高考物理專(zhuān)題復(fù)習(xí) 光的折射

1、高考物理專(zhuān)題復(fù)習(xí)光的折射1.折射定律(1) 內(nèi)容：如圖1所示，折射光線與入射光線、法線處在同二平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比(2)表達(dá)式：sin%_sin%2(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的.2.折射率(1)折射率是一個(gè)反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量.(2)定義式：n_sin%sinc(3)計(jì)算公式：n_C因?yàn)関<c,所以任何介質(zhì)的折射率都大于1.(4)當(dāng)光從真空(或空氣)射入某種介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角；當(dāng)光由介質(zhì)射入真空(或空氣)時(shí)，入射角小于折射角.3. 折射率的理解(1)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無(wú)關(guān).(2)折射率與介

2、質(zhì)的密度沒(méi)有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì).(3)同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小.一、光的折射定律(1)折射光線在入射光線和法線所在的平面上，折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)，sini(2) 入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)二nsiny折射定律的各種表達(dá)形式：sin0n=1sin02vsinC0(01為入、折射角中的較大者。)在光的折射現(xiàn)象中，光路也是可逆的。、折射率：(1) 光從真空射入某種介質(zhì)時(shí)，入射角的正弦跟折射角的正弦之比n二-siny(2) 折射率等于光在真空中的速度c跟光在這種介質(zhì)中的速度v之比,n=c/i.三、通過(guò)平行玻璃磚的光線當(dāng)光線從玻璃磚上表

3、面入射，從下表面射出時(shí)，其特點(diǎn)是：光線通過(guò)平行玻璃磚后的出射光線和入射光線平行且有側(cè)向位移。側(cè)向位移的大小跟平行玻璃磚的厚度及入射角、折射率有關(guān)。各種色光在第一次入射時(shí)發(fā)生色散(第二次折射不再色散)；射出光線的側(cè)移和折射率、入射角、玻璃磚的厚度有關(guān);可利用玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率。四、通過(guò)棱鏡的光線（1）光線通過(guò)三棱鏡兩次向底面偏折，通過(guò)三棱鏡所成的像向頂角偏移，偏折角度。跟棱鏡材料的折射率有關(guān)，折射率越大，偏折角度越大偏折角度。還跟入射角的大小有關(guān)系.（2）白光通過(guò)三棱鏡后產(chǎn)生色散現(xiàn)象，（3）全反射棱鏡是橫截面成等腰直角三角形的三棱鏡。光線通過(guò)棱鏡后向底面偏折甲全反射棱鏡（2）（本題4分）如圖

4、所示，某同學(xué)用插針?lè)y(cè)定一半圓形玻璃磚的折射率.在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針3、P2確定入射光線，并讓入射光線過(guò)圓心0,在玻璃磚（圖中實(shí)線部分）另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P、P2的像，連接0P3.圖中MN為分界面，虛線半圓與玻璃磚對(duì)稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn)，AB.CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn).設(shè)AB的長(zhǎng)度為/,A0的長(zhǎng)度為l2，CD的長(zhǎng)度為l3，D0的長(zhǎng)度為14,為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測(cè)量（用上述給出量的字母表示），則玻璃磚的折射率可表示為.答：I】、13;lT/13（每空2分2（2）（5分）（選做，適合選修34的同學(xué)）如圖所示，

5、某同學(xué)利用方格坐標(biāo)紙測(cè)定半圓形玻璃磚的折射率，0A是畫(huà)在紙上的直線，他在直線0A適當(dāng)位置先后豎直插上P、P2兩枚大頭針，如圖放上玻璃磚（如粗黑線所示），然后插上P3、P4大頭針。 其中他確定P3大頭針位置的方法應(yīng)當(dāng)是：。 若該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范準(zhǔn)確，其記錄的情況如圖所示。該同學(xué)還用圓規(guī)做了一個(gè)以0為圓心，半徑與玻璃磚相同的半圓（如圖中虛線所示）。請(qǐng)您幫這位同學(xué)算出玻璃磚的折射率，寫(xiě)出必要的計(jì)算過(guò)程。本小題考查用插針?lè)y(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。透過(guò)玻璃磚看，P3大頭針擋住P、P2兩枚大頭針的像。分）如圖，由折射定律可得:2DE61.5CB43分）sinZEODnsinZBOC解：光路如圖所

6、示3.（2）（4分）如圖，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0點(diǎn)（半圓的圓心），產(chǎn)生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率為<3，當(dāng)入射角i=60°時(shí)，求反射光束1和透射光束2之間的夾角多大？解：反射角i'=i=60°（1分）由折射定律sinin（1分）sinr解得折射角r=30°（1分）因此反射光束1和透射光束2之間的夾角9180°（i'+r）90°（1分）4、圖2表示兩面平行玻璃磚的截面圖，一束平行于CD邊的單色光入射到AC界面上，a、b是其中的兩條平行光線.光線a在玻璃磚中的光路已給出.畫(huà)出光線

7、B從玻璃磚中首次出射的光路圖，并標(biāo)出出射光線與界面法線夾角的度數(shù)5（選修3-4）（2）在水面上放置一個(gè)足夠大的遮光板，板上有一個(gè)半徑為r的圓孔，圓心的正上方h處放一個(gè)點(diǎn)光源S,在水面下深H處的底部形成半徑為R的圓形光亮區(qū)域（圖中未畫(huà)出）.測(cè)得r=8cm,h=6cm,H=24cm,R=26cm，求水的折射率.解：根據(jù)光路圖，可知sin9=0.8（2分）II1：r2+h2282+62sin9Rr18（Rr）2+H2182+2420.62分）由折射定律得n=淸，得n=422分）6.（2）如圖所示，己知平行玻璃磚的折射率n=3，厚度為.入射光線AO以入射角/=60°射到玻璃磚的上表面，經(jīng)玻璃

