河北省唐山市豐南區(qū)第一中學(xué)2012高三物理一輪復(fù)習(xí) 第十四章光的反射和折射教學(xué)案 新人教版

1、PAGE PAGE 17用心 愛心 專心第十四章光的反射和折射本章以光的直線傳播為基礎(chǔ)，利用光線的概念研究光的反射和折射現(xiàn)象，它是光學(xué)的重要組成部分。本章考查重點(diǎn)是平面鏡成像規(guī)律、折射定律。在備考時(shí)有以下兩點(diǎn)應(yīng)值得注意：1.將靜態(tài)光學(xué)問題轉(zhuǎn)化成動(dòng)態(tài)光學(xué)問題；2.對(duì)日常生活中光現(xiàn)象的觀察和分析。知識(shí)網(wǎng)絡(luò)：光的反射和折射光的折射現(xiàn)象光的直線傳播光的反射現(xiàn)象光速影、本影、半影光的反射定律平面鏡成像規(guī)律光的折射定律全反射、臨界角光線棱鏡、光的色散現(xiàn)象高考要求：內(nèi) 容要求13近幾年高考對(duì)本章知識(shí)的考查特點(diǎn)：本章內(nèi)容在近幾年高考中考得最多的是折射率、折射角、全反射臨界角、以及平面鏡成像和光的直線傳播、光速

2、等。目前高考命題已由知識(shí)立意轉(zhuǎn)為能力立意，且把能力的考查放在首位。因此高考對(duì)本章知識(shí)的考查一方面多與社會(huì)、自然、和現(xiàn)代科技相聯(lián)系，例如1999年全國(guó)卷的第5題，假設(shè)地球表面不存在大氣層時(shí)，人們觀察到日出的時(shí)刻與實(shí)際存在大氣層相比較是提前、沿后還是不變的問題，2000年全國(guó)卷第19題計(jì)算被轉(zhuǎn)動(dòng)的激光器兩次照射到的實(shí)驗(yàn)小車的運(yùn)動(dòng)速度問題，2002年全國(guó)理綜卷第19題門上觀察孔問題。另一方面光的反射和折射是研究光現(xiàn)象發(fā)生中所遵從的規(guī)律，實(shí)際應(yīng)用過程中它與運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、物理光學(xué)知識(shí)以及地理現(xiàn)象有密切聯(lián)系。例如1998年上海第8題、第14題，1999年上海第8題都是光的折射現(xiàn)象與物理光學(xué)知識(shí)的綜合題目

3、，1999年第14題是光的直線傳播與數(shù)學(xué)、地理知識(shí)的綜合題目，2000年第19題是光的直線傳播與運(yùn)動(dòng)學(xué)的綜合題目。專題一、光的直線傳播 光的反射 平面鏡考點(diǎn)分析 一、本專題考點(diǎn) 光的直線傳播、本影和半影是類要求，光的反射、反射定律、平面鏡成像作圖法是類要求。 二、理解和掌握內(nèi)容光的直線傳播（1）光源：能夠自行發(fā)光的物體。光源可以把其它形式的能轉(zhuǎn)化為光能。（2）介質(zhì)：能夠傳播光的物質(zhì)。（3）光直線傳播的條件：光在同種均勻介質(zhì)中傳播。例如光在密度不均勻的大氣中傳播時(shí)，大氣的折射率發(fā)生變化，則光線的路徑將發(fā)生彎曲而不再沿直線傳播，“蒙氣差”、“海市蜃樓”現(xiàn)象都證明了這一點(diǎn)。（4）光線：它是根據(jù)光的直

4、線傳播規(guī)律定義出來(lái)的，它是細(xì)光束的抽象，是一種理想模型，實(shí)際并不存在。（5）光速：在真空中的傳播速度，光在任何介質(zhì)中的傳播速度都小于。（6）本影和半影：影：影是自光源發(fā)出并與投影物體表面相切的光線在背光面的后方圍成的區(qū)域。本影：光源在投影物體后形成的光線完全不能到達(dá)的區(qū)域。半影：發(fā)光面較大的光源在投影物體后形成的只有一部分光照射的區(qū)域。日食和月食：人位于月球的本影區(qū)內(nèi)能看到日全食，位于月球的半影區(qū)內(nèi)能看到日偏食，位于月球本影區(qū)的延伸區(qū)域（即“偽本影”區(qū)，實(shí)際屬于半影區(qū)）能看到日環(huán)食，因此地球上不同區(qū)域的人可同時(shí)分別看到日全食和日偏食或日環(huán)食和日偏食；當(dāng)月球反光面部分或全部位于地球的本影區(qū)時(shí)，人

5、類分別能看到月偏食或月全食。2光的反射（1）反射定律：反射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線和入射光線分居在法線兩側(cè)，反射角等于入射角。（2）平面鏡成像：成像特點(diǎn)：正立、等大的虛像，像和物關(guān)于平面鏡對(duì)稱。作圖：依據(jù)反射定律作圖；依據(jù)物像對(duì)稱性作圖。（3）漫反射現(xiàn)象中的每一條光線仍然符合反射定律。光路可逆。難點(diǎn)釋疑（1）平面鏡能夠改變光的傳播方向，但不能改變光束的性質(zhì)。平面鏡所成的像對(duì)物而言是左右倒置的。（2）平面鏡成像的作圖技巧：先根據(jù)平面鏡成像有對(duì)稱性的特點(diǎn)，確像點(diǎn)的位置，再補(bǔ)畫入射光線與反射光線，還需注意，鏡后的反向延長(zhǎng)線要畫虛線，虛線不加箭頭。（3）確定平面鏡成像的觀察范圍的方法

