折越輕，10時(shí)，20不偏折2光具對光線的控制作用(1)不同光具對光線的控制作用不同，但本質(zhì)上是光的折射、反射規(guī)律的體現(xiàn)，不可盲記要具體問題具體分析(2)對不同光具的作用要分析透徹，靈活運(yùn)用平行玻璃磚：出射光與入射光總平行，但有側(cè)移三棱鏡：使光線向底邊偏折圓(球)形玻璃：法線總過圓(球)心【例1】 一半徑為r的1/4球體放置在水平桌面上，圖5球體由折射率為的透明材料制成現(xiàn)有一束位于過球心o的豎直平面內(nèi)的光線，平行于桌面射到球體表面上，折射入球體后再從豎直表面射出，如圖5所示已知入射光線與桌面的距離為r/2.求出射角.規(guī)范思維針對訓(xùn)練1(2011重慶18)在一次討論中，老師問道：“假如水中相同深度處有a、b、c三種不同顏色的單色點(diǎn)光源，有人在水面上方同等條件下觀測發(fā)現(xiàn)，b在水下的像最深，c照亮水面的面積比a的大關(guān)于這三種光在水中的性質(zhì)，同學(xué)們能做出什么判斷？”有同學(xué)回答如下：c光的頻率最大a光的傳播速度最小b光的折射率最大a光的波長比b光的短根據(jù)老師的假定，以上回答正確的是()a bc d二、全反射的理解和應(yīng)用1光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對而言的，并沒有絕對的意義例如，有機(jī)玻璃(n1.50)對水(n1.33)是光密介質(zhì)，而對金剛石(n2.42)是光疏介質(zhì)對于某一種介質(zhì)，不能說它是光疏介質(zhì)還是光密介質(zhì)，要看它與什么介質(zhì)相比較2全反射現(xiàn)象的理解(1)全反射現(xiàn)象是光的折射的特殊現(xiàn)象發(fā)生全反射的條件：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；入射角大于或等于臨界角(2)全反射現(xiàn)象符合反射定律，光路可逆(3)全反射發(fā)生之前，隨著入射角的增大，折射角和反射角都增大，但折射角增大得快；在入射光強(qiáng)度一定的情況下，折射光越來越弱，反射光越來越強(qiáng)發(fā)生全反射時(shí)，折射光消失，反射光的強(qiáng)度等于入射光的強(qiáng)度【例2】圖6 (2009四川)如圖6所示，空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的均勻透明柱體，其內(nèi)圓半徑為r，外圓半徑為r，rr.現(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面a射入透明柱體，只經(jīng)過兩次全反射就垂直于水平端面b射出設(shè)透明柱體的折射率為n，光在透明柱體內(nèi)傳播的時(shí)間為t，若真空中的光速為c，則()an可能為 bn可能為2ct可能為 dt可能為規(guī)范思維針對訓(xùn)練2圖7(2011大綱全國16)雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹設(shè)水滴是球形的，圖7中的圓代表水滴過球心的截面，入射光線在過此截面的平面內(nèi)，a、b、c、d代表四條不同顏色的出射光線，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)光和紫光三、折射和全反射的綜合應(yīng)用【例3】圖8 (2011福建14)如圖8所示，半圓形玻璃磚置于光屏pq的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，并保持白光沿半徑方向入射到o點(diǎn)，觀察到各色光在光屏上陸續(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()a減弱，紫光 b減弱，紅光c增強(qiáng)，紫光 d增強(qiáng)，紅光規(guī)范思維圖9針對訓(xùn)練3(2010重慶理綜20)如圖9所示，空氣中有一折射率為的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為90、半徑為r的扇形oab.