8、磚折射從下表面射出，出射光線A與入射光線平行，求兩平行光線間距離.（結(jié)果可用根式表示）解：作出光路如圖，由折射定律得n二凹sinrsin60o1sinr=3=所以r=3Oo由圖知ZDOC=ZDOB=30o則DB二DC二d-tan30o二3d3出射光線與入射光線間的距離是專(zhuān)d7.（6分）如圖所示，空氣中有A點(diǎn)，水中有B點(diǎn)，在A點(diǎn)置一信號(hào)源發(fā)出光波和聲波訊號(hào)傳到水中B,沿AOB路徑傳播的是a波，沿AO2B路徑傳播的是b波，則a波、b波各是什么波？簡(jiǎn)述你的判斷過(guò)程。答：a波是光波，b波是聲波。無(wú)線電波從空氣進(jìn)入水中速度變小，入射角大于折射角；而超聲波從空氣進(jìn)入水中速度變大，入射角小于折射角，所以a波

9、是光波、b波是聲波。水8B.(2)(模塊3-4試題)圖示是一透明的圓柱體的橫截面，其半徑R=20cm，折射率為3一束平行光沿AB方向射向圓柱體，試求： 光在圓柱體中的傳播速度； 距離直線AB多遠(yuǎn)的入射光線，折射后恰經(jīng)過(guò)B點(diǎn).解：光在圓柱體中的傳播速度v=J=p3x108m/sn設(shè)光線PC經(jīng)折射后經(jīng)過(guò)B點(diǎn)，光路圖如圖所示sina氏由折射定律有：=n=、：3sinp又由幾何關(guān)系有：2p解得a二600光線PC離直線AB的距離CD=Rsina=10叮3cm（1分）2分）分O（1分）&=2"12sinOi一nsinO2解式得O忑cosO一一22即"2=30°&quo

10、t;1=60°d=Rsin"解：由光路圖知d=2r9、如圖，一束單色光射入一玻璃球體，入射角為60°。己知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后，再次折射回到空氣中時(shí)與入射光線平行。此玻璃的折射率為（C）A.2B.1.5C.ED.2解析：如圖，為光線在玻璃球內(nèi)的光路圖A、C為折射點(diǎn)，B為反射點(diǎn)，作0D平行于入射光線，故ZAOD=ZCOD=60。，所以ZOAB=30°，玻璃的折射率sin60°n二sin30°M10.11如圖所示，半圓玻璃磚的半徑R=10cm,折射率為n=爲(wèi)，直徑AB與屏幕垂直并接觸于A點(diǎn).激光a以入射角i=30。射向半圓玻璃磚的圓

11、心0,結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個(gè)光斑.求兩個(gè)光斑之間的距離L.解：畫(huà)出如圖光路圖，設(shè)折射角為r,根據(jù)折射定律sinrn二sini1分）解得r二60°（1分）由幾何知識(shí)得，'0PQ為直角三角形，所以兩個(gè)光斑PQ之間的距離L=PA+AQ=Rtan30o+2Rsin60o（2分）40朽解得L二'沁23.1cm（1分）11.（3）（3-4模塊）（5分）如圖所示，一個(gè)橫截面為直角三角形的三棱鏡,ZA=30°,ZC=90°.三棱鏡材料的折射率是n二3。一條與BC面成&=30°角的光線射向BC面，經(jīng)過(guò)AC邊一次反射從AB邊射出。求從AB邊射出

12、光線與AB邊的夾角。解：由折射定律，在BC界面：sin600=x：3siny（1分）7=36°0sinC=（1分）光線在AC界面發(fā)生反射再經(jīng)AB界面折射（1分）sin3Oo=siny'（1分）Y/=60°則射出光線與AB面的夾角B=90°-y/=30°（1分）12、（9分）物理一選修34一半徑為R的1/4球體放置在水平桌面上，球體由折射率為的透明材料制成.現(xiàn)有一束位于過(guò)球心0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?gòu)呢Q直表面射出，如圖所示.已知入射光線與桌面的距離為、気/2.求出射角&解：本題考查幾何光學(xué)知識(shí)，通過(guò)畫(huà)光

13、路圖，根據(jù)折射定律，由幾何關(guān)系列式求解。設(shè)入射光線與1/4球體的交點(diǎn)為C,連接0C,0C即為入射點(diǎn)的法線。因此，圖中的角a為入射角。過(guò)C點(diǎn)作球體水平表面的垂線，垂足為B。依題意，ZC0B=a。又由0BC知sina設(shè)光線在C點(diǎn)的折射角為B,由折射定律得sinasinP解得：0=30°B0由幾何關(guān)系知，光線在球體的豎直表面上的入射角y=30°（見(jiàn)圖）.sinV1由折射定律得：麗=v3因此：sin，解得：*60。13.（16分）如圖甲所示，在保齡球球道的一側(cè)平行于球道有一面豎立的平面鏡，保齡球被擲出后沿球道中央線BC做勻速直線運(yùn)動(dòng)。有人想利用球道旁的這個(gè)平面鏡測(cè)出球的運(yùn)動(dòng)速度，于是他在平面鏡中央正前方位于球道另一側(cè)距平面鏡d=1.6m的A點(diǎn)，眼睛貼近地面觀察，測(cè)出在平面鏡中看到球像的時(shí)間厶t=1.5s。設(shè)他在鏡中剛能看到球像時(shí)球的位置在P點(diǎn)，恰好看不到球像