届物理一轮复习考点训练第十二章第3课时《光的折射全反射》新课标版Word格式.docx

1、当光由介质射入真空（或空气）时，入射角小于折射角3折射率的理解（1）折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关（2）折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质（3）同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小（4）公式n中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，1总是真空中的光线与法线间的夹角，2总是介质中的光线与法线间的夹角例1一半圆柱形透明物体横截面如图2所示，底面AOB镀银，O表示半圆截面的圆心一束光线在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点射出已知光线在M点的入射角为30，MOA60，NOB30.求：图2（1）光线在M点的折射角；（2）透明物体的折射率解

2、析（1）如图所示，透明物体内部的光路为折线MPN，Q、M点相对于底面EF对称，Q、P和N三点共线设在M点处，光的入射角为i，折射角为r，OMQ，PNF.根据题意有30由几何关系得，PNOPQOr，于是r60且r由式得r15（2）根据折射率公式有sin insin r由式得n答案（1）15（2） 变式题组1折射率的计算如图3所示，一贮液池高为H，某人手持手电筒向池中照射时，光斑落在左边池壁上a处，已知a与池底相距h，现保持手电筒照射方向不变，当池中注满液体后光斑恰好落在出液口处，此时液面上的光斑与左边池壁相距L.问：图3（1）液体的折射率；（2）若光在空气中的速度为c，则光在液体中的速度为多大？

3、答案（1）（2） c解析（1）由题图可知sin isin r由折射定律可知n （2）由n得v c2折射率的计算如图4所示，在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体OPQ，OPOQR，一束单色光垂直OP面射入玻璃体，在OP面上的入射点为A，OA，此单色光通过玻璃体后沿BD方向射出，且与x轴交于D点，ODR，求该玻璃的折射率图4答案解析作光路图如图所示在PQ面上的入射角sin 1，130由几何关系可得260折射率n考点二全反射现象的理解与应用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：（1）光从光密介质射入光疏介质（2）入

4、射角大于或等于临界角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，发生全反射的临界角越小例2如图5所示，一束截面为圆形（半径为R）的平行白光垂直射向一玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形彩色亮区，已知玻璃半球的半径为R，屏幕S至球心的距离为d（d3R），不考虑光的干涉和衍射，试问：图5（1）在屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色？（2）若玻璃半球对（1）中色光的折射率为n，请你求出圆形亮区的最大半径解析（1）由于紫光频率最大，折射率最大，偏折角最大，故最外侧为紫色（2）如图所示，紫光刚要发

5、生全反射时的临界光线射在屏幕S上的点D到亮区中心E的距离r就是所求的最大半径，设紫光临界角为C，由全反射的知识知sin C所以cos Ctan COBrdnR答案（1）紫色（2）dnR3利用全反射求折射率 为测量一块等腰直角三棱镜ABD的折射率，用一束激光沿平行于BD边的方向射向直角边AB边，如图6所示激光束进入棱镜后射到另一直角边AD边时，刚好能发生全反射该棱镜的折射率为多少？图6解析作出法线如图所示n，n，Cr90即解得tan C，sin C，n.4. 全反射现象的应用如图7所示，光屏PQ的上方有一半圆形玻璃砖，其直径AB与水平面成30角图7（1）若让一束单色光沿半径方向竖直向下射向圆心O

6、，由AB面折射后射出，当光点落在光屏上时，绕O点逆时针旋转调整入射光与竖直方向的夹角，该角多大时，光在光屏PQ上的落点距O点最远？（已知玻璃砖对该光的折射率为n）（2）若让一束白光沿半径方向竖直向下射向圆心O，经玻璃砖后射到光屏上形成完整彩色光带，则光带的最右侧是什么颜色的光？若使光线绕圆心O逆时针转动，什么颜色的光最先消失？解析（1）如图所示，在O点刚好发生全反射时，光在光屏PQ上的落点距O点最远解得C45入射光与竖直方向的夹角为C3015（2）由于介质中紫光的折射率最大，所以位于光带的最右侧若使光线绕圆心O逆时针转动，入射角增大，由于紫光的临界角最小，所以紫光最先消失（2）紫光紫光解答全反