6、：若要看到平面鏡中的像，則需借助邊界光線，邊界光線的公共部分，即為完整像的觀察范圍。（4）光速很快在短距離的傳播時(shí)間可以根據(jù)題意忽略不計(jì)。例題精析例1（2000年高考題）一輛實(shí)驗(yàn)小車可沿水平地面（圖中紙面）上的長(zhǎng)直軌道勻速向右運(yùn)動(dòng)。有一臺(tái)發(fā)出細(xì)光束的激光器裝在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上，到軌道的距離為，如圖161所示。轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，使激光束在水平面內(nèi)掃描，掃描一周的時(shí)間為，光束轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖中箭頭所示。當(dāng)光束與的夾角為45時(shí)，光束正好射到小車上，如果再經(jīng)過光束又射到小車上，則小車的速度為多少？（結(jié)果保留二位數(shù)字）L1L2MNd4530圖16-2NM光d左右圖16-1解析：在內(nèi)光束轉(zhuǎn)過角度 有兩種情況如圖162所

7、示：（1）光束照到小車時(shí)，小車正靠近N點(diǎn)，內(nèi)光束與MN的夾角從45變?yōu)?0，小車走過L1，速度應(yīng)為 由圖可知 由、兩式并代入數(shù)值，得 （2）光束照到小車時(shí)，小車正在遠(yuǎn)離N點(diǎn)，t內(nèi)光束與MN的夾角從45變?yōu)?0，小車走過L2，速度為 由圖可知 由、兩式并代入數(shù)值，得 思考拓寬：（1）本題為運(yùn)動(dòng)學(xué)的題目，但首先應(yīng)用光的直線傳播來(lái)分析問題，并且由于光速很快，所以在短距離的傳播時(shí)間可以忽略不計(jì)。 （2）注意題目的多種情況分析,提高思維的全面性。本題如果已知小車的速度為2.9m/s，除MN外其它條件不變，則MN的值是多少？例2（1995年高考題）圖163中AB表示一直立的平面鏡,P1P2是水平放置的米尺

8、(有刻度的一面朝著平面鏡),MN是屏,三者互相行.屏MN上的ab表示一條豎直的縫(即a、b之間是透光的.)某人眼睛緊貼米尺上的小孔S(其位置見圖),可通過平面鏡看到米尺的一部分刻度。試在本題的圖上用三角板作圖求出可看到的部位,并在P1P2上把這部分涂以標(biāo)志“ ”解析：畫法1：如圖164所示，首先以軸對(duì)稱找出像點(diǎn),連結(jié)Sa延長(zhǎng)線交于平面鏡上一點(diǎn)c，連結(jié) c并延長(zhǎng)到P1P2上的d點(diǎn)，即得到看到部分的左邊界，用同樣的方法，再連 b 延長(zhǎng)到P1P2上的f點(diǎn)，即得到看到部分的右邊界，最后涂上標(biāo)志。P1P2sMNabAB圖16-3P2s圖16-4P1fdMNabABceSP1DEP2P1P2fsdMNab

9、ABbMNcae圖16-5P.BAS2S1圖16-6畫法2：如圖165所示，先用軸對(duì)稱找出屏和米尺的虛像位置，連結(jié)Sa延長(zhǎng)到上的一點(diǎn)D，D為看到部分左邊界的像點(diǎn)。由像點(diǎn)據(jù)對(duì)稱性找到物點(diǎn)d。后連結(jié)延長(zhǎng)線交上的一點(diǎn)E，E為看到部分右邊界的像點(diǎn)，同理可在米尺上找到右邊的邊界f，最后涂上標(biāo)志。 思考拓寬：（1）畫出觀察范圍的關(guān)鍵是正確和充分利用邊界條件。（2）光路是可逆的，本題的兩種畫法都有體現(xiàn)，最后完成光路時(shí)要注意光線是從尺發(fā)出經(jīng)平面鏡反射后進(jìn)入觀察者眼中的。絕對(duì)不能從S點(diǎn)發(fā)出。發(fā)光物體S1S2置于平面鏡AB之前，畫出S1S2在平面鏡中的像。若人眼在位置P如圖166所示，要使人看不到S1S2的像，應(yīng)

10、把平面鏡的哪一部分遮??？能力提升1.以下說(shuō)法正確的是： A.在漫反射中，每一條光線不一定都遵從反射定律B.如果甲能從平面鏡中看到乙的眼睛，那么乙也一定能從平面鏡中看到甲的眼睛C.光束被平面鏡反射，若入射光束不變，鏡面繞過入射點(diǎn)平行鏡面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)角，則反射光束將轉(zhuǎn)動(dòng)2角D.潛水員從水下看到游泳池邊上人頭的位置比實(shí)際位置低2.在較高的日光燈下看一支鋼筆在桌面上的投影時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著鋼筆逐漸向日光燈靠近，投影逐漸模糊不清了，這是由于：A.發(fā)生了明顯的衍射現(xiàn)象B.桌面后來(lái)未處于鋼筆的影區(qū)C.桌面后來(lái)未處于鋼筆的本影區(qū)圖16-7OBMA30oD.桌面后來(lái)未處于鋼筆的半影區(qū)3.如圖16-7所示， M是平面鏡，

