光的折射全反射現(xiàn)象教案

教學(xué)設(shè)計(jì)表學(xué)科：高三物理學(xué)生姓名：教學(xué)點(diǎn)：教師姓名：教學(xué)日期:2015-03-29本學(xué)期第3次課教學(xué)內(nèi)容光的折射、全反射現(xiàn)象學(xué)時(shí)2教學(xué)過程考點(diǎn)1光的折射和全反射1.（09·全國卷Ⅰ·15）某物體左右兩側(cè)各有一豎直放置的平面鏡，兩平面鏡相互平行，物體距離左鏡4m，右鏡8m，如圖所示，物體在左鏡所成的像中從右向左數(shù)的第三個(gè)像與物體的距離是（B）A．24mB．32mC．40mD．48m解析：本題考查平面鏡成像.從右向左在左鏡中的第一個(gè)像是物體的像距離物體8cm,第二個(gè)像是物體在右鏡所成像的像,第3個(gè)像是第一個(gè)像在右鏡中的像在左鏡中的像距離物體為32cm.2.（09·全國卷Ⅱ·21）一玻璃磚橫截面如圖所示，其中ABC為直角三角形（AC邊末畫出），AB為直角邊ABC=45°；ADC為一圓弧，其圓心在BC邊的中點(diǎn)。此玻璃的折射率為1.5。P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏。若一束寬度與AB邊長度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚，則（BD）A.從BC邊折射出束寬度與BC邊長度相等的平行光B.屏上有一亮區(qū)，其寬度小于AB邊的長度C.屏上有一亮區(qū)，其寬度等于AC邊的長度D.當(dāng)屏向遠(yuǎn)離玻璃磚的方向平行移動(dòng)時(shí)，屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大解析：本題考查光的折射和全反射.寬為AB的平行光進(jìn)入到玻璃中直接射到BC面,入射角為45o>臨界角,所以在BC面上發(fā)生全反射仍然以寬度大小為AB長度的豎直向下的平行光射到AC圓弧面上.根據(jù)幾何關(guān)系可得到在屏上的亮區(qū)寬度小于AB的長度,B對(duì).D正確。3.（09·廣東物理·14）（1）在陽光照射下，充滿霧氣的瀑布上方常常會(huì)出現(xiàn)美麗的彩虹。彩虹是太陽光射入球形水珠經(jīng)折射、內(nèi)反射，再折射后形成的。光的折射發(fā)生在兩種不同介質(zhì)的上，不同的單色光在同種均勻介質(zhì)中不同。答案：（1）界面，傳播速度4.（09·四川·21）如圖所示，空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的均勻透明柱體，其內(nèi)圓半徑為r，外圓半徑為R，R＝r。現(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面A射入透明柱體，只經(jīng)過兩次全反射就垂直于水平端面B射出。設(shè)透明柱體的折射率為n，光在透明柱體內(nèi)傳播的時(shí)間為t，若真空中的光速為c，則（AB）A.n可能為B.n可能為2C.t可能為D.t可能為解析：只經(jīng)過兩次全反射可知第一次入射角為45°，反射光路圖如右圖所示。根據(jù)全反射可知臨界角C≤45°，再根據(jù)n＝可知n≥；光在透明柱體中運(yùn)動(dòng)路程為L＝4r，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t＝L/V＝4nr/c，則t≥4r/c，CD均錯(cuò)。5.（09·浙江·18）如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面的單色光從空氣射向點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)，已知入射方向與邊的夾角為，、分別為邊、的中點(diǎn)，則（AC）A．該棱鏡的折射率為B．光在點(diǎn)發(fā)生全反射C．光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長變小D．從點(diǎn)出射的光束與入射到點(diǎn)的光束平行解析：在E點(diǎn)作出法結(jié)線可知入射角為60o