一束平行光平行于橫截面，以45入射角照射到oa上，ob不透光若只考慮首次入射到圓孤上的光，則上有光透出部分的孤長為()a.r b.r c.r d.r 【基礎(chǔ)演練】1紅、黃、綠三種單色光以相同的入射角到達(dá)某介質(zhì)和空氣的界面時(shí)，若黃光恰好發(fā)生全反射，則()a綠光一定能發(fā)生全反射b紅光一定能發(fā)生全反射c三種單色光相比，紅光在介質(zhì)中的傳播速率最小d紅光在介質(zhì)中的波長比它在空氣中的波長長2(2010全國20)頻率圖10不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點(diǎn)射入一厚玻璃板后，其光路如圖10所示，下列說法正確的是()a單色光1的波長小于單色光2的波長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c單色光1通過玻璃板所需的時(shí)間小于單色光2通過玻璃板所需的時(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3(2009全國21)圖11一玻璃磚橫截面如圖11所示，其中abc為直角三角形(ac邊未畫出)，ab為直角邊，abc45；adc為一圓弧，其圓心在bc邊的中點(diǎn)此玻璃的折射率為1.5.p為一貼近玻璃磚放置的、與ab邊垂直的光屏若一束寬度與ab邊長度相等的平行光從ab邊垂直射入玻璃磚，則()a從bc邊折射出一束寬度與bc邊長度相等的平行光b屏上有一亮區(qū)，其寬度小于ab邊的長度c屏上有一亮區(qū)，其寬度等于ac邊的長度d當(dāng)屏向遠(yuǎn)離玻璃磚的方向平行移動時(shí)，屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大4.圖12一束白光從頂角為的一邊以較大的入射角1射入并通過三棱鏡后，在屏p上可得到彩色光帶，如圖12所示，在入射角1逐漸減小到零的過程中，假如屏上的彩色光帶先后全部消失，則()a紅光最先消失，紫光最后消失b紫光最先消失，紅光最后消失c紫光最先消失，黃光最后消失d紅光最先消失，黃光最后消失5(2009浙江理綜18)如圖13所示，圖13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30， e、f 分別為邊ab、bc 的中點(diǎn)，則()a該棱鏡的折射率為b光在f點(diǎn)發(fā)生全反射c光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長變小d從f點(diǎn)出射的光束與入射到e點(diǎn)的光束平行題號12345答案6.(2010山東37(2)圖14如圖14所示，一段橫截面為正方形的玻璃棒，中間部分彎成四分之一圓弧狀，一細(xì)束單色光由mn端面的中點(diǎn)垂直射入，恰好能在弧面ef上發(fā)生全反射，然后垂直pq端面射出(1)求該玻璃棒的折射率(2)若將入射光向n端平移，當(dāng)?shù)谝淮紊涞交∶鎒f上時(shí)_(填“能”“不能”或“無法確定能否”)發(fā)生全反射7(2011海南18(2)一賽艇停在平靜的水面上，賽艇前端有一標(biāo)記p離水面的高度為h10.6 m，尾部下端q略高于水面；賽艇正前方離賽艇前端s10.8 m處有一浮標(biāo)，示意圖如圖15所示一潛水員在浮標(biāo)前方s23.0 m處下潛到深度為h24.0 m時(shí)，看到標(biāo)記剛好被浮標(biāo)擋住，此處看不到船尾端q；繼續(xù)下潛h4.0 m，恰好能看見q.求：圖15(1)水的折射率n；(2)賽艇的長度l.(可用根式表示)【能力提升】8.圖16(2011山東37(2)如圖16所示，扇形aob為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角aob60.一束平行于角平分線om的單色光由oa射入介質(zhì)，經(jīng)oa折射的光線恰平行于ob.(1)求介質(zhì)的折射率(2)折射光線中恰好射到m點(diǎn)的光線_(填“能”或“不能”)發(fā)生全反射9(2010吉林長白縣高三質(zhì)量檢測)如圖17所示，圖17有一截面是直角三角形的棱鏡abc，a30.它對紅光的折射率為n1，對紫光的折射率為n2.在距ac邊d處有一與ac平行的光屏現(xiàn)有由以上兩種色光組成的很細(xì)的光束垂直ab邊射入棱鏡(1)紅光和紫光在棱鏡中的傳播速度比為多少？(2)為了使紅光能從ac面射出棱鏡，n1應(yīng)滿足什么條件？(3)若兩種光都能從ac面射出，求在光屏mn上兩光點(diǎn)間的距離圖1810(2010常州模擬)如圖18所示，一透明球體置于空氣中，球半徑r10 cm，折射率n，mn是一條通過球心的直線，單色細(xì)光束ab平行于mn射向球體，b為入射點(diǎn)，ab與mn間距為5 cm，cd為出射光線(1)補(bǔ)全光路圖并求出光從b點(diǎn)傳到c點(diǎn)的時(shí)間；(2)求cd與mn所成的角.11半徑為r的玻璃半圓柱體，圖19橫截面如圖19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(diǎn)a為圓柱面的頂點(diǎn)，光線2的入射點(diǎn)為b，aob60.已知該玻璃對紅光的折射率n.