11、當(dāng)一個(gè)人由A點(diǎn)出發(fā)以2m/s的速度作勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，有關(guān)它的像的移動(dòng)速度，下列說(shuō)法正確的是（ ）A.若人沿AO方向運(yùn)行，則像速大小也是2m/sB.若人沿AB方向運(yùn)行，則像對(duì)人的速度是4m/sC.若人沿AB方向運(yùn)行，則像對(duì)人的速度是2m/sD.若人不動(dòng)，平面鏡以沿OA方向大小為2m/s的速度向A靠近，則像速為4m/s4.小球以速率v沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，要使小球在平面鏡中的像也以速率v向上做勻速運(yùn)動(dòng)，則平面鏡的放置方法是（ ）A.在球前方，平面鏡反射面與水平面成135角B.在球前方，平面鏡反射面與水平面成45角C.在球后方，平面鏡反射面與水平面成135角D.在球后方，平面鏡反射面與水平面成45

12、角5.一立方體房間，一側(cè)壁中央裝有一平面鏡，站在地面中央，眼睛位于立方體中央的人，恰能從鏡中看到背后墻的全像，則平面境與對(duì)面墻的面積之比為 。BAAOi圖16-86.一人肩寬40cm，兩眼間距6cm，足夠長(zhǎng)的平面鏡至少 cm寬， 此人可在鏡中看到自己的全身像。xx-2x-1x2x1xOxyx-6x-5x-4x-3x4x3x2x1x圖16-97.如圖16-8所示，激光液面控制儀的原理是：固定一束激光AO以入射角i照射液面，反射光OB射到水平光屏上，屏上用光電管將光訊號(hào)變成電訊號(hào)，電訊號(hào)輸入控制系統(tǒng)用以控制液面高度，如果發(fā)現(xiàn)光點(diǎn)在屏上向右移動(dòng)了s的距離射到點(diǎn)，由此可知液面降低了 。8如圖16-9所

13、示，平面鏡與x軸平行放置，其兩端的坐標(biāo)分別為（-2,2），（0,2），人眼位于x軸上+2處。當(dāng)發(fā)光點(diǎn)P從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)到 區(qū)間，人眼可以從平面鏡中看到P點(diǎn)的像。9.圖16-10中A是不透明的障礙物，M是平面鏡，S是點(diǎn)光源，請(qǐng)畫圖確定A右側(cè)S不能直接照到，而通過M的反射能照亮的區(qū)域， 并用陰影表示。圖16-10MSABOS圖16-11Ad10.某人在湖邊的一平臺(tái)上觀測(cè)氣球，平臺(tái)高出平靜湖面h米（人自身高度可略去）他看到空中氣球時(shí)，仰角為300，他看湖中氣球倒影時(shí)，俯角是600，求此氣球靜止在距湖面多高的空中？CDNMBAv圖16-1211.圖16-11是探照燈正在水平面內(nèi)以O(shè)點(diǎn)為圓心

14、做勻角速轉(zhuǎn)動(dòng)，=0.05rad/s,AB是一堵墻，探照燈距墻的垂直距離d=50m。某時(shí)刻燈光恰好垂直投射到墻面上形成光斑，從這一時(shí)刻開始，求20/3秒時(shí)刻亮斑在墻上移動(dòng)的即時(shí)速度。12如圖16-12所示，蠟燭AB置于平板玻璃MN前1m處。緊靠MN背后有與AB等高的蠟燭CD?，F(xiàn)使CD以2m/s的速度向右勻速移動(dòng)，要在2s時(shí)，能從玻璃的左側(cè)透過玻璃看到右側(cè)只有一支蠟燭，則必須同時(shí)使玻璃MN由靜止開始以多大的加速度向右做勻加速運(yùn)動(dòng)？ 13赤道上一位觀察者在日落兩小時(shí)后發(fā)現(xiàn)他正上方天空中的一顆衛(wèi)星正好消失。已知地球半徑為R，試求此衛(wèi)星此時(shí)距地面的高度。OPNMvBA圖16-1314如圖16-13所示，

15、一發(fā)光點(diǎn)S從A點(diǎn)沿AB連線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速率，與出發(fā)點(diǎn)A相距L=3m處有一垂直于紙面的軸O，垂直于AB，平面鏡MN可繞O軸旋轉(zhuǎn)，為使發(fā)光點(diǎn)S經(jīng)平面鏡成像始終處于與AB平行的PO連線上，試求時(shí)間t=1s后平面鏡轉(zhuǎn)過的角度。 拓展研究材料介紹：回歸反光膜夜晚，當(dāng)車燈發(fā)出的光照在道路標(biāo)志牌上時(shí)，牌上的字特別醒目，而照在其它物體上時(shí)，物體看起來(lái)比較模糊。這是因?yàn)榈缆窐?biāo)志牌上有一層神奇的物質(zhì)回歸反光膜。當(dāng)一束光射到回光反射膜上之后，大部分反射光線大致沿與入射光相逆的方向返回；并且在入射角相當(dāng)大的變化范圍內(nèi)，大部分光都將逆向返回，這種現(xiàn)象被成為“回歸反光”。我們知道，光束照射到物質(zhì)的表面會(huì)發(fā)生反射，