，折射角為30o，折射率為；由光路的可逆性可知，在BC邊上的入射角小于臨界角，不會(huì)發(fā)生全反射，B錯(cuò)；由公式，可知C對(duì)；三棱鏡兩次折射使得光線都向底邊偏折，不會(huì)與入射到點(diǎn)的光束平行，故D錯(cuò)。6.（09·山東·37）（物理——物理3-４）（2）一束單色光由左側(cè)時(shí)的清水的薄壁圓柱比，圖2為過軸線的截面圖，調(diào)整入射角α，光線拾好在不和空氣的界面上發(fā)生全反射，已知水的折射角為，α的值。圖2圖2解析：（2）當(dāng)光線在水面發(fā)生全放射時(shí)有，當(dāng)光線從左側(cè)射入時(shí)，由折射定律有，聯(lián)立這兩式代入數(shù)據(jù)可得?？键c(diǎn)：光的折射和全放射7.（09·江蘇物理·12.B）（1）如圖甲所示，強(qiáng)強(qiáng)乘電梯速度為0.9（為光速）的宇宙飛船追趕正前方的壯壯，壯壯的飛行速度為0.5，強(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，則壯壯觀測(cè)到該光束的傳播速度為。（填寫選項(xiàng)前的字母）（A）0.4c（B）0.5c（C）0.9c（D）1.0c（3）圖丙是北京奧運(yùn)會(huì)期間安置在游泳池底部的照相機(jī)拍攝的一張照片，照相機(jī)的鏡頭豎直向上。照片中，水利方運(yùn)動(dòng)館的景象呈現(xiàn)在半徑的圓型范圍內(nèi)，水面上的運(yùn)動(dòng)員手到腳的長度，若已知水的折射率為，請(qǐng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的實(shí)際身高估算該游泳池的水深，（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）答案：（1）D；（3）設(shè)照片圓形區(qū)域的實(shí)際半徑為,運(yùn)動(dòng)員的實(shí)際長為折射定律幾何關(guān)系得取，解得（都算對(duì)）解析：（1）根據(jù)愛因斯坦相對(duì)論，在任何參考系中，光速不變。D項(xiàng)正確。(3)根據(jù)題意能畫出光路圖，正確使用物象比解決本題的關(guān)鍵。設(shè)照片圓形區(qū)域的實(shí)際半徑為,運(yùn)動(dòng)員的實(shí)際長為，光路如圖：折射定律幾何關(guān)系得取，解得（本題為估算題，在取運(yùn)動(dòng)員實(shí)際長度時(shí)可以有一個(gè)范圍，但要符合實(shí)際，故求得h值可以不同均可）8.（09·海南物理·18.（1））如圖，一透明半圓柱體折射率為，半徑為R、長為L。一平行光束從半圓柱體的矩形表面垂直射入，從部分柱面有光線射出。球該部分柱面的面積S。解析：半圓柱體的橫截面如圖所示，為半徑。設(shè)從A點(diǎn)入射的光線在B點(diǎn)處恰好滿足全反射條件，由折射定律有式中，為全反射臨界角。由幾何關(guān)系得②③代入題所給條件得④9.（09·寧夏·35.（2））一棱鏡的截面為直角三角形ABC，∠A=30o，斜邊AB＝a。棱鏡材料的折射率為n=。在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線以45o的入射角從AC邊的中點(diǎn)M射入棱鏡射出的點(diǎn)的位置（不考慮光線沿原來路返回的情況）。解析：設(shè)入射角為i，折射角為r，由折射定律得①由已知條件及①式得②如果入射光線在法線的右側(cè)，光路圖如圖1所示。設(shè)出射點(diǎn)為F，由幾何關(guān)系可得③即出射點(diǎn)在AB邊上離A點(diǎn)的位置。如果入射光線在法線的左側(cè)，光路圖如圖2所示。設(shè)折射光線與AB的交點(diǎn)為D。由幾何關(guān)系可知，在D點(diǎn)的入射角④設(shè)全發(fā)射的臨界角為，則⑤由⑤和已知條件得⑥因此，光在D點(diǎn)全反射。設(shè)此光線的出射點(diǎn)為E，由幾何關(guān)系得∠DEB=⑦⑧聯(lián)立③⑦⑧式得⑨即出射點(diǎn)在BC邊上離B點(diǎn)的位置。10.（08·全國Ⅰ·21）一束由紅、藍(lán)兩單色光組成的光線從一平板玻璃磚的上表面以入射角θ射入，穿過玻璃磚自下表射出.已知該玻璃對(duì)紅光的折射率為1.5.設(shè)紅光與藍(lán)光穿過玻璃磚所用的時(shí)間分別為t1和t2，則在θ從0°逐漸增大至90°的過程中（B）A.t1始終大于t2B.t1始終小于t2C.t1先大于后小于t2D.t1先小于后大于t2解析：設(shè)折射角為α，玻璃磚的厚度為h，由折射定律n=EQ\F(sinθ,sinα)，且n=EQ\F(c,v)，在玻璃磚中的時(shí)間為t=EQ\F(h,vcosα)，聯(lián)立解得t2∝EQ\F(n4,n2-sin2θ)，紅光頻率較小，θ為零時(shí)，t1＜t2，θ為90°時(shí)，趨近漸近線，初步判定該函數(shù)為單調(diào)函數(shù)，通過帶入θ為其它特殊值，仍然有t1＜t2，故B對(duì)。11.