【创新设计】2014届高考物理一轮 （考纲自主研读+命题探究+高考全程解密） 第3讲光的折射 全反射（含解析） 新人教版选修3-4.doc

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1、第3讲光的折射全反射光的折射定律折射率(考纲要求)【思维驱动】(单选)(2012北京卷，14)一束单色光由空气射入玻璃，这束光的()A速度变慢，波长变短 B速度不变，波长变短C频率增高，波长变长 D频率不变，波长变长解析单色光由空气射入玻璃时，根据v知，光的速度v变慢，光从一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，根据v知光从空气射入玻璃时，波长变短，故选项A正确，选项B、C、D错误答案A【知识存盘】图1311折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向发生改变的现象2折射定律(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦

2、成正比(2)表达式：n12，式中n12是比例常数3折射率(1)物理意义：折射率反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小(2)定义式：n，不能说n与sin 1成正比，与sin 2成反比折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定(3)计算公式：n，因vc，故任何介质的折射率总大于1.1玻璃三棱镜对光路的控制(如图132所示)图132光线两次折射均向底面偏折2各种色光的比较颜色红橙黄绿蓝靛紫频率低高同一介质折射率小大同一介质中速度大小波长大小临界角大小通过棱镜的偏折角小大3.光路可逆在光的折射现象中，遵循光的折射定律，光路是可逆的光的全反射、光导纤维(考纲要求)【思维

3、驱动】(单选)很多公园的水池底都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是()解析红光、蓝光都要发生反射，红光的折射率较小，所以红光发生全反射的临界角较蓝光大，蓝光发生全反射时，红光不一定发生，故C正确答案C【知识存盘】1全反射(1)定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将消失，只剩下反射光线的现象(2)条件：光从光密介质射向光疏介质入射角大于等于临界角(3)临界角：折射角等于90时的入射角若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，则sin C介质的折射率越大，发

4、生全反射的临界角越小2光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射实验：测定玻璃的折射率 (考纲要求)【思维驱动】如图133把玻璃砖放在木板上，图133下面垫一白纸，在白纸上描出玻璃砖的两个边a和a.然后在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B，AB的延长线与直线a的交点为O.眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使B把A挡住如果在眼睛这一侧再插第三个大头针C，使它把A、B都挡住，插第四个大头针D，使它把前三个大头针都挡住，那么后两个大头针就确定了从玻璃砖射出的光线在白纸上描出光线的径迹，要计算玻璃砖的折射率需要测量的物理量是图中的_；为了减小实验误差，入射角应_(填“大些”或“小些”)解析根据n分析可知，要

5、计算玻璃砖的折射率需要测量和；因角度大一些，测量误差就会小一些，故入射角应大些答案和大些【知识存盘】注意事项1玻璃砖应选用厚度，宽度较大的2大头针要插得竖直，且间隔要大些3入射角不宜过大或过小，一般在1575之间4玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线5实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变考点一光的折射定律及折射率的理解及应用【典例1】 (单选)高速公路上的标志牌常用“回归反光膜”制成，图136夜间行车时，它能将车灯照射出去的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的如图136所示，反光膜内均匀分布着直径为10 m的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为

6、，为使入射的车灯光线经玻璃珠的折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射时的入射角是()A60B45C30D15解析 设入射角为i，折射角为，作出光路图如图所示因为出射光线恰好和入射光线平行，所以i2，根据折射定律有，所以30，i260.答案A【变式跟踪1】 一组平行的细激光束，图137垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图137所示已知光线沿直线穿过玻璃，它的入射点为O，光线的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于一点已知玻璃截面的圆半径为R，OA，玻璃的折射率n.求两条光线射出玻璃后的交点与O点的距离解析 两条光线的光路如图所示，设射出玻璃后的交点是P，光线从玻璃射出时的入射

