狼—高輪復(fù)習(xí)——光的折射

1、光的折射、知識(shí)點(diǎn)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(shí)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。n>1，故 v<c注意兩角三線的含義折射率 (光線從介質(zhì)I 介質(zhì)n)sini v2n=sin r w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一一介質(zhì)、光源(頻率)c在其它介質(zhì)中

2、的速度 n ，式中n為介質(zhì)的折射率，v(1) 介質(zhì)的折射率n = 如 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，sin r同時(shí)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(shí)，頻率不變但折射率不同，所以光速不同，波長(zhǎng)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(shí)，折射率不同，所以光速不同，波長(zhǎng)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(shí)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(shí)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(diǎn)(3) 實(shí)驗(yàn)表面，一束白光進(jìn)入棱鏡而被折射后，在屏

3、上的光斑是彩色的， 說明光在折射時(shí)發(fā)生了色散。而紫光的偏折程度比其他顏色的光要大。(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，說明透明物質(zhì)對(duì)于波長(zhǎng)不同的光的折射率是不同的。波長(zhǎng)越長(zhǎng)，折射 率越小。5. 應(yīng)用(一般方法)：分析光的折射時(shí)，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(shí)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(shí)，0-tan 0-sin 014 / 10的近似關(guān)系求解。記住光路是可逆的原理。(1) 折射率的測(cè)定(2) 利用折射定律結(jié)合幾何知識(shí)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

4、/n 全反射sin C =1/ nC 折射率與波速度的關(guān)系 n =v6. 光的全反射現(xiàn)象、反射條件、臨界角(2)入射角大于或等于臨界角.(或空氣)時(shí)，其臨界角的正弦值為全反射產(chǎn)生的條件是：(1 )光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì); 兩條件必須同時(shí)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)射入真空注意:(1)臨界角的含義：折射角為 90時(shí)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(gè)不冋的介質(zhì)。sin C 亠 VOn c二、例題精選【例1】如圖所示，一儲(chǔ)油圓桶，底面直徑與桶高均為d。當(dāng)桶內(nèi)無油時(shí)，從某點(diǎn) A恰能看到桶底邊緣上的某點(diǎn) B。當(dāng)桶內(nèi)油的

5、深度等于桶高的一半時(shí)，在A點(diǎn)沿AB方向看去，看到桶底上的 C點(diǎn)，C、B相距-，由此可得油的折射率 n=;光4在油中傳播的速度 v=m/s。(結(jié)果可用根式表示)(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(zhǎng)都是16 cm 為了測(cè)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(diǎn)注視A棱，發(fā)現(xiàn)A 棱的視位置在 0A邊D點(diǎn).在D兩點(diǎn)插大頭針，看出C點(diǎn)坐標(biāo)位置(0, 12) D點(diǎn)坐標(biāo)位置(9, 0),由此可計(jì)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n,內(nèi)、外半徑分別為a和b, 用b . .

6、a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(shí)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?答案二n 2a2【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(zhǎng)線間的夾角0( 2),A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?yàn)槿肷涔馄叫杏贐C面，i=60 °由折射定律有 也"，所以sin 3sina2n光折到AC面上時(shí)，江二nsin p

7、由幾何關(guān)系可得：A+3 =90°-24n2 -3sin - =cos - 1 -sin2nsin =nsin ： 4 3，': - -30 =arcsin 3 -302 2(2) 要使有光線從 AC面射出，應(yīng)有sinr <：1即3 <1，得n <1.322【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(diǎn)(半圓的圓心)產(chǎn)生反射光束1和2，已知玻璃折射率為,3，入射角為45° (相應(yīng)的折射O點(diǎn)垂直于圖面的軸線順時(shí)針轉(zhuǎn)過150,角為24°)，現(xiàn)保持入射光線不變，將半圓柱繞通過 如圖中虛線所示，則：A .光束1轉(zhuǎn)過1

8、5°B. 光束1轉(zhuǎn)過30°C. 光束2轉(zhuǎn)過的角度小于150D. 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P0,沿半徑方向射入空氣中的玻璃半圓柱內(nèi)，被分成兩光束 0A和0B,若0A和0B分別沿如圖所示的方向射出，則:A. 0 A為黃色，0B為紫色B. 0A為紫色，0B為黃色C. 0A為黃色，0B為復(fù)色D. O A為紫色，O 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(gè)側(cè)面，從另一個(gè)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(shí)A. 紅光最先消失B.紅光紫光同時(shí)消失C.紫光最先消失.D.紅光紫光都不消失答

9、案:C【例7】一點(diǎn)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 3勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)入射角為 a時(shí)，光 斑的運(yùn)動(dòng)速度是多少？（已知天花板到平面鏡的距離為h）答案：h -2COS -【例7】太陽照在平坦的大沙漠上，我們?cè)谏衬邢蚯翱慈?，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(shí)也能看到。對(duì)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(cè)試1.發(fā)出白光的細(xì)線光源 ab,長(zhǎng)