7、射类问题的技巧解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：一是光必须从光密介质射入光疏介质，二是入射角大于或等于临界角利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更有利于问题的分析考点三光路控制问题分析平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体（球）对光路的控制： 类别项目 平行玻璃砖三棱镜圆柱体（球）结构玻璃砖上下表面是平行的横截面为三角形横截面是圆对光线的作用通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底边偏折圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折应用测定玻璃的折射率全反射棱镜

8、，改变光的传播方向改变光的传播方向特别提醒不同颜色的光的频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同例3“B超”可用于探测人体内脏的病变状况如图8是超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似，可表述为（式中1是入射角，2是折射角，v1、v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度），超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同已知v20.9v1，入射点与出射点之间的距离是d，入射角是i，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度h为（）图8A. B. C. D. 解析如图所示

9、，根据光的折射定律有由几何关系知sin 以上两式联立可解得h，故选项D正确答案D拓展题组5. 三棱镜对光路的控制（2013新课标34（2）如图9，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，A30，B60.一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出，若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等图9（i）求三棱镜的折射率；（ii）在三棱镜的AC边是否有光线逸出？写出分析过程（不考虑多次反射）答案见解析解析（）光路图如图所示，图中N点为光线在AC边发生反射的入射点设光线在P点的入射角为i、折射角为r，在M点的入射角为r、折射角依题意也为i，由几何关系知i60由折射定律有

10、sin insin rnsin rsin i由式得rrOO为过M点的法线，C为直角，OOAC，由几何关系有MNCr由反射定律可知PNAMNC联立式得PNAr由几何关系得r30联立式得n（）设在N点的入射角为i，由几何关系得i60此三棱镜的全反射临界角满足nsin C1由式得iC此光线在N点发生全反射，三棱镜的AC边没有光线透出6. 球对光路的控制雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象在说明这种现象时，需要分析光线射入水珠后的光路，一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为R10 mm的球，球心O到入射光线的垂直距离为d8 mm，水的折射率为n.图10（1

11、）在图10中画出该束光线射入水珠后，第一次从水珠中射出的光路图；（2）求这束光线从射向水珠到第一次射出水珠，光线偏转的角度答案（1）见解析图（2）32解析（1）如图所示（2）由几何关系知sin 10.8，153由折射定律sin 1nsin 2得sin 20.6，237则光线偏转的角度2（12）32考点四平行玻璃砖模型的分析例4如图11所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中，两者的AC面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入，通过两棱镜后，变为从a、b两点射出的单色光，对于这两束单色光（）图11A红光在玻璃中传播速度比蓝光大B从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光C

12、从a、b两点射出的单色光不平行D从a、b两点射出的单色光仍平行，且平行于BC解析由玻璃对蓝光的折射率较大，可知A选项正确由偏折程度可知B选项正确对于C、D两选项，我们应首先明白，除了题设给出的两个三棱镜外，二者之间又形成一个物理模型平行玻璃砖模型（不改变光的方向，只使光线发生侧移）中间平行部分只是使光发生了侧移略去侧移因素，整体来看，仍是一块平行玻璃砖，ABBA.所以出射光线仍平行作出光路图如图所示，可知光线Pc在P点的折射角与光线ea在a点的入射角相等，据光路可逆，则过a点的出射光线与过P点的入射光线平行因此，D选项正确答案ABD7平行玻璃砖模型的应用如图12所示为两块同样的玻璃直角三棱镜A

13、BC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质，一单色细光束O垂直于AB面入射，在图示的出射光线中，下列说法中正确的是（）图12A1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能B4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能C7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能D只能是4、6中的某一条答案B解析光线由左边三棱镜AB面射入棱镜，不改变方向；接着将穿过两三棱镜间的未知透明介质进入右边的三棱镜，由于透明介质的两表面是平行的，因此它的光学特性相当于一块两面平行的玻璃砖，能使光线发生平行侧移，但由于它两边的介质不是真空，而是折射率未知的玻璃，因此是否侧移以及侧移的方向无法确定（若未知介质的折射率n与玻璃折射率n玻相等，不侧移；若nn玻时，向上侧移；若nn玻时，向下侧移），但至少可以确定方向没变，仍然与棱镜的AB面垂直，因此光线由右边三棱镜AB面射出棱镜时，应为4、5、6中的任意一