7、角为i，折射角为r，根据折射定律得：n由几何关系可得i30代入得r60由几何关系可得OP2Rcos 30OPR.答案R,借题发挥1光的折射问题的一般解题步骤2应注意的问题(1)根据折射定律和入射光线画出折射光线，找到入射角和折射角，要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角(2)应用公式n时，一定要确定准哪个角在分子上，哪个角在分母上(3)注意在折射现象中，光路是可逆的考点二光的折射、全反射的综合应用图138【典例2】 (2012海南卷，18) 一玻璃三棱镜，其横截面为等腰三角形，顶角为锐角，折射率为.现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜不考虑棱镜内部的反射若保持入射线在过入

8、射点的法线的下方一侧(如图138所示)，且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出，则顶角可在什么范围内取值？规范解答设入射光线经玻璃折射时，入射角为i，折射角为r，射至棱镜右侧面的入射角为，根据折射定律有sin insin r由几何关系得r当i0时，由式知r0，有最大值m(如图)，由式得m同时m应小于玻璃对空气的全反射临界角，即sin m由式和题给条件可得，棱镜顶角的取值范围为045答案0n2，t Bn1n2，tCn1n2，t Dn1n2，t解析刚好发生全反射的条件是入射角等于临界角，注意光是在玻璃芯中传播的，而不是在空气中传播的传播距离为x，传播速度为v，故传播时间为t.答案B图13

9、143如图1314所示， 一个半径为R的透明球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点已知OA，该球体对蓝光的折射率为.则它从球面射出时的出射角_；若换用一束红光同样从A点射向该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置_(填“偏左”、“偏右”或“不变”)解析由光路图并根据光路可逆性知识知：入射角为，由几何知识可知折射角为30，根据，解得60；因玻璃对红光的折射率小于对蓝光的折射率，故红光的折射角小于蓝光的折射角，所以红光从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比偏右答案60偏右图13154(2012衡阳联考) 一底面半径为R的

10、半圆柱形透明体的折射率为n，横截面如图1315所示，O表示半圆柱形截面的圆心一束极窄的光线在横截面内从AOB边上的A点以60的入射角入射，求该光线从进入透明体到第一次从B点离开透明体时，共经历的时间(已知真空中的光速为c，sin 35；计算结果用R、n、c表示)解析设此透明体的临界角为C，依题意sin C，所以C35当入射角为60时，由n，解得折射角：30，即此时光线折射后射到圆弧上的C点，在C点的入射角为60，大于临界角，会发生全反射，往后光线水平反射至圆弧上的D点并在D点发生全反射，再反射至B点，从B点第一次射出在透明体内的路径为：s3R，光在透明体内的速度v，经历的时间t.答案二、测定玻

11、璃的折射率5(2012浙江卷，21)在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图1316甲所示图1316(1)在图1317中画出完整的光路图；图1317(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n_(保留三位有效数字)(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图1316乙所示图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和_(填“A”或“B”)解析(1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点，并延长与玻璃砖边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的两交点，即为光线在玻璃砖

12、中传播的方向光路如图所示(2)设方格纸上正方形的边长为1，光线的入射角为i，折射角为r，则sin i0.798，sin r0.521.所以玻璃的折射率n1.53.(3)由题图乙可知，光线P1P2入射到玻璃砖上时，相当于光线射到了一个三棱镜上，因此出射光线将向底边偏折，所以出射光线过P3和A.答案(1)如解析图所示(2)1.53(说明：0.03范围内都可)(3)A6(2012重庆卷，22)如图1318甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的_面不能用手直接接触在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图乙所示计算折射率时，用_(填“d”或“e”)点得到的值较小，用_(填“d”或“e”)点得到的值误差较小图1318解析实验用的光学玻璃砖的光学面不能用手接触，以防止损坏其光学面如图所示，连接cd、ce并延长分别交玻璃砖于O1、O2点，并连接OO1、OO2，入射角i相同，折射角OOO2OOO1，由n得，折射角越大的，求得的折射率越小，即d点得到n值较小由图可得，ce与ab近似平行，故用e点得到的误差小答案光学de15