高三物理一轮复习 第11章 光 电磁波 第1节 光的折射 全反射教师用书

我们在这里，召开私营企业家联谊会，借此机会，我代表成都市渝中工商局、渝中区私营企业协会，祝各位领导新年快乐、工作愉快、身体健康，祝各位企业家事业兴旺第1节光的折射全反射浙江考试标准知识内容考试要求命题规律必考加试光的反射与折射c1.光的折射定律的应用，如光的色散、光导纤维临界角的分析计算是高考的热点.2.熟练掌握全反射的条件和临界角.3.知道电磁波是横波，并知道赫兹用实验证实了电磁波的存在.4.知道可见光的颜色由频率决定和各种电磁波在电磁波谱中的排列顺序、特点及应用.全反射b光的干涉c光的衍射b光的偏振b光的颜色、色散b激光a电磁波的发现a电磁振荡c电磁波的发射和接收b电磁波与信息化社会a电磁波谱a实验17测定玻璃的折射率实验18用双缝干涉测量光的波长(同时练习使用测量头)第1节光的折射全反射考点一| 光的折射1折射定律(1)内容：如图1111所示，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成正比图1111(2)表达式：n.(3)在光的折射现象中，光路是可逆的2折射率(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量(2)定义式：n.(3)计算公式：n，因为vc，所以任何介质的折射率都大于1.(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；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光路的可逆性在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的1解决光的折射问题的思路(1)根据题意画出正确的光路图(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角均以法线为标准(3)利用折射定律、折射率公式求解(4)注意：在折射现象中光路是可逆的2平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制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，出射光线向棱镜底面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，改变光的传播方向改变光的传播方向1(多选)关于折射率，下列说法正确的是()A根据n可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比B根据n可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比C根据n可知，介质的折射率与光在该介质中的光速成反比D同一频率的光由真空进入某种介质时，折射率与光在介质中的波长成反比CD介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，故选项A、B均错；由于真空中的光速是个定值，故n与v成反比是正确的，选项C正确；由于vf，当f一定时，v与成正比，又n与v成反比，故n与也成反比，选项D正确2(多选)(2017奉化选考模拟)一束光从空气射向折射率n的某种玻璃的表面，如图1112所示i代表入射角，则()图1112A当入射角i0时不会发生折射现象B无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45C欲使折射角r30，应以i60的角度入射D当入射角iarctan 时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直BD当入射角i0时光能从空气进入玻璃，故发生了折射，A错误；当入射角是90时，根据折射定律n，解得：r45，所以无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45，B正确；欲使折射角r30，根据折射定律n，解得：i45，故C错误；当iarctan，有tan i，根据折射定律ntan i，解得sin rcos i，所以反射光线跟折射光线恰好互相垂直，故D正确3(2016丽水调研)利用半圆柱形玻璃，可减小激光光束的发散程度在如图1113所示的光路中，A为激光的出射点，O为半圆柱形玻璃横截面的圆心，AO过半圆顶点若某条从A点发出的与AO成角的光线，以入射角i入射到半圆柱上，出射光线平行于AO，求此玻璃的折射率. 【导学号：81370382】图1113【解析】设光在玻璃中的折射角为r，如图，由图中几何关系可知：ir，所以ri.由折射定律得n.【答案】4(多选)(2015浙江10月选考)为了从坦克内部观察外部目标，在厚度为20 cm的坦克壁上开了一个直径为12 cm的孔，若在孔内分别安装由同一材料制成的如图1114所示的三块玻璃，其中两块玻璃的厚度相同坦克内的人在同一位置通过玻璃能看到的外界的角度范围是() 图1图2图3图1114A图1的大于图2的B图1的小于图3的C图2的小于图3的D图2的等于图3的AD如图1所示，图1图2 图3若光线从右侧孔上边缘射入，入射角为、折射角为，射到左侧孔中点，由折射定律可知，.由光路可逆可知，从图2左侧孔中点射入玻璃的光线的入射角若为，出玻璃后光线与入射光线平行，出射光线与水平方向的夹角仍为.图3玻璃平移后，出射光线与水平方向的夹角不变仍为，故A、D正确考点二| 光的全反射、光的色散1光的全反射(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：光从光密介质射入光疏介质入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2光的色散(1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象(2)光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列(3)光的色散现象说明：白光为复色光；同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大；不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢(4)棱镜：含义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，如图1115所示白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同图1115三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散解决全反射问题的一般方法1确定光是从光密介质进入光疏介质；2应用sin C确定临界角；3根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射；4如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图；5运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题1一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是()A光从玻璃砖射向空气时，如果入射角大于临界角，则发生全反射；如果入射角小于临界角，则在界面处既有反射光线，又有折射光线，但折射角应大于入射角，选项A正确，选项C错误当光从空气射入玻璃砖时，在界面处既有反射光线，又有折射光线，且入射角大于折射角，选项B、D错误2(2017丽水联考)某种介质对空气的折射率是，一束光从该介质射向空气，入射角是60，则下列光路图中正确的是(图中为空气，为介质)() 【导学号：81370383】D由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sin C，得C45160，故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故选项D正确3(多选)光在某种介质中的传播速度是1.5108 m/s，光从该介质射向空气时()A介质的临界角是30B大于或等于30的所有角都是临界角C入射角大于或等于30时都能发生全反射D临界角可能是60AC由n2，sin C知临界角C30，所以A、C正确4一束由红、紫两色光组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是()B解答本题首先要搞清楚七种色光在同一介质中折射率的大小关系，其次还要明确三棱镜有使光线向底边偏折的作用在玻璃中，有n红n紫，所以在玻璃中，红光的折射角大于紫光的折射角，故选项A、C错误；三棱镜有使光线向底边偏折的作用，折射率越大的光，越偏向底边，故选项B正确，选项D错误5(2017宁波选考模拟)打磨某剖面如图1116所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角切割在12，光线一定在OP边发生全反射B若2，光线会从OQ边射出C若1，光线会从OP边射出D若1，光线会在OP边发生全反射D作出12时的光路如图所示由图中几何关系有i190，290i190i2180，即i1i22.则有i2390.可见越大时i2越大、i1越小要使光线在OP上发生全反射，应有i1C，即90C；要使光线在OQ上发生全反射，应有i2C