2023版高考物理一轮复习第十四章机械振动机械波光电磁波与相对论第3讲光的折射全反射学生用书.docx

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1、第3讲光的折射全反射必备知识自主排查一、光的折射定律折射率1折射现象：光从一种介质进入另一种介质时，在界面上传播方向_的现象如图所示2折射定律(1)折射定律内容：折射光线与入射光线、法线处在_内，折射光线与入射光线分别位于_的两侧；入射角的正弦与_的正弦成正比(2)表达式：n12sin1sin2，式中n12是比例系数(3)在光的折射现象中，光路是_的3折射率(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的_与折射角的_的比值(2)定义式：n_(3)物理意义：折射率n反映介质的光学特性，不能说n与sin 1成正比，与sin 2成反比，n由介质本身的光学性质和光的_决定二、全反射光导纤维1光密

2、介质与光疏介质介质光密介质光疏介质折射率大小光速小大相对性若n甲n乙，则甲是_介质若n甲”“”或“”)，若一束光为黄光，一束光为红光，则_是红光(填“p”或“q”)考点四实验：测定玻璃的折射率1基本原理与操作装置及器材操作要领(1)划线：在白纸上画直线aa作为界面，过aa上的一点O画出界面的法线NN，并画一条线段AO作为入射光线(2)放玻璃砖：把长方形玻璃砖放在白纸上，使其长边与aa重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb.(3)插针：实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O、P3与O之间距离要稍大一些(4)入射角：1不宜太大(接近90)，也不宜太小(接近0

3、)(5)光学面：操作时手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，也不能把玻璃砖界面当尺子画界线(6)位置：实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变2.数据处理与误差分析(1)数据处理计算法：用量角器测量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2.算出不同入射角时的sin1sin2，并取平均值图象法改变不同的入射角1，测出不同的折射角2，作sin 1sin 2图象，由nsin1sin2可知图象应为直线，如图所示，其斜率为折射率“单位圆法”法以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO于E点，过E作NN的垂线EH，过E作NN的垂线EH.如图所示，sin 1EH

4、OE，sin 2EHOE，OEOER，则nsin1sin2EHEH.只要用刻度尺测出EH、EH的长度就可以求出n.(2)误差分析入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差例3. 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，如图甲所示(1)在下图中画出完整的光路图(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，如图乙所示图中P1和P2是同一入射

5、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_(选填“A”或“B”)跟进训练8.如图所示为某同学利用插针法测定半圆形玻璃砖折射率的实验在一半圆形玻璃砖外面插上P1、P2、P3、P4四枚大头针时，P3、P4恰可挡住P1、P2所成的像，关于该实验：(1)(多选)以下说法正确的是_AP1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度BP1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度C入射角适当大些，可以提高准确度DP1、P2的间距，入射角的大小均与实验的准确度无关(2)该玻璃砖的折射率n_另一同学将大头针插在P1和P2位置时，沿着P3、P4的方向看不到大头针的像，其原因可能

6、是_第3讲光的折射全反射必备知识自主排查一、1发生改变2(1)同一平面法线折射角(3)可逆3(1)正弦正弦(2)sin1sin2(3)频率二、1光密光疏2(1)消失(2)大于等于(3)1n生活情境1(1)(2)(3)教材拓展2答案：ACE关键能力分层突破例1解析：(1)如图所示，若人脚处反射的光恰能成像，则透明介质的折射率最小，由几何关系得此时入射角的正弦值sin i0.81.00.8，折射角的正弦值sin r1.01.02+1.42574，所以nminsinisinr47425.(2)光从光疏介质向光密介质传播，入射角接近90时为掠射分析可知，当掠射的光恰好从洞的边缘射出时折射率最小，则有n

