高中物理人教版4第十三章光【區(qū)一等獎(jiǎng)】

光的折射與全反射歸納小結(jié)武功縣普集高中范裕子郭隨弟光的折射與全反射問(wèn)題是高考的重點(diǎn)與難點(diǎn)，也是每年高考的必考內(nèi)容，是幾何光學(xué)部分的主考方向。命題形式主要是基礎(chǔ)知識(shí)，基本概念的考察與應(yīng)用。如長(zhǎng)方體玻璃磚、球形或半球形玻璃柱折射問(wèn)題或在液體中的視深問(wèn)題以及視野范圍問(wèn)題，對(duì)于全反射臨界角問(wèn)題，一般滲透在折射問(wèn)題中，并結(jié)合棱鏡考查，題型以選擇題為主，也可以通過(guò)計(jì)算題形式進(jìn)行考查。能夠正確的解三角形是運(yùn)算能力的要求。2023年高考中，這些問(wèn)題都有涉及：例如全國(guó)卷1第20題，平面鏡的反射成像，能夠正確轉(zhuǎn)化為三角形求解；全國(guó)卷2第20題，平行玻璃磚的折射綜合；新課標(biāo)卷第33題，物理—選修3-4，折射率的計(jì)算；北京卷第14題，折射率，頻率基本概念。山東卷第37題，物理—選修3-4，全反射的應(yīng)用；重慶卷第20題，四分之一圓形玻璃柱的折射與全反射問(wèn)題；福建卷第19題(1)用“插針?lè)ā睖y(cè)定玻璃的折射率。1.（全國(guó)卷2）20.頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點(diǎn)射入一厚玻璃板后，其光路如圖所示，下列說(shuō)法正確的是A單色光1的波長(zhǎng)小于單色光2的波長(zhǎng)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(guò)玻璃板所需的時(shí)間小于單色光2通過(guò)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答案：AD解析：由折射光路知，1光線的折射率大，頻率大，波長(zhǎng)小，在介質(zhì)中的傳播速度小，產(chǎn)生全反射的臨界角小，AD對(duì)，B錯(cuò)。，在玻璃種傳播的距離為，傳播速度為，所以光的傳播事件為，1光線的折射角小，所經(jīng)歷的時(shí)間長(zhǎng)，C錯(cuò)誤。2．如圖所示為安全門(mén)上的觀察孔，直徑ab為4cm，門(mén)的厚度ac為3.464cm．為了擴(kuò)大向外觀察的范圍，將孔中完全嵌入折射率為的玻璃．求（1）嵌入玻璃后向外觀察視野的最大張角；（2）當(dāng)視野擴(kuò)大到180°時(shí)，嵌入玻璃的折射率．解析：（1）向外觀察的張角最大時(shí)，在cd的中點(diǎn)e點(diǎn)觀察，b為入射點(diǎn)，be為折射線，求出i即可。 由圖知：， ， 即，最大張角。 （2）視野擴(kuò)大到180°時(shí)，即入射角為90°，求出此時(shí)的r即可。，即。3.（重慶卷）20.如題20圖所示，空氣中在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弧上的光，則上有光透出部分的弧長(zhǎng)為ABCD答案：B解析：根據(jù)折射定律，可得光進(jìn)入玻璃后光線與豎直方向的夾角為30°。過(guò)O的光線垂直入射到AB界面上點(diǎn)C射出，C到B之間沒(méi)有光線射出；越接近A的光線入射到AB界面上時(shí)的入射角越大，發(fā)生全反射的可能性越大，根據(jù)臨界角公式得臨界角為45°，如果AB界面上的臨界點(diǎn)為D，此光線在AO界面上點(diǎn)E入射，在三角形ODE中可求得OD與水平方向的夾角為180°-（120°+45°）=15°，所以A到D之間沒(méi)有光線射出。由此可得沒(méi)有光線射出的圓弧對(duì)應(yīng)圓心角為90°-（30°+15°）=45°，為。4.雨過(guò)天晴，人們?？吹教炜罩谐霈F(xiàn)彩虹，它是由陽(yáng)光照射到空中彌漫的水珠上時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象。在說(shuō)明這個(gè)現(xiàn)象時(shí)，需要分析光線射入水珠后的光路。一細(xì)束光線射入水珠，水珠可視為一個(gè)半徑為R的球，球心O到入射光線的垂直距離為d，水的折射率為n。 （1）在圖中畫(huà)出該束光線射入水珠內(nèi)經(jīng)一次反射后又從水珠中射出的光路圖； （2）求這束光線從射向水珠到射出水珠每一次偏轉(zhuǎn)的角度。 解析：（1）光路如圖所示。 （2）設(shè)i、r分別表示入射光的入射角、折射角，由折射定律。 以、2、3表示每一次偏轉(zhuǎn)的角度，如圖所示，由反射定律、折射定律和幾何關(guān)系可知。 由以上各式解得 。5.如圖所示，有人在游泳池岸邊“豎直”向下觀察池水的深度，池水的視深為h，已知水的折射率為，那么池水的實(shí)際深度H=_____。 解析：由池底某點(diǎn)P發(fā)出的光線，在水中和空氣中的光路如圖所示。由于觀察者在岸邊“豎直”向下觀看，所以光線在水面處的入射角都很小，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知 ①。 ② 根據(jù)折射定律有。 ③ 將①②兩式代入③式得， 解得池水實(shí)際深度：6．大氣中有一種叫“蒙氣差”的光現(xiàn)象，以下關(guān)于這種光現(xiàn)象說(shuō)法正確的是：A夜晚，我們看到南半天星星的位置，要比它實(shí)際的位置高一些。B夜晚，我們看到南半天星星的位置，要比它實(shí)際的位置低一些。C這種光線中的“蒙氣差”效應(yīng)，越接近地平線，越明顯。D這種光線中的“蒙氣差”效應(yīng)，越接近地平線，越不明顯。答案：AC解析：越接近地面，大氣越稠密，折射率越大，因此，可以把地球表面上的大氣看作由折射率不同的許多水平氣層組成，星光從上一個(gè)氣層進(jìn)入下一個(gè)氣層時(shí)，由于光的折射，要折向法線方向，結(jié)果，夜晚，我們看到南半天星星的位置，要比它實(shí)際的位置高一些。這種光線中的“蒙氣差”效應(yīng)，越接近地平線，越明顯。7假設(shè)地球表面不存在大氣層，那么我們看到日出時(shí)刻與有大氣層存在的情況相比將（）A提前B拖后C不變D無(wú)法確定。答案B解析：地球表面有大氣層，越靠近地面，空氣折射率越大。當(dāng)太陽(yáng)還在地平線以下時(shí)，由于空氣折射，太陽(yáng)光將沿曲線射入眼睛，人們提前看到了日出。8.（北京卷）14．對(duì)于紅、黃、綠、藍(lán)四種單色光，下列表述正確的是Ａ．在相同介質(zhì)中，綠光的折射率最大Ｂ．紅光的頻率最高Ｃ．在相同介質(zhì)中，藍(lán)光的波長(zhǎng)最短Ｄ．黃光光子的