[配套K12]2018年高考物理一轮复* 第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 第3讲

发布于:2021-07-26 11:11:16

配套 K12 内容资料 第 3 讲 光的折射、全反射 ? 教材知识梳理 一、光的折射定律与折射率 1.折射现象:光从一种介质进入另一种介质时传播方向________的现象. 2.折射定律内容:折射光线与入射光线、法线处在同一*面内,折射光线与入射光线分别位于法线 的________;入射角的正弦与________成正比. 3.(1)定义:光从真空射入某种介质发生折射时,________与________之比,叫作这种介质的折射率. (2)定义式:n=________.折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定. 二、全反射 1.条件:(1)光从________介质射向________介质;(2)入射角________临界角. 2.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=________. 三、光的色散、棱镜 1.光的色散:含有多种颜色的光被分解为________的现象叫作光的色散.白光通过三棱镜会分解为 红、橙、________、绿、________、靛、紫七种单色光. 2.光谱:含有多种颜色的光被分解后,各种色光按其波长的________排列. 答案:一、1.改变 2.两侧 折射角的正弦 3.(1)入射角的正弦 二、1.(1)光密 光疏 (2)大于或等于 2.1n 折射角的正弦 (2)ssiinn θ θ 1 2 三、1.单色光 黄 蓝 2.有序 【思维辨析】 (1)无论是折射光路,还是全反射光路都是可逆的.( ) (2)光线从光疏介质进入光密介质,入射角等于临界角时发生全反射现象.( ) (3)若光从空气中射入水中,它的传播速度一定增大.( ) (4)在同一种介质中,光的频率越大,折射率越大.( ) (5)折射率跟折射角的正弦成正比.( ) (6)只要入射角足够大,就能发生全反射.( ) (7)折射定律是托勒密发现的.( ) (8)密度大的介质一定是光密介质.( ) 答案:(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)× ? 考点互动探究 考点一 全反射现象的理解及应用 对全反射的理解 (1)光的反射和全反射现象均遵循光的反射定律,光路均是可逆的. (2)光线射向两种介质的界面时,往往同时发生反射和折射现象,但在全反射现象中只发生反射现象, 不发生折射现象,当折射角等于 90°时,实际上就已经没有折射光线了. (3)光从光密介质射向光疏介质时,随着入射角增大,反射光的能量增强,折射光的能量减弱,当入 射角增大到临界角时,折射光的能量减小到零,发生全反射现象,折射光线消失. 配套 K12 内容资料 配套 K12 内容资料 1 如图 15?36?1 所示,玻璃球冠的折射率为 3,其底面镀银,底面的半径是球半径的 23;在过球 心 O 且垂直于底面的*面(纸面)内,有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的 M 点,该光线的延长线恰好 过底面边缘上的 A 点.求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角. 图 15?36?1 [解析] 设球半径为 R,球冠底面中心为 O′,连接 OO′,则 OO′⊥AB.令∠OAO′=α ,有 cos α =OO′AA= 23R R 即 α =30° 由题意知 MA⊥AB 所以∠OAM=60° 设图中 N 点为光线在球冠内底面上的反射点,光线的光路图如图所示.设光线在 M 点的入射角为 i、 折射角为 r,在 N 点的入射角为 i′,反射角为 i″,玻璃折射率为 n.由于△OAM 为等边三角形,有 i=60° 由折射定律有 sin i=nsin r 代入题给条件 n= 3得 r=30° 作底面在 N 点的法线 NE,由于 NE∥AM,有 i′=30° 根据反射定律,有 i″=30° 连接 ON,由几何关系知△MAN≌△MON,故有∠MNO=60° 则∠ENO=30° ∠ENO 为反射角 i″,ON 为反射光线.这一反射光线过球心经球面再次折射后不改变方向.所以,经 一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角 β 为 β =180°-∠ENO=150°. 式题 1 (*板玻璃中的全反射)[2014·全国卷Ⅱ] 一厚度为 h 的大*板玻璃水*放置,其下表面贴 有一半径为 r 的圆形发光面,在玻璃板上表面放置一半径为 R 的圆纸片,圆纸片与圆形发光面的中心在同 一竖直线上,已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射),求*板玻璃的折射率. 答案: 1+R-h r2 [解析] 如图所示,考虑从圆形发光面边缘的 A 点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃上表面的 A′点 发生折射, 配套 K12 内容资料 配套 K12 内容资料 根据折射定律有 nsin θ =sin α 式中,n 是玻璃的折射率,θ 是入射角,α 是折射角.现假设 A′恰好在纸片边缘.由题意,在 A′ 点刚好发生全反射,故 α =π2 设 AA′线段在玻璃上表面的投影长为 L,由几何关系有 L sin θ = L2+h2 由题意,纸片的半径应为 R=L+r 联立以上各式得 n= 1+R-h r2. 式题 2 (棱镜中的全反射)[2013·新课标全国卷Ⅱ] 如图 15?36?2 所示,三棱镜的横截面为直角三 角形 ABC,∠A=30°,∠B=60°.一束*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, (1)求三棱镜的折射率; (2)在三棱镜的 AC 边是否有光线透出?写出分析过程.(不考虑多次反射) 图 15?36?2 答案: 3 没有 [解析] (ⅰ)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

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