7、min1sinr745.答案：(1)47425(2)7451解析：光路图如图所示：由题可得入射角i60，折射率n62，设折射角为由折射定律nsinisin解得45由几何关系可得MCCARr，MA2MC，ADr，AB233r设光线在玻璃中传播的速度为v，且ncv解得：t1MAv2Rrcnt2ABc233rc由t1t231解得rR13答案：132解析：当h1.2 m时，光路图如图甲所示：由几何关系可得ABACBDCF即1.2 m1.6 m1.6 m1.6 m+EF解得EF0.53 m根据折射定律，有nsin1sin2其中sin 1CFAC2+CF2，sin 2FIFF2+FI2代入数据，解得FI0

8、.90 m所以此时池底盲区的宽度EIEFFI1.43 m当h1.6 m时，光路图如图乙所示：根据折射定律，有nsin1sin2其中sin 1BCAB2+BC2，sin 2DECD2+DE2代入数据，解得此时池底盲区的宽度DE1.2 m.答案：1.43 m1.2 m例2解析：(1)设光发生全反射的临界角为C，光线在第一个三棱镜右侧斜面上恰好发生全反射时，根据全反射知识得sin C1n代入较大的折射率得对应的临界角为C145所以顶角的范围为045(或1，如图所示，所以n2v1，即光斑这种单色光在液体中的传播速度比光斑这种单色光在液体中的传播速度大答案：小大4解析：(1)由ncv得vcn2.1210

9、8 m/s(结果中保留根号也给分)；(2)光线经过玻璃砖上表面到达下方的半圆柱面出射时可能发生全反射，如图，设恰好发生全反射时的临界角为C，由折射定律n1sinC得C4则有光线射出的部分圆柱面的面积为S2CRL得S2RL.答案：(1)2.12108 m/s(2)2RL5解析：光线在玻璃砖上表面的折射角等于在下表面的入射角，由光路可逆性原理可知，出射光线的折射角等于入射光线的入射角，因此出射光线1和2相互平行，A正确；在上表面，单色光1比单色光2偏折程度大，则单色光1的折射率大，频率大，波长短，B错误；根据vcn知，单色光1在玻璃砖中的传播速度小，C错误；设入射角为i，单色光1、单色光2折射角分

10、别为1 30，2 60，由nsinisin，光在玻璃中传播距离ldcos，光在玻璃中的传播速度vcn，可知光在玻璃中传播时间tlvdsinicsincos2dsinicsin2又sin 21sin 6032，sin 22sin 12032，所以单色光1与单色光2通过玻璃砖所需时间相等，D正确根据sin C1n知，单色光1的折射率大，则临界角小，E正确答案：ADE6解析：由图可知a、b两入射光线的入射角i1i2，折射角r1r2，由折射率nsinisinr知玻璃对b光的折射率较大，选项A正确；设玻璃对光的临界角为C，sin C1n，a光的临界角较大，故选项B错误；光在介质中的传播速度vcn，则a光

11、的传播速度较大，b光的传播速度较小，故选项C正确；b光的传播速度小，且通过的路程长，故b光在玻璃中传播的时间长，故选项D错误，E正确答案：ACE7.解析：由题意知两束光在三棱镜中传播的光路图如图所示，根据光路可逆原理可知，q光的偏折程度更大，故三棱镜对q光的折射率大于对p光的折射率，由vcn得，vpvq，由于三棱镜对黄光的折射率大于对红光的折射率，故p是红光答案：p例3解析：(2)折射率nsinisinr，sin i与sin r可利用图中的方格进行粗略的计算，或是利用直尺测量计算(3)光路图如图所示，光线P1P2经两次折射后沿P3A射出，所以填A.答案：(1)图略(2)1.53(1.501.56均正确)(3)A8解析：(1)为了提高精确度，实验时大头针之间的距离适当大一些，入射角适当大一些，故A、C正确，B、D错误(2)根据折射定律得，玻璃砖的折射率nsin60sin3032123.另一同学将大头针插在P1和P2位置时，沿着P3、P4的方向看不到大头针的像，其原因可能是发生了全反射答案：(1)AC(2)3发生全反射