16、不管是鏡面反射還是漫反射，其中的每一條光線都遵從反射定律，只有當(dāng)入射角等與零時(shí)，反射光會(huì)與入射光方向相反。難道回歸反光現(xiàn)象不遵從反射定律嗎？原來(lái)，回歸反光膜的表面均勻分布著細(xì)微的可以使光束回歸的反射光學(xué)元件球體反射元件或立方角體反射元件。下面以球體反射元件為例介紹回歸反光原理。n=1.33n=1.8圖甲圖乙假設(shè)將一束平行光線射向水珠，光線經(jīng)折射、反射、再折射后，不再是平行光，如圖甲所示，這就是水珠的散射現(xiàn)象，因此，水珠不能實(shí)現(xiàn)光束的回歸反射。如果折射率較大的玻璃珠（）代替水珠，理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明，玻璃珠可以實(shí)現(xiàn)光的回歸反射，如圖乙所示，除少數(shù)光線被散射外，絕大部分光將沿著與入射光線大致相

17、反的方向返回。如果將玻璃球做得足夠小，便成為球體反射元件。圖16-12用回歸反光膜制作交通標(biāo)志牌時(shí)，首先設(shè)計(jì)圖案、文字、號(hào)碼、數(shù)字等，然后按設(shè)計(jì)的樣品剪刻反光膜，反光膜的圖樣在扯掉護(hù)紙層后，用背膠貼服附在普通材料（如鋁板）制作的基板上，制成交通標(biāo)志牌，用高品質(zhì)的回歸反光材料制成的交通標(biāo)志牌，可使夜間汽車前燈的照明光線返回，明亮的標(biāo)志與黑暗的背景形成鮮明的對(duì)比，十分醒目，而光照到用普通材料的交通標(biāo)志牌上將會(huì)被漫反射，這樣只有極少數(shù)的光線返回人眼中，故而難以看清。正是因?yàn)榛貧w反光膜具有良好的“醒目反光性能”，它除了用于制作交通標(biāo)志牌外，還用于標(biāo)志機(jī)場(chǎng)跑道、高等級(jí)公路的輪廓線。此外，它還廣泛應(yīng)用于廣

18、告業(yè)，以增強(qiáng)廣告夜間的可視性與宣傳效果。專題二、光的折射、全反射、棱鏡考點(diǎn)分析 一、本專題考點(diǎn) 光的折射、折射定律、折射率、全反射和臨界角是類要求，棱鏡、光的色散是類要求。 二、理解和掌握內(nèi)容光的折射（1）定義：光線從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象，叫做光的折射現(xiàn)象。（2）折射定律：折射光線跟入射光線和法線在同一平面上，并且分別位于法線兩側(cè)，入射角i的正弦跟折射角r的正弦成正比，即。（3）折射率：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角i的正弦跟折射角r的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的折射率，即。它還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，即。折射率的物理意義是反映了介質(zhì)對(duì)

19、光的偏折本領(lǐng),折射率大的光在界面上發(fā)生折射時(shí)光線偏折的程度大,即光的傳播方向偏離原來(lái)方向的角度大.折射率較小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì),折射率較大的介質(zhì)叫做光密介質(zhì).（4）發(fā)生光的折射現(xiàn)象時(shí)，光路可逆。如光從介質(zhì)射向真空（或空氣），有：全反射 （1）全反射:光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí),在界面處一部分光被反射回原介質(zhì)中,一部分光被折射到另一種介質(zhì)中,隨著入射角的增大,折射角逐漸增大,且折射光線越來(lái)越弱,反射光線越來(lái)越強(qiáng),當(dāng)入射角增大到一定角度,折射角達(dá)到90時(shí),折射光線完全消失,只剩下反射光線,這種現(xiàn)象叫做全反射. （2）產(chǎn)生條件：光線由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；入射角i大于（或等于）臨界角C（3）臨界角:

20、折射角等于90時(shí)的入射角叫做臨界角。臨界角C（對(duì)真空）的計(jì)算：當(dāng)光線由某種折射率為n的介質(zhì)射入真空(或空氣)時(shí)，。棱鏡 （1）光線通過棱鏡后向著棱鏡的底面偏折。（2）物體發(fā)出的光線經(jīng)棱鏡折射后可以成虛像。（3）光的色散白光通過三棱鏡后會(huì)發(fā)生色散，出射光束變?yōu)榧t、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七色光的光束。色散形成的原因：同一介質(zhì)對(duì)不同頻率的入射光，折射率n不同，入射光頻率越高，介質(zhì)的折射率就越大，當(dāng)各種色光以相同的入射角射入時(shí)，偏折程度不同而使不同色光分開形成色散。4難點(diǎn)釋疑（1）入射角、反射角和折射角是相對(duì)應(yīng)的光線與法線所成的角，所以一定要找好法線。折射角往往出錯(cuò)，尤其是在光線旋轉(zhuǎn)或界面變化時(shí)更應(yīng)該

21、加倍小心。（2）在同一介質(zhì)中頻率越高的光折射率越大，平時(shí)我們說(shuō)的某介質(zhì)的折射率是指對(duì)波長(zhǎng)為5893的黃光而言的，切不可誤認(rèn)為是對(duì)各種色光折射率的平均值。（3）光從真空進(jìn)入介質(zhì)時(shí)，頻率不變，速率變小，波長(zhǎng)變短。由 (分別表示光在真空和介質(zhì)中的波長(zhǎng))可知：在同一介質(zhì)中，頻率越高的光的速率越小，波長(zhǎng)越短。（4）折射率的大小與介質(zhì)和光的頻率有關(guān)，跟入射角大小無(wú)關(guān)，通常跟介質(zhì)的密度無(wú)關(guān)（大氣除外）。（5）一束光射到介質(zhì)分界面上，入射角等于0時(shí)，折射角等于0，雖然光的傳播方向不變，但傳播速度發(fā)生了改變。（6）某種介質(zhì)是光密介質(zhì)還是光疏介質(zhì)是相對(duì)而言的，例如水對(duì)空氣來(lái)說(shuō)是光密介質(zhì)，但水對(duì)玻璃來(lái)說(shuō)則是光疏介質(zhì)