(08·全國Ⅱ·15)一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個(gè)表面上，經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個(gè)表面射出，出射光線相對(duì)于入射光線側(cè)移了一段距離。在下列情況下，出射光線側(cè)移距離最大的是（D）A.紅光以30°的入射角入射B.紅光以45°的入射角入射C.紫光以30°的入射角入射D.紫光以45°的入射角入射解析：因?yàn)橥N介質(zhì)對(duì)紫光的折射率較大，故入射角相同時(shí)，紫光側(cè)移距離較大，A、B項(xiàng)錯(cuò)；設(shè)入射角為i,折射角為r,則側(cè)移距離,可見對(duì)于同一種色光,入射角越大,側(cè)移距離越大,D項(xiàng)正確。12.（08·四川·21）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.B.1.5C.D.2O60O60°ABCD行于入射光線，故，所以，玻璃的折射率.13.（08·重慶·19）如圖是一個(gè)圓柱體棱鏡的截面圖，圖中E、F、G、H將半徑OM分成5等份，虛線EE1、FF1、GG1、HH1平行于半徑ON,ON邊可吸收到達(dá)其上的所有光線.已知該棱鏡的折射率n=,若平行光束垂直入射并覆蓋OM,則光線(B)A.不能從圓孤射出B.只能從圓孤射出C.能從圓孤射出D.能從圓孤射出解析：本題考查光的折射有關(guān)的知識(shí)，本題為中等難度題目。由該棱鏡的折射率為可知其臨界角C滿足：,可求出GG1右邊的入射光線沒有發(fā)生全反射，其左邊的光線全部發(fā)生全反射。所以光線只能從圓弧NG1射出。14.（08·寧夏·32）一半徑為R的1/4球體放置在水平面上，球體由折射率為的透明材料制成?，F(xiàn)有一束位于過球心O的豎直平面內(nèi)的光線，平行于桌面射到球體表面上，折射入球體后再從豎直表面射出，如圖所示。已知入射光線與桌面的距離為。求出射角。解析：設(shè)入射光線與1/4球體的交點(diǎn)為C，連接OC，OC即為入射點(diǎn)的法線。因此，圖中的角α為入射角。過C點(diǎn)作球體水平表面的垂線，垂足為B。依題意，∠COB=α。又由△OBC知sinα=①設(shè)光線在C點(diǎn)的折射角為β，由折射定律得②由①②式得③由幾何關(guān)系知，光線在球體的豎直表面上的入射角γ(見圖)為30°。由折射定律得⑤因此，解得.本題考查幾何光學(xué)知識(shí)，通過畫光路圖，根據(jù)折射定律，由幾何關(guān)系列式求解。15.(08·山東·37）麥克斯韋在1865年發(fā)表的《電磁場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)理論》一文中揭示了電、磁現(xiàn)象與光的內(nèi)在聯(lián)系及統(tǒng)一性，即光是電磁波。（1）一單色光波在折射率為1.5的介質(zhì)中傳播，某時(shí)刻電場(chǎng)橫波圖象如圖1所示.求該光波的頻率。（2）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。畫出光線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)。答案見解析解析：(l）設(shè)光在介質(zhì)中的傳播速度為v，波長為λ.頻率為f，則f=EQ\f(v,λ)①v=EQ\f(c,n)②聯(lián)立①②式得f＝EQ\f(c,nλ)③從波形圖上讀出波長λ=4×10-7m，代人數(shù)據(jù)解得f=5×1014Hz④（2）光路如圖所示16.（08·廣東物理·14）（1）大海中航行的輪船，受到大風(fēng)大浪沖擊時(shí)，為了防止傾覆，應(yīng)當(dāng)改變航行方向和，使風(fēng)浪沖擊力的頻率遠(yuǎn)離輪船搖擺的。（2）光纖通信中,光導(dǎo)纖維遞光信號(hào)的物理原理是利用光的現(xiàn)象，要發(fā)生這種現(xiàn)象，必須滿足的條件是：光從光密介質(zhì)射向，且入射角等于或大于。答案（1）速度頻率（2）全反射光疏介質(zhì)臨界角家長簽字與意見折射定律和全反射習(xí)題1、夏日的白天,在大樹下乘涼時(shí),經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在樹陰中間有許多圓形亮斑.關(guān)于其原因下列說法正確的是A.大樹的縫隙是圓的,所以地面上有許多圓斑B.是很多樹葉將太陽光反射到地面形成的圓斑C.這是經(jīng)很多不規(guī)則的樹葉縫隙所形成的太陽的像D.這是太陽光經(jīng)樹葉縫隙衍射形成的2、酷熱的夏天，在平坦的柏油公路上你會(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，還能看到遠(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)象正確解釋是（）A．