(1)求兩條光線經(jīng)柱面和底面折射后的交點(diǎn)與o點(diǎn)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??？學(xué)案57光的折射與全反射【課前雙基回扣】1acd2.bc3.b4.bd5.a6.b思維提升1光的折射(1)光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的絕對折射率簡稱折射率(2)實(shí)驗(yàn)證明，介質(zhì)的折射率等于光在真空中的傳播速度與光在該介質(zhì)中的傳播速度之比，即nc/v.任何介質(zhì)的折射率都大于1.2光的全反射(1)光照射到兩種介質(zhì)界面上時(shí)，光線全部被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象稱為全反射現(xiàn)象(2)發(fā)生全反射的條件光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)入射角大于或等于臨界角(3)臨界角：折射角等于90時(shí)的入射角設(shè)光線從某種介質(zhì)射向真空或空氣時(shí)的臨界角為c，則sin c.3不同色光在同一介質(zhì)中速度不同，頻率越高，折射率越大，速度越小，波長越短，臨界角越小【核心考點(diǎn)突破】例1 60解析設(shè)入射光線與1/4球體的交點(diǎn)為c，連接oc，oc即為入射點(diǎn)的法線因此，圖中的角為入射角過c點(diǎn)作球體水平表面的垂線，垂足為b.依題意，cob.又由obc知sin 設(shè)光線在c點(diǎn)的折射角為，由折射定律得由式得30由幾何關(guān)系知，光線在球體的豎直表面上的入射角(見右圖)為30.由折射定律得，因此sin 解得60規(guī)范思維幾何光學(xué)就是以光線為工具研究光的傳播規(guī)律，正確規(guī)范地作出光路圖是解決幾何光學(xué)問題的關(guān)鍵和前提根據(jù)光路圖找出入射角和折射角，利用題目所給信息由幾何關(guān)系確定入射角和折射角的正弦值例2 ab緊貼內(nèi)圓入射的光線到達(dá)界面時(shí)入射角最小，由已知條件可知該入射角為45，所以該材料折射率的最小值為，a、b正確；光在該介質(zhì)中通過的最小路程為4r，所以光傳播時(shí)間的最小值為，c、d錯(cuò)誤規(guī)范思維在解決光的折射、全反射問題時(shí)，應(yīng)根據(jù)題意分析光路，利用幾何知識分析線、角關(guān)系，比較入射角和臨界角的大小關(guān)系，看是否滿足全反射條件有時(shí)還要靈活運(yùn)用光路的可逆性來進(jìn)行分析例3c因n紅c紫，因此當(dāng)增大入射角時(shí)，紫光先發(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)度會逐漸減弱，反射光強(qiáng)度會逐漸增強(qiáng)，故應(yīng)選c.規(guī)范思維掌握折射的規(guī)律和全反射的條件、規(guī)律，知道不同色光在同一介質(zhì)中的折射率不同，就能正確解答本題針對訓(xùn)練1c2.b3.b思想方法總結(jié)1畫光路圖應(yīng)注意的問題(1)光線實(shí)際是從哪個(gè)物體發(fā)出的；(2)光線是從光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)傳播的還是從光疏介質(zhì)向光密介質(zhì)傳播的；(3)必要的時(shí)候還需要借助光的可逆性原理；(4)注意作圖時(shí)一定要規(guī)范，光線與法線、光線的反向延長線等應(yīng)該用實(shí)線和虛線區(qū)分2各種色散現(xiàn)象的規(guī)律(1)光的顏色取決于頻率，從紅光到紫光，頻率逐漸增大，波長逐漸減小，色光由真空進(jìn)入介質(zhì)，頻率不變，波長減小(2)色光從真空進(jìn)入介質(zhì)速度都要減小，在同一種介質(zhì)中，從紅光到紫光，速度逐漸減小(3)在同一種介質(zhì)中，從紅光到紫光，折射率逐漸增大3折射類、全反射類問題的分析方法一般是先作光路圖，借助圖形找出幾何關(guān)系利用n及n和vf進(jìn)行計(jì)算利用sin c判斷臨界角，找出臨界光線，利用光路圖解答問題，并注意光路的可逆性【課時(shí)效果檢測】1a2.ad3.bd4.b5.ac6(1)(2)能解析(1)因?yàn)榧?xì)束單色光由mn端面中點(diǎn)垂直射入，所以到達(dá)弧面ef界面時(shí)入射角為45，又因?yàn)榍『冒l(fā)生全反射，所以45為臨界角c，由sin c可知，該玻璃棒的折射率n.(2)若將入射光向n端平移，第一次射到弧面ef上的入射角將增大，即大于臨界角45，所以能發(fā)生全反射7(1)(2) m解析