22、。（7）當(dāng)光線從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，在入射角逐漸增大的過程中，反射光的能量逐漸增強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱。一旦入射角等于臨界角時(shí)，折射光的能量實(shí)際上已減弱為零，即已經(jīng)發(fā)生全反射。（8）要注意理解全反射與反射的區(qū)別:全反射是光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí),在介質(zhì)的表面的光線全部返回原介質(zhì)的現(xiàn)象,而反射可以在任何一個(gè)物體的表面發(fā)生。 例題精析例1 (1997年上海高考題)單色細(xì)光束射到折射率的透明球表面，光束在過球心的平面內(nèi)，入射角，研究經(jīng)折射內(nèi)后又經(jīng)內(nèi)表面反射一次，再經(jīng)球面折射后射出的光線，如圖16-14所示（圖上已畫出入射光和出射光）：（1）在圖上大致畫出光線在球內(nèi)的路徑和方向；（2）求入射光與

23、出射光之間的夾角；45圖16-14rrArB45r圖16-15（3）如果入射的是一束白光，透明球的色散情況與玻璃相仿，問哪種顏色光的角最大，哪種顏色光的角最??？解析：（l）利用反射光線和入射光線的對(duì)稱性作出球內(nèi)的光路圖如16-15所示。（2）光線在A點(diǎn)發(fā)生折射，符合折射定律：由得 .由幾何關(guān)系及對(duì)稱性有，把，代人得 （3）由折射定律得sinr=sini/n可知，n越小，sinr越大，r越大則角越大。紅光最大，紫光最小。思考拓寬：（1）光束射到透明球的表面發(fā)生折射，符合折射定律，在第二次到達(dá)球表面時(shí)發(fā)生全反射，符合反射定律，第三次到達(dá)球表面時(shí)發(fā)生折射，射出球面，符合折射定律，作出光路圖后，即可分

24、析計(jì)算。（2）注意球面上某點(diǎn)的法線就是這一點(diǎn)與球心的連線。圖1616吸光物質(zhì)如圖16-16，空心透明球殼折射率為n，內(nèi)外半徑分別為a、b，內(nèi)表面涂有吸光物質(zhì)、將射到內(nèi)表面的光線完全吸收，當(dāng)一束平行光線射向此球時(shí)，被吸收掉的光束截面積多大？（指這部分光進(jìn)入空心球以前的橫截面積）提示：(1)光線經(jīng)球殼外表面折射后，除正中間一條光線外，其余光線均會(huì)有不同程度的偏折，越到邊緣的光線，偏折越厲害，現(xiàn)在的關(guān)鍵是要確定被吸收的最邊緣的光線。(2)本題中，a、b、n沒有具體數(shù)值，所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，分析b從可能的最小到最大取值逐漸變化時(shí)，物理情境有何變化。SdlAn圖1617例2（1996高考題）在折射率為n

25、、厚度為d的玻璃平板上方的空氣中有一點(diǎn)光源S，從S發(fā)出的光線SA以角度入射到玻璃板上表面，經(jīng)過玻璃板后從下表面射出，如圖16-17所示。若沿此光線傳播的光從光源到玻璃板上表面的傳播時(shí)間與在玻璃板中的傳播時(shí)間相等，點(diǎn)光源S到玻璃上表面的垂直距離應(yīng)是多少? 解析：設(shè)光線在玻璃中的折射角為r，則光線從S到玻璃板上表面的傳播距離；光線從S到玻璃板上表面的傳播時(shí)間，其中c表示空氣中的光速。光線在玻璃板中的傳播距離；光線在玻璃板中的傳播速度光線在玻璃板中的傳播；據(jù)題意有由折射定律，應(yīng)用三角知識(shí)解得 思考拓寬：（1）解題時(shí)抓出題目中的關(guān)鍵條件是極為重要的，如本題中“光從光源到玻璃板上表面的時(shí)間與在玻璃板中的

26、傳播時(shí)間相等”是解題的主線。（2）解題時(shí)應(yīng)注意光在玻璃內(nèi)外的傳播速率不相等。（3）注意正確應(yīng)用三角函數(shù)知識(shí)解答幾何光學(xué)問題。（1）光線從玻璃板的下表面射出時(shí)有可能發(fā)生全反射嗎？圖1618d45a（2）如圖16-18所示，寬度為a的平行光束從空氣斜射到兩面平行的玻璃板上表面，入射角為，光束中含有兩種不同波長(zhǎng)的單色光，玻璃對(duì)兩種單色光的折射率分別為,求：這兩種光經(jīng)過玻璃所需時(shí)間之比。要使光束從玻璃的下表面出射時(shí)，能分成不相重疊的兩束光，玻璃板的厚度d至少為多少?（結(jié)果可用根式表示）能力提升知識(shí)與技能bca空氣玻璃圖16191.如圖16-19所示，兩束單色光a、b自空氣射向玻璃，經(jīng)折射形成復(fù)合光束