同海市蜃樓具有相同的原理，是由于光的全反射造成的B．“水面”不存在，是由于酷熱難耐，人產(chǎn)生的幻覺C．太陽輻射到地面，使地表溫度升高，折射率大，發(fā)生全反射D．太陽輻射到地面，使地表溫度升高，折射率小，發(fā)生全反射3、對(duì)于某單色光,玻璃的折射率比水大,則此單色光在玻璃中傳播時(shí)A.其速度比在水中大,其波長比在水中長B.其速度比在水中大,其波長比在水中短C.其速度比在水中小,其波長比在水中短D.其速度比在水中小,其波長比在水中長4、一束光線從折射率為1.5的玻璃內(nèi)射向空氣,在界面上的入射角為45°.下面四個(gè)光路圖中正確的是5、一束平行單色光從真空射向一塊半圓形的玻璃塊，入射方向垂直直徑平面，如圖已知該玻璃的折射率為2，下列判斷中正確的是：A．所有光線都能通過玻璃塊B．只有距圓心兩側(cè)R/2范圍內(nèi)的光線才能通過玻璃塊C．只有距圓心兩側(cè)R/2范圍內(nèi)的光線不能通過玻璃塊D．所有光線都不能通過玻璃塊6、如圖7所示，入射光線1經(jīng)45°的直角三棱鏡折射，反射后，沿著與入射光相反的方向射出，如圖中光線Ⅱ所示，現(xiàn)將棱鏡順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過一個(gè)小角α，如圖7虛線所示，則A．出射光線應(yīng)與光線Ⅰ平行B．出射光線也順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過α角C．出射光線逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過α角D．出射光線順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過2α角7、如下圖4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O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．7、8、9（彼此平行）中的任一條都有可能C．4、5、6（彼此平行）中的任一條都有可能D．只能是4、6中的某一條8、兩束平行的細(xì)激光束,垂直于半圓柱玻璃的平面射到半圓柱玻璃上,如圖所示.已知其中一條光線沿直線穿過玻璃,它的入射點(diǎn)是O;另一條光線的入射點(diǎn)為A,穿過玻璃后兩條光線交于P點(diǎn).已知玻璃截面的圓半徑為R,OA=,OP=R.求玻璃材料的折射率.9、一玻璃磚橫截面如圖所示，其中ABC為直角三角形（AC邊末畫出），AB為直角邊ABC=45°；ADC為一圓弧，其圓心在BC邊的中點(diǎn)。此玻璃的折射率為1.5。P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏。若一束寬度與AB邊長度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚，則（）A.從BC邊折射出束寬度與BC邊長度相等的平行光B.屏上有一亮區(qū)，其寬度小于AB邊的長度C.屏上有一亮區(qū)，其寬度等于AC邊的長度D.當(dāng)屏向遠(yuǎn)離玻璃磚的方向平行移動(dòng)時(shí)，屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大10、如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面的單色光從空氣射向點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)，已知入射方向與邊的夾角為，、分別為邊、的中點(diǎn)，則（）A．該棱鏡的折射率為B．光在點(diǎn)發(fā)生全反射C．光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長變小D．從點(diǎn)出射的光束與入射到點(diǎn)的光束平行11、假設(shè)地球表面不存在大氣層，那么人們觀察到的日出時(shí)刻與實(shí)際存在大氣層的情況相比（）A．將提前B．將延后C．在某些地區(qū)將提前，在另一些地區(qū)將延后D．不變12、如圖所示，兩細(xì)束平行的單色光a、b射向同一塊玻璃磚的上表面，最終都從玻璃磚的下表面射出．已知玻璃對(duì)單色光a的折射率較小，那么下列說法中正確的有（）A．進(jìn)入玻璃磚后兩束光仍然是平行的B．從玻璃磚下表面射出后，兩束光都保持和入射時(shí)平行C．從玻璃磚下表面射出后，兩束光之間的距離一定減小了D從玻璃磚下表面射出后，兩束光之間的距離可能