第十四章 光學 第71課時　光的折射　全反射　雙基落實課學生用

第71課時光的折射全反射[雙基落實課]（2023·湖南高考7題）一位潛水愛好者在水下活動時，利用激光器向岸上救援人員發(fā)射激光信號，設(shè)激光光束與水面的夾角為α，如圖所示。他發(fā)現(xiàn)只有當α大于41°時，岸上救援人員才能收到他發(fā)出的激光光束。判斷下列說法的正誤：（1）救援人員收到潛水愛好者發(fā)出的激光光束，這是光的折射現(xiàn)象。（）（2）激光器向岸上救援人員發(fā)射的激光信號在水面處一定同時發(fā)生反射和折射。（）（3）激光光束與水面發(fā)生全反射的臨界角C＝41°。（）（4）救援人員的眼睛是逆著射入眼睛的光線方向，通過至少兩條光線的交點才能確定潛水愛好者的位置。（）考點一光的折射定律折射率[互動共研類]1.對折射率的理解（1）折射率的大小不僅與介質(zhì)有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)，在同種介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大。（2）折射率的大小不僅反映了介質(zhì)對光的折射本領(lǐng)，也反映了光在介質(zhì)中傳播速度的大小，v＝cn（3）同種色光在不同介質(zhì)中的波速、波長不同，但頻率相同。2.應用光的折射定律解題的一般思路（1）根據(jù)入射角、折射角及反射角之間的關(guān)系，作出比較完整的光路圖。（2）充分利用光路圖中的幾何關(guān)系，確定各角之間的聯(lián)系，根據(jù)折射定律求解相關(guān)的物理量：折射角、折射率等。（3）注意在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的?！镜淅?】（2023·全國乙卷34題）如圖，一折射率為2的棱鏡的橫截面為等腰直角△ABC，AB＝AC＝l，BC邊所在底面上鍍有一層反射膜。一細光束沿垂直于BC方向經(jīng)AB邊上的M點射入棱鏡，若這束光被BC邊反射后恰好射向頂點A，求M點到A點的距離。嘗試解題1.【折射現(xiàn)象的分析】（2023·江蘇高考5題）地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，太陽光斜射向地面的過程中會發(fā)生彎曲。下列光路圖中能描述該現(xiàn)象的是（）2.【折射定律的應用】（多選）如圖所示，兩束不同頻率的平行單色光a、b從水射入空氣（空氣折射率為1）發(fā)生如圖所示的折射現(xiàn)象（α＜β），下列說法正確的是（）A.水對a的折射率比水對b的折射率小B.在水中的傳播速度va＞vbC.在空氣中的傳播速度va＞vbD.僅把空氣和水對調(diào)，其他條件不變，則仍有α＜β考點二光的折射和全反射的綜合問題[互動共研類]1.解答全反射問題的技巧（1）解答全反射問題時，要抓住發(fā)生全反射的兩個條件：①光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；②入射角大于或等于臨界角。（2）利用好光路圖中的臨界光線，準確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵，且在作光路圖時盡量與實際相符。2.求解光的折射、全反射問題的三點注意（1）明確哪種是光密介質(zhì)、哪種是光疏介質(zhì)。同一種介質(zhì)，相對于其他不同的介質(zhì)，可能是光密介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì)。（2）如果光線從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)，則無論入射角多大，都不會發(fā)生全反射現(xiàn)象。（3）當光照射到兩種介質(zhì)的界面上時，往往同時發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射。【典例2】（2023·湖北高考6題）如圖所示，楔形玻璃的橫截面POQ的頂角為30°，OP邊上的點光源S到頂點O的距離為d，垂直于OP邊的光線SN在OQ邊的折射角為45°。不考慮多次反射，OQ邊上有光射出部分的長度為（）A.12d B.2C.d D.2d聽課記錄