27、，則下列說(shuō)法正確的是：A.a光光子的能量比b光光子能量大B.在空氣中，a光的波長(zhǎng)比b光波長(zhǎng)短C.在玻璃中，a光的光速小b 光的光速D.玻璃對(duì)a光的臨界角大于對(duì)b光的臨界角n2n11圖16-202.光導(dǎo)纖維是利用光的全反射規(guī)律來(lái)傳輸光信號(hào)的。如圖16-20所示，一光導(dǎo)纖維內(nèi)芯折射率為n1，外層折射率為n2，一束光信號(hào)與界面夾角為由內(nèi)芯射向外層,要在界面發(fā)生全反射必須滿足的條件是A.n1n，大于某一值b45圖1621aO.n1n，大于某一值.n1n，小于某一值.n1n，小于某一值 3.如圖1621中，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

28、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）A.使入射光按圖中所示的順時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出ab 面，則紅光將首先射出B.使入射光按圖中順時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，則紫光將首先從ab面射出C.使入射光按圖中逆時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，則紅光將首先從ab面射出D.使入射光按圖中所示逆時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，紫光將首先從ab面射出ABDC圖16-224.如圖16-22所示，有一塊玻璃轉(zhuǎn)， 其表面與側(cè)面垂直，有入射光線從AB表面以角射入從BC側(cè)面射出，出射光線跟法線夾角為，則玻璃的折射率n的值為A.B.C.D.5.如圖16-23所示，將平面鏡M斜放入一裝清水的碗中，調(diào)

29、整平面鏡的傾斜角度，讓一束太陽(yáng)光斜射入水中經(jīng)折射、反射、折射后射到PQ屏上，分為a、b、c三個(gè)光區(qū)，如右圖所示，現(xiàn)將三瓶相同的紅藻放在三個(gè)光區(qū)，則（設(shè)其他光不進(jìn)入這三個(gè)光區(qū)）PacbQ圖16-23MA.在a光區(qū)的紅藻生長(zhǎng)得慢B.在b光區(qū)的紅藻生長(zhǎng)得慢.在c光區(qū)的紅藻生長(zhǎng)得慢.在三個(gè)光區(qū)的紅藻生長(zhǎng)速度相同S圖16-246.如圖16-24所示，小光點(diǎn)S發(fā)出的白光，經(jīng)三棱鏡分光，有人沿折射后光線的反方向觀察，透過棱鏡可看到：A.白光點(diǎn)B.光點(diǎn)上部紅色，下部紫色C.光點(diǎn)上部紫色，下部紅色D.未見光源的像7酷熱的夏天，在平坦的柏油路上，你會(huì)看到在一定距離之外，地面顯得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎還能看

30、到遠(yuǎn)處車、人的倒影，但當(dāng)你靠近“水面”時(shí)，它也隨你的靠近而后退。對(duì)此現(xiàn)象正確的解釋是：A.同海市蜃樓具有相同的道理，是由于光的全反射造成的o17.3cm20cm圖16-25B.“水面”不存在，是由于酷熱難耐，人產(chǎn)生的幻覺C.太陽(yáng)輻射到地面，使地表空氣溫度升高，折射率大，發(fā)生全反射D.太陽(yáng)輻射到地面，使地表空氣溫度升高，折射率大，發(fā)生全反射8如圖16-25所示，假設(shè)一輛坦克壁厚17.3cm，上開一長(zhǎng)方形孔，孔寬20cm，孔內(nèi)裝有一塊厚度與坦克壁厚度相同的玻璃，要使坦克內(nèi)觀察者在孔中心O點(diǎn)視角為180o，則玻璃的折射率應(yīng)為：A.1.5 B.1.6 C.1.8 D.2BDOCB120o圖16-269

31、如圖16-26所示，真空中有一個(gè)半徑為R，質(zhì)量分布均勻的玻璃球，頻率為的細(xì)光束在真空中沿直線BC傳播，并于玻璃表面C點(diǎn)經(jīng)折射進(jìn)入玻璃球，并在玻璃球表面的D點(diǎn)又經(jīng)折射進(jìn)入真空中。已知，玻璃球?qū)υ摷す獾恼凵渎蕿椋瑒t下列說(shuō)法中正確的是：A.一個(gè)光子在穿過玻璃球的過程中能量逐漸變小B.此激光束在玻璃中穿越的時(shí)間為（其中為真空中的光速）C.改變?nèi)肷浣堑拇笮?，?xì)光束可能在玻璃球的內(nèi)表面發(fā)生全反射D.激光束的入射角 10.如圖16-27所示，ABC為等腰三棱鏡，頂角A的角度為，一條光線從AB邊入射，折射線與底面BC平行，出射光線與入射光線的偏向角，則該三棱鏡的折射率n_。 能力與素質(zhì)AP1BP2P3P3C圖

32、16-28CyBODAx圖16-29DCABH圖16-30BAC圖16-2711.如圖16-28所示，用三棱鏡做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)。先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2擋住。接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像。P4擋住P3和P1、P2的像，在紙上標(biāo)出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖所示。 (1)在本題的圖上畫出所需的光路。(2)為了測(cè)出棱鏡玻璃的折射率，需要測(cè)量的量是_，_ ，在圖上標(biāo)出它們。(3)計(jì)算折射率的公式是n_。12.如圖16-29所示，等腰直角棱鏡ABO的兩腰長(zhǎng)都是16cm。為了