10、度為Io,豎直放置，上端 a恰好 在水面以下，如圖?，F(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(duì)光有色散作用，若 以h表示紅光成的像的長(zhǎng)度，-表示藍(lán)光成的像的長(zhǎng)度，則A.Ii V I2V 10B.Il > b> I 0C.|2> Il > I 0D.I2V IiV I02.一束復(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 aD光的頻率小于b光的頻率圖中哪個(gè)光路圖可能是正確的（）AO以入射角i照射到水平液面上,A .液面降低厶Stan i錯(cuò)誤！未指定書簽。B .液面升高錯(cuò)誤！未指定3. 如圖所示，一個(gè)棱鏡的

11、頂角為0 =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41.37041.34041.23041.17040.88040.750A 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：固定的一束激光反射光OB射到水平放置的光屏上， 屏上用光電管將光訊號(hào)

12、轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)，電訊號(hào)輸入控制系統(tǒng)來控制液面的高度，若發(fā)現(xiàn)光點(diǎn)在屏上向右移動(dòng)了As距離，射到B點(diǎn)，則液面的高度變化是（）tan iC.液面降低 錯(cuò)誤！未指定書簽。.: S2ta n iAsD .液面升高錯(cuò)誤!2ta n i未指定書簽。5. 一塊透明的光學(xué)材料， AB為其一個(gè)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0點(diǎn)，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（）C6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

13、0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、& 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(gè)空心的玻璃棱鏡，假如有光線射在棱鏡的AE面上，如圖所示，這條光線折射后的出射光線將會(huì)（）A.向棱鏡底邊EC偏折E.向棱鏡頂角A偏折C.不發(fā)生偏折D. 在AE面折射進(jìn)入空心部分后可能全部照到EC面上.8如圖所示，a和b都是厚度均勻的平玻璃板，它們之間的夾角為:，一細(xì)光束以入射角二從P點(diǎn)射入，二.，已知此光束由紅光和藍(lán)光組則當(dāng)光束透過b板后（）A.傳播方向相對(duì)于入

14、射光方向向左偏轉(zhuǎn)：角B.傳播方向相對(duì)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)光的右邊右左成,9如圖所示，光從A點(diǎn)射入圓形玻璃，而從E點(diǎn)射出，若出射光線相對(duì)于入射光線的偏向角為300 , AB弧所對(duì)的圓心角為1200，下列說法正確的是（）A.玻璃的折射率為2C.玻璃的折射率為.2.-62E.玻璃的折射率為3D.光線在A點(diǎn)的入射角為10.如圖所示，橫截面為等腰三角形的兩個(gè)玻璃三棱鏡,它們的頂角分別為a 且a <3° a、b兩細(xì)束單色光分別以垂直于三棱鏡的一個(gè)腰的方向射入，從另一個(gè)腰射出，射出的光線與入射光線的偏折角均為A.B.C.D.U1 = UU1 > U

15、U < U無法確定11兩束不同頻率的單色光)°F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(duì)光束a的折射率比水對(duì)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(diǎn) 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）（）ab面，則紅光首先射出A .使入射光按圖中的順時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出ab面，則紫光首先射出B .使入射光按圖中的順時(shí)針方向逐漸

16、偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出C.使入射光按圖中所示的逆時(shí)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(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，紫光將首先射出ab面c13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(shí)，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10ym的細(xì)玻璃珠，所用玻璃的折射率為3，為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠折射t反射t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()A. 15 °B. 30 °C. 45 °D . 60 °14.光導(dǎo)纖維在信息傳遞方

17、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(gè)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 ° ,AB > BC.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(gè)圖面即能從面上的 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 簡(jiǎn)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 可)(2) 簡(jiǎn)要說明所畫光路的根據(jù)，并說明每條典型光線只可 棱鏡表面的哪部分射出16. 測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中(1)某同

18、學(xué)做實(shí)驗(yàn)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(diǎn) 0為圓心，以某一適當(dāng)長(zhǎng)度 R為半徑畫圓.與OA 交于P,于00 '的延長(zhǎng)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PP'= 45mm, QQ '=30mm .求玻璃磚的折射率.A17. 半徑為R的玻璃半圓柱體，橫截面如圖所示，圓心為 0。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)B, / A0B = 60 ,已知該玻璃對(duì)紅光的折射率n= ,3。(1)求兩條光線經(jīng)柱面和底面折射后交點(diǎn)與0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)果大還是小?答案(1) 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(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器，如圖所示在一個(gè)圓形木盤上過其圓心 0作兩條相互垂直的直徑 BC、EF,在 半徑0A上垂直圓盤面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、