【典例3】（2022·全國甲卷34題）如圖，邊長為a的正方形ABCD為一棱鏡的橫截面，M為AB邊的中點。在截面所在平面內(nèi)，一光線自M點射入棱鏡，入射角為60°，經(jīng)折射后在BC邊的N點恰好發(fā)生全反射，反射光線從CD邊的P點射出棱鏡。求棱鏡的折射率以及P、C兩點之間的距離。嘗試解題1.【全反射條件的理解及應用】（2022·遼寧高考5題）完全失重時，液滴呈球形，氣泡在液體中將不會上浮。2021年12月，在中國空間站“天宮課堂”的水球光學實驗中，航天員向水球中注入空氣形成了一個內(nèi)含氣泡的水球。如圖所示，若氣泡與水球同心，在過球心O的平面內(nèi)，用單色平行光照射這一水球。下列說法正確的是（）A.此單色光從空氣進入水球，頻率一定變大B.此單色光從空氣進入水球，頻率一定變小C.若光線1在M處發(fā)生全反射，光線2在N處一定發(fā)生全反射D.若光線2在N處發(fā)生全反射，光線1在M處一定發(fā)生全反射2.【光的折射和全反射的綜合】（多選）（2024·九省聯(lián)考河南）如圖，將一平面鏡置于某透明液體中，光線以入射角i＝45°進入液體，經(jīng)平面鏡反射后恰好不能從液面射出。此時，平面鏡與水平面（液面）夾角為α，光線在平面鏡上的入射角為β。已知該液體的折射率為2，下列說法正確的是（）A.β＝30°B.β＝37.5°C.若略微增大α，則光線可以從液面射出D.若略微減小i，則光線可以從液面射出考點三光路控制及光的色散現(xiàn)象[素養(yǎng)自修類]1.【三棱鏡的色散】如圖所示，一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b，波長分別為λa、λb，該玻璃對單色光a、b的折射率分別為na、nb，則（）A.λa＜λb，na＞nb B.λa＞λb，na＜nbC.λa＜λb，na＜nb D.λa＞λb，na＞nb2.【球體的色散】（多選）《夢溪筆談》是中國科學技術(shù)史上的重要文獻，書中對彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨則有之”。彩虹成因的簡化示意圖如圖所示，設(shè)水滴是球形的，圖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是兩種不同頻率的單色光。下列說法正確的是（）A.雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹B.水滴對a光的臨界角小于對b光的臨界角C.在水滴中，a光的波長大于b光的波長D.在水滴中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度3.【全反射棱鏡對光路的控制】自行車上的紅色尾燈不僅是裝飾品，也是夜間騎車的安全指示燈，它能把來自后面的光線反射回去。某種自行車尾燈可簡化為由許多整齊排列的等腰直角三棱鏡（折射率n＞2）組成，棱鏡的橫截面如圖所示。一平行于橫截面的光線從O點垂直AB邊射入棱鏡，先后經(jīng)過AC邊和CB邊反射后，從AB邊的O'點射出，則出射光線是（）A.平行于AC邊的光線① B.平行于入射光線的光線②C.平行于CB邊的光線③ D.平行于AB邊的光線④

4.【平行玻璃磚對光路的控制】（多選）如圖所示，兩細束平行的單色光a、b射向同一塊上、下表面平行的玻璃磚的上表面，最終都從玻璃磚的下表面射出。已知玻璃對單色光b的折射率較小，那么下列說法中正確的有（）A.a光束在玻璃磚中傳播速度比b光小B.從玻璃磚下表面射出后，兩束光不一定平行C.從玻璃磚下表面射出后，兩束光之間的距離一定增大了D.從玻璃磚下表面射出后，兩束光之間的距離可能和射入前相同1.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體（球體）對光路的控制特點平行玻璃磚三棱鏡圓柱體（球體）結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形的三棱鏡橫截面是圓對光線的作用通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底面偏折圓界面的法線是過圓心的直線，光線經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折應用測