33、測(cè)定它的折射率， 將棱鏡放在直角坐標(biāo)系中， 使兩腰與軸重合，從OB邊的C點(diǎn)注視A棱發(fā)現(xiàn)A棱的視位置在OA邊D點(diǎn)。在C、D兩點(diǎn)插上大頭針，看出C點(diǎn)坐標(biāo)位置（0，12），D點(diǎn)的坐標(biāo)位置（9，0），由此計(jì)算出該物質(zhì)折射率為 。13.如圖16-30所示，透明介質(zhì)球的半徑為R，光線DC平行于直徑AB射到介質(zhì)球的C點(diǎn)，DC與AB的距離H=0.8R。試說(shuō)明為什么DC光線進(jìn)入介質(zhì)球后，第一次再到達(dá)介質(zhì)球的界面時(shí)，在界面上不會(huì)發(fā)生全反射。APDCBA圖16-31若DC光線進(jìn)入介質(zhì)球后，第二次再到達(dá)介質(zhì)球的界面時(shí)，從球內(nèi)射出的光線與入射光線DC平行，求介質(zhì)球的折射率。14如圖16-31所示，為一直角三棱鏡的截面，

34、其頂角，P為垂直于直線BCD的光屏，現(xiàn)一寬度等于AB的單色平行光垂直射向AB面，在屏P上形成一條寬度等于的光帶，試作出光路圖并求棱鏡的折射率。拓展研究1研究全反射棱鏡對(duì)光路的控制作用。截面是等腰直角三角形的棱鏡（通常是玻璃做成的）又叫全反射棱鏡。它的特殊作用一般有下列幾種情況：圖甲圖乙圖丙圖丁2光導(dǎo)纖維在醫(yī)學(xué)上用光導(dǎo)纖維做光導(dǎo)管，做成內(nèi)視鏡，檢查人體內(nèi)臟器官是否有病變。ABOd例如右圖所示,橫截面為矩形的粗細(xì)均勻的玻璃棒被彎成半圓形狀,其內(nèi)半徑為R,玻璃棒水平端面寬度為d.如果一束平行光垂直于水平端面A射入,并使之全部從玻璃棒水平端面B射出,玻璃的折射率n=1.5,求R與d的最小比值是多少?（

35、）“信息高速公路”是現(xiàn)代國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)備一個(gè)形象化的比喻，它所描述的基礎(chǔ)設(shè)施就是以最新的數(shù)字化光纖傳輸，智能化計(jì)算機(jī)處理和多媒體終端服務(wù)等多技術(shù)裝備的，地區(qū)、國(guó)家或國(guó)際規(guī)模的多用戶、大容量和高速度的交互式綜合信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。效果驗(yàn)收1如圖16-32所示，一個(gè)小球（體積很?。┚o靠點(diǎn)光源S的左側(cè)水平拋出，恰好落在墻角A處。則在小球運(yùn)動(dòng)的過程中，豎直墻壁上球影的運(yùn)動(dòng)情況是msA圖16-32A.勻速直線運(yùn)動(dòng) B.勻加速直線運(yùn)動(dòng) C.加速度逐漸增大的直線運(yùn)動(dòng). D.加速度逐漸減小的直線運(yùn)動(dòng).2當(dāng)月球繞地球旋轉(zhuǎn)時(shí)，正好轉(zhuǎn)到太陽(yáng)和地球之間，在地球上某些地方便發(fā)生日食。下列說(shuō)法中正確的是A.月球背面的本影區(qū)地面

36、上將發(fā)生日全食B.在月球背面的半影區(qū)地面上將發(fā)生日偏食C.發(fā)生日環(huán)食時(shí)月球距地球比發(fā)生日全食時(shí)月球距地球近些D.發(fā)生日環(huán)食時(shí)月球距地球比發(fā)生日全食時(shí)月球距地球遠(yuǎn)些s圖16-333.如圖16-33所示,a、b、c三條光線會(huì)聚于S點(diǎn)。若在S點(diǎn)前任意位置放一平面鏡放一平面鏡，則A.三條反射光線可能交于一點(diǎn)，也可能不交于一點(diǎn)B.三條反射光線一定不交于一點(diǎn)C.三條反射光線一定交于鏡前一點(diǎn)D.三條反射光線的延長(zhǎng)線交于鏡后一點(diǎn)圖16-344.如圖16-34所示，白光射到厚玻璃磚后，將發(fā)生色散，其中紅光和紫光相比較A.在玻璃磚里，紫光的折射角較大B.在玻璃磚里，紫光的波長(zhǎng)長(zhǎng)C.紫光穿過玻璃磚后與原方向的夾角較

37、大D.紫光穿過玻璃磚后偏離原來(lái)方向的距離較大5.對(duì)下列自然現(xiàn)象的描述正確的是A.在海面上，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物懸在空中。同樣，在沙漠中也能觀察到同樣的現(xiàn)象B.在沙漠中，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)能看到遠(yuǎn)方景物懸在空中。同樣，在海面也能觀察到同樣的現(xiàn)象C.在海面上，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物懸在空中。在沙漠中，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)遠(yuǎn)方景物的倒影18B234567OAABCC9圖16-35D.在海面上，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物的倒影。在沙漠中，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物懸在空中6.如圖16-35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

38、的透明介質(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SNM圖16-36A.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.點(diǎn)光源S通過帶有圓孔的擋板N。照射到屏M上，形成直徑為D的亮圓，如果在擋板靠近光源一側(cè)放上一塊厚玻璃時(shí)，如圖16-36所示，這時(shí)點(diǎn)光源通過圓孔和玻璃，在屏上形成直徑為d的亮圓。直徑D和d的關(guān)系是。A.dD B.d=D C.dD D.無(wú)法確定8.如圖16-37所示,白光通過棱鏡色散,在屏上形成從紅到紫的彩色光帶,已知棱鏡的頂角大于紫光的臨界角。在入射角從大逐

39、漸減小到零的過程中,彩色光帶變化的情況是白光屏圖16-37A.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,藍(lán)光最后消失D.紫光最先消失,黃光最后消失M2ASS圖16-389.如圖16-38所示,S為靜止的點(diǎn)光源,M為與水平方向成角的平面鏡,若平面鏡在水平方向作振幅為A的簡(jiǎn)諧振動(dòng),則點(diǎn)光源S在平面鏡中的虛象S，A.在水平方向作振幅為2Asin的簡(jiǎn)諧振動(dòng)B.在SS，連線上作振幅為2Asin的簡(jiǎn)諧振動(dòng)C.在水平方向上作振幅為4Asin的簡(jiǎn)諧振動(dòng)D. 在SS，連線上作振幅為4Asin的簡(jiǎn)諧振動(dòng)圖16-3910.如圖16-39，某人對(duì)著鏡子試鞋.發(fā)現(xiàn)從鏡子中看不見自己的腳,

40、那么此人應(yīng)該A.向后退,離鏡子遠(yuǎn)一些B.向前進(jìn),離鏡子近一些C.將腳抬起來(lái),離開地面D.向下蹲一些ABaba，b，圖16-4011.如圖16-40所示,在A、B兩處各灼燒一種純凈的化學(xué)物質(zhì),產(chǎn)生兩種單色光,它們相互平行,分別射到平行玻璃磚上表面的a、b兩點(diǎn),從下表面的a，、b，兩點(diǎn)射出,射出線與下表面的夾角分別為、.已知a，b，ab,下列說(shuō)法正確的是A.,在A處灼燒的是KCI,在B處灼燒的是Na2CO3B.,在A處灼燒的是K2CO3,在B處灼燒的是NaCIC.,在A處灼燒的是NaCI,在B處灼燒的是K2CO3D.,在A處灼燒的是Na2CO3,在B處灼燒的是KCI12.如圖16-41所示是一簡(jiǎn)易

41、的潛望鏡示意圖，它由兩個(gè)彎成直角的圓筒套在一起而EBCF東北圖16-41成，E、F是安裝在轉(zhuǎn)角處的平面鏡，都與水平面成450角?，F(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)套筒，使B段保持豎直方向，C段水平指向東方。人在A處通過潛望鏡看到東方站立的人的像是A.豎直方向,頭向上 B.豎直向上,頭向下C.水平方向,頭向東 D.水平方向,頭向西13.如圖16-42有一水平放置的平面鏡MN,在平面鏡前45cm處有一與平面鏡平行放置的平板ab在ab靠鏡一側(cè)有一點(diǎn)光源S,現(xiàn)要在離平面鏡5cm的PQ虛線上的某一處放一平行于平面鏡的擋光板,使反射光不能照射到ab板上的AB部分.已知:SA=45cm,AB=45cm.求擋光板的最小寬度是多少?1

42、4.一位同學(xué)在測(cè)定一定厚度均勻的圓形玻璃的折射率時(shí),先在白紙上作一與圓形玻璃同半徑的圓,圓心為o;將圓形玻璃平放在白紙上,使其邊界與所畫的圓重合.在玻璃一側(cè)豎直插兩枚大頭針P1和P2,在另一側(cè)先后插兩枚大頭針P3和P4,使從另一側(cè)隔桌玻璃觀察,大頭針P4、P3和P2、P1的像恰在同一直線上,移去圓玻璃和大頭針后得圖16-43,試在圖中畫出:(1).沿P1、P2連線方向的入射光線,通過圓形玻璃后的傳播方向;(2).光線在玻璃內(nèi)的傳播方向;MNQPABSab圖16-42P4P1P2P3O圖16-43NMCDEF圖16-44(3).在光線的入射點(diǎn)作法線,標(biāo)出入射角和折射角r;(4).寫出計(jì)算玻璃折射

43、率的公式(不必計(jì)算).15.一直線狀物體AB,平放在水平面上,平面鏡MN豎直放置,物體AB經(jīng)平面鏡成像后,可以看到AB完整像的區(qū)域?yàn)镈MNE,在CMD及FNE區(qū)域則只能看到B端的像,(如圖16-44所示)用作圖法確定物體AB的位置并寫出簡(jiǎn)要作圖步驟dAPV圖16-4516.如圖16-45所示,一束光線垂直水面由A點(diǎn)從空氣射入水中,最后射到水下的平面鏡的O點(diǎn)上,A到O的距離為d.現(xiàn)使平面鏡以過O點(diǎn)且平行于平面鏡的直線為軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),發(fā)現(xiàn)水面上出現(xiàn)一個(gè)向左運(yùn)動(dòng)的小光斑P,若平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為,求小光斑P到A點(diǎn)的距離為d時(shí),小光斑P的速度.ALn圖16-4617.在折射率為n、厚度為d的玻璃平板上方的空氣中有一點(diǎn)光源S,從S發(fā)出的光線SA以入射角入射到玻璃板上表面,經(jīng)過玻璃板后從下表面射出,如圖16-46所示.若沿此光線傳播的光從光源到玻璃板上表面的傳播時(shí)間與在玻璃板中的傳播時(shí)間相等.點(diǎn)光源S到玻璃板上表面的垂直距離L應(yīng)是多少?18.為了測(cè)定光在透明的有機(jī)玻璃中的速度,實(shí)驗(yàn)室中可提供的器材有:矩形有機(jī)玻璃條(長(zhǎng)約40cm